Définition : La fibre à maintien de polarisation est une fibre optique spécialisée avec une forte biréfringence intégrée, préservant la polarisation linéaire correctement orientée d'un faisceau d'entrée.

Principe des fibres à maintien de polarisation

Les fibres optiques présentent toujours un certain degré de biréfringence, même si elles ont une conception à symétrie circulaire, car en pratique, il y a toujours une certaine quantité de contraintes mécaniques ou d'autres effets qui rompent la symétrie. En conséquence, la polarisation de la lumière se propageant dans la fibre change progressivement de manière incontrôlée (et dépendante de la longueur d'onde), qui dépend également de toute courbure de la fibre et de sa température.

Le problème mentionné peut être résolu en utilisant une fibre à maintien de polarisation, qui n'est pas une fibre sans biréfringence, mais au contraire une fibre spécialisée avec une forte biréfringence intégrée (fibre à haute biréfringence ou fibre HIBI, fibre PM). A condition que la polarisation de la lumière lancée dans la fibre soit alignée avec l'un des axes biréfringents, cet état de polarisation sera conservé même si la fibre est courbée. Le principe physique sous-jacent peut être compris en termes de couplage de mode cohérent. Les constantes de propagation des deux modes de polarisation sont différentes en raison de la forte biréfringence, de sorte que la phase relative de ces modes de copropagation s'éloigne rapidement. Ainsi, toute perturbation le long de la fibre ne peut effectivement coupler les deux modes que si elle a une composante de Fourier spatiale significative avec un nombre d'onde qui correspond à la différence des constantes de propagation des deux modes de polarisation. Si cette différence est suffisamment grande, les perturbations habituelles dans la fibre varient trop lentement pour effectuer un couplage de mode efficace.

Façons de réaliser des fibres à maintien de polarisation

Une méthode couramment utilisée pour introduire une forte biréfringence consiste à inclure deux tiges de contrainte (pas nécessairement cylindriques) d'une composition de verre modifiée (avec un degré différent de dilatation thermique) dans la préforme sur les côtés opposés du noyau (Figure 1). Lorsqu'une fibre est étirée à partir d'une telle préforme, les éléments de contrainte provoquent des contraintes mécaniques avec une orientation bien définie. Une autre variante de cette approche est d'avoir une gaine elliptique de verre différent autour du coeur.

Figure 1 : Fibre PANDA à maintien de polarisation (à gauche) et fibre en nœud papillon (à droite). Les éléments de contrainte intégrés, fabriqués à partir d'un type de verre différent, sont représentés avec un ton gris plus foncé.

Une autre technique consiste à utiliser un noyau elliptique provoquant une biréfringence dite de forme [1]. Ici, la forme elliptique elle-même, même sans aucune contrainte mécanique, produit un certain niveau de biréfringence de forme.

Applications

Les fibres à maintien de polarisation sont appliquées dans des dispositifs où l'état de polarisation ne peut pas dériver, par exemple en raison de changements de température. Des exemples sont les interféromètres à fibre, les gyroscopes à fibre optique et certains lasers à fibre. Un inconvénient de l'utilisation de telles fibres est qu'habituellement un alignement exact de la direction de polarisation est nécessaire, ce qui rend la production plus lourde. De plus, les pertes de propagation sont plus élevées que pour la fibre standard, et tous les types de fibres ne sont pas facilement obtenus sous une forme préservant la polarisation.

Machine pour connecter les fibres PM

L'épisseur de fusion de fibres à maintien de polarisation (PM) SHINHO S-12 est doté de la dernière technologie d'alignement de fibres précises, il a des performances très stables et une faible perte de fusion, il est spécialement conçu pour les fibres Panda, nœud papillon et elliptiques.

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