Mathematical and experimental study on nonlinear optical fiber amplifiers

• Auteur / Autrice : Junhe Zhou
• Direction : Philippe Gallion, Jianping Chen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique non linéaire

Télécommunications optiques

Dispositifs optoélectroniques

Résumé

Les amplificateurs optiques sont des éléments déterminants pour les systèmes de communications optiques. Les amplificateurs exploitant les effets non linéaires dans fibres optiques qui utilisent comme milieu amplificateur les fibres de transmission elle-même ou une fibre dopée spécialement conçue. Ces amplificateurs présentent de nombreux avantages sur les amplificateurs optiques classiques comme les amplificateurs à lasers à semi-conducteurs ou les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA) par exemples. Ils ont en effet une bande passante d'amplification plus large et un facteur de bruit inférieur, du fait notamment qu’ils sont en en mesure de fournir amplification plus distribuée. Des recherches intensives ont été menées afin d’améliorer les performances pour les utiliser dans les systèmes de communications. Les trois types des amplificateurs non linéaires abordés dans cette thèse sont les amplificateurs à fibre Raman, les amplificateurs paramétriques à fibre et les amplificateurs Brillouin à fibre. Ces amplificateurs utilisent tous une non linéarité dans la fibre pour amplifier les signaux en utilisant une puissante pompe de fréquence plus élevée c’est-à-dire à de longueur d'onde plus courte. Pour les amplificateurs Raman et les amplificateurs Brillouin, la pompe est habituellement distante d'environ 100nm soit 10THz de la longueur d'onde du signal, tandis que les amplificateurs paramétriques exigent une pompe de longueur d'onde proche de la longueur d'onde de dispersion nulle de la fibre. Cette thèse est consacrée à des travaux recherche sur la modélisation mathématique et numérique des amplificateurs et des lasers à fibre et à la la leurs validations expérimental

Optical amplifiers are the key elements in optical communication systems. Nonlinear optical fiber amplifiers are optical amplifiers that use fibers, which can be either the transmission fiber or the specially designed fiber, as the gain media. Nonlinear optical fiber amplifiers have several advantages over the conventional optical amplifiers such as Erbium doped fiber amplifiers (EDFAs). They have lower noise figure, broader amplification range and are able to provide distributed amplification. Intensive researches have been carried out using them to improve the system performance. Mainly three types of the nonlinear amplifiers are addressed in this thesis, i. E. The Raman fiber amplifiers, the parametric fiber amplifiers and the Brillouin fiber amplifiers. These amplifiers all use the nonlinearity within the fiber to amplify the signals with a strong pump at the higher frequency or shorter wavelength. For Raman amplifiers/Brillouin amplifiers, the pump is usually about 100nm/10GHz away from the signal wavelength, while the parametric amplifiers require the pump wavelength to be close to the zero dispersion wavelength of the fiber. The dissertation is devoted to research on the mathematical modeling and experimental verification of the nonlinear fiber amplifiers and fiber lasers.