Brevet FR2731524A1 — publié le 19960913

Amplificateur optique à fibre à pompage bidirectionnel. La présente invention concerne un amplificateur optique à fibre à pompage bidirectionnel. Un amplificateur selon cette invention comporte les éléments connus suivants: - Une fibre amplificatrice s'étendant entre deux extrémités pour recevoir, guider, amplifier et transmettre des signaux optiques à amplifier. - Deux pompes comportant chacune une cavité résonante contenant une structure à émission stimulée pour engendrer une onde de pompe. La bande spectrale occupée par une telle onde de pompe est choisie pour permettre un pompage de la fibre amplificatrice et elle constitue une bande de pompage. Les pompes sont typiquement constituées par des diodes laser15 semiconductrices. - Et deux fibres d'injection de pompe associées aux deux pompes pour injecter les deux ondes de pompe dans les deux extrémités de la fibre amplificatrice par l'intermédiaire de deux multiplexeurs, respectivement.20 Une instabilité des amplificateurs connus peut être provoquée par le fait que l'onde émise par chaque pompe n'est pas entièrement absorbée dans la fibre amplificatrice et vient alors perturber le fonctionnement de l'autre pompe. Il est connu d'éviter une telle instabilité en plaçant un isolateur sur le chemin optique de chacune des pompes. Dans le même but il a été proposé d'utiliser deux pompes constituées de matériaux différents pour fonctionner l'une à une longueur d'onde de 1480 nm, l'autre à une longueur d'onde de 980 nm.30 La fabrication de l'amplificateur est alors coûteuse. La présente invention a notamment pour but d'éviter efficacement une telle instabilité tout en abaissant le coût de fabrication de l'amplificateur. Selon cette invention chaque fibre d'injection de pompe inclut un filtre de pompe photoréfractif constituant partiellement la cavité résonante de la pompe associée, les deux filtres de pompe présentant une différence mutuelle pour entraîner un décalage entre les deux bandes de pompage. On peut remarquer qu'il a déjà été proposé d'insérer un filtre photoréfractif dans une fibre d'injection de pompe d'un amplificateur à fibre optique. Il s'agissait cependant d'un amplificateur à pompage unidirectionnel. Le but était d'empêcher que l'échauffement de la pompe provoque une dérive de la bande de pompage. A l'aide de la figure schématique ci-jointe, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise10 en oeuvre. Cette figure représente un amplificateur selon cette invention. On y voit: la fibre amplificatrice FA s'étendant entre deux extrémités El et E2, les deux pompes P1 et P2 engendrant les deux ondes de pompe W1 et W2, les fibres d'injection de pompe F1 et F2, les multiplexeurs Ml et M2 raccordant ces fibres à la fibre amplificatrice, et les filtres de pompe B1 et B2. Un signal d'entrée Si est injecté dans la fibre FA à travers un isolateur optique K et le multiplexeur M1 en série, cet isolateur pouvant être placé en amont ou en aval de ce multiplexeur. Après amplification dans cette fibre il donne naissance à un signal de sortie S2 plus puissant qui est fourni à travers le multiplexeur M2.25 De préférence le milieu à émission stimulé de chaque pompe Pl ou P2 est limité entre d'une part une face de sortie T1 ou T2 raccordant ce milieu à la fibre d'injection de pompe F1 ou F2 associée à cette pompe, d'autre part une face de réflexion Rl ou R2 présentant une réflectance plus30 forte que cette face de sortie. Ces réflectances et les paramètres du filtre de pompe sont choisis pour qu'une cavité résonante de cette pompe se constitue entre cette face de réflexion et le filtre de pompe B1 ou B2 formé dans cette fibre d'injection et impose au moins partiellement la35 position et la largeur de la bande de pompage. De préférence les deux bandes de pompage sont mutuellement séparées d'une valeur de plusieurs nanomètres. Par rapport à la disposition connue précédemment indiquée cette séparation est facilitée pour les raisons suivantes: Il est relativement facile de réaliser un réseau photo réfractif avec un pas prédéterminé donc avec une longueur d'onde centrale de réflexion prédéterminée. Il est facile de lui donner un contraste d'indice de réfraction et une longueur prédéterminées donc une largeur de bande spectrale de réflexion prédéterminée. L'emploi d'un tel réseau permet ainsi à la fois de diminuer la largeur de la bande de pompage et de positionner plus précisément cette bande dans le spectre. Typiquement chaque pompe est constituée par une diode laser semiconductrice pourvue d'une fibre amorce ou "queue de cochon" qui est incluse dans la fibre d'injection de15 pompe. C'est de préférence dans cette fibre amorce que l'on réalise un filtre photo réfractif. Les pompes sont par exemple constituée par des diodes laser à base de InP pour fonctionner autour de 1.480 nm, ou à base de GaAs pour fonctionner autour de 980 nm. REVENDICATIONS 1) Amplificateur optique à fibre à pompage bidirectionnel, cet amplificateur comportant: - une fibre amplificatrice (FA) s'étendant entre deux extrémités (El, E2) pour recevoir, guider, amplifier et transmettre des signaux optiques à amplifier (S), - deux pompes (Pl, P2) comportant deux cavités résonantes contenant deux structures à émission stimulée mutuellement identiques pour engendrer deux ondes de pompe (Wl, W2) aptes à pomper la fibre amplificatrice, respectivement, - et deux fibres d'injection de pompe (F1, F2) associées aux deux pompes pour injecter les deux ondes de pompe dans les deux extrémités (El, E2) de la fibre amplificatrice, respectivement, cet amplificateur étant caractérisé par le fait que chaque fibre d'injection de pompe (F1, F2) inclut un filtre de pompe (B1, B2) photoréfractif constituant partiellement20 ladite cavité résonante de la pompe associée, les deux filtres de pompe présentant une différence mutuelle pour entraîner un décalage entre deux bandes spectrales occupées par les deux ondes de pompe et constituant deux bandes de pompage, respectivement.25 2) Amplificateur selon la revendication 1, les deux filtres de pompe entraînant une séparation entre les deux bandes de pompage. 3) Amplificateur selon la revendication 1, le milieu à émission stimulé de chaque pompe (P1, P2) étant limité entre d'une part une face de sortie (Tl, T2) raccordant ce milieu à la fibre d'injection de pompe (F1, F2) associée à cette pompe, d'autre part une face de réflexion (R1, R2) présentant une réflectance plus forte que cette face de sortie.35 4) Amplificateur selon la revendication 3, la structure à émission stimulée de chaque pompe (P1, P2) étant constituée par une diode laser semiconductrice, cette diode étant pourvue d'une fibre amorce dans laquelle le filtre de cette pompe (B1, B2) est réalisé.