Linear properties of inhibited coupling hollow-core photonic crystal fibers

par Abhilash Amsanpally

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Sous la direction de Fetah Benabid et de Frédéric Gérome.

Soutenue le 07-07-2017

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .

Le jury était composé de Géraud Bouwmans, Yves Jaouën, Gilles Renversez, Dominique Cros.

Les rapporteurs étaient Géraud Bouwmans, Yves Jaouën.


  • Résumé

    Cette thèse a porté sur les principes de guidage, les propriétés linéaires et les outils de conception autour des fibres à cristal photonique à coeur creux (HC-PCF) à couplage inhibé (IC). Le guidage IC a été démontré comme une manifestation photonique de Q-BiC (état quasi lié dans un continuum) en étudiant des profils asymétriques et dépendants en polarisation dit Fano présentant une bande passante spectrale de 30 GHz. En utilisant le concept de IC, nous reportons la caractérisation linéaire de fibres IC HC-PCF supérieures à l’état de l’art. Par une optimisation de la forme du coeur, une fibre Kagome IC HC-PCF a démontré des pertes très faibles de 8,5 dB/km à 1030 nm associées à une bande passante à 3 dB de 225 nm. Une autre conception avec des entretoises de silice amincies à 300 nm a permis d’atteindre des pertes de 30 dB/km à 780 nm avec une bande de transmission fondamentale record décalée à 670 nm et capable de couvrir toutes les gammes spectrales du Ti:Sa, Yb et Er. Nous avons également travaillé sur la conception et la fabrication de IC HC-PCF présentant une gaine dont la structure est un réseau unique de tubes fins isolés. Une de ces fibres a permis de démontrer une transmission jusqu'à 220 nm avec des pertes records de 7,7 dB/km à ~ 750 nm, tandis qu’une seconde réalisation s’est traduit par une bande fondamentale de plus d’une octave allant de 600 à 1200 nm avec des pertes de 10-20 dB/km. Finalement, cette dernière fibre a été étudiée plus en détail pour déterminer les sources à l’origine des pertes due à la rugosité de surface présente à l’interface du contour du coeur.

  • Titre traduit

    Propriétés linéaires des fibres creuses à cristal photonique à couplage inhibé


  • Résumé

    This thesis reported on guiding principles, linear properties and conceptual design tools of inhibited coupling (IC) guiding hollow-core photonic crystal fibers (HC-PCF). IC guidance was proved as photonic manifestation of Q-BiC (quasi bound-state-in-a-continuum) by investigating asymmetric and polarization dependent Fano profiles with bandwidth of 30 GHz in high resolution transmission spectra. By using IC design concept, we reported on linear characterization of state-of-the-art IC HC-PCFs. Based on core shaping optimization, a Kagome IC HC-PCF demonstrated ultra-low loss down to 8.5 km/km at 1030 nm associated with a 225 nm wide 3-dB bandwidth. Another Kagome design with thinner silica struts of 300 nm exhibited lowest loss of 30 dB/km at 780 nm along with record level fundamental bandwidth spreading down to 670 nm and able to cover the entire Ti:Sa, Yb and Er laser spectral ranges. We also reported on design and fabrication of single-ring tubular lattice IC HC-PCFs. One of these fibers demonstrated transmission down to 220 nm with a record transmission loss of 7.7 dB/km at ~750 nm, while the second one exhibited ultra-broad fundamental band with loss range of 10-20 dB/km over one octave spanning from 600 to 1200 nm. Finally, the second tubular fiber was further investigated for fundamental loss sources due to surface roughness around its core-contour.


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