La génération de nouvelles longueurs d’onde par doublage ou triplage de fréquence dans des matériaux massifs a été étudiée depuis plus de 20 ans. Cependant, les coefficients non-linéaires de la silice (composant principal des fibres optiques) très faibles par rapport aux cristaux usuels, et l’impossibilité d’obtenir des accords de phase entre les modes fondamentaux dans des fibres optiques classiques, rendent la génération de nouvelles fréquences par de tels phénomènes inefficace.

 

Les fibres à bandes interdites photoniques s’avèrent être de bons candidats pour répondre à ces enjeux technologiques actuels dans les domaines de la photonique quantique ou de la photonique non-linéaire.

Le développement notamment de fibres hybrides dont le guidage de la lumière est assuré à la fois par un phénomène de Réflexion Totale Interne (RTI) et par Bandes Interdites Photoniques (BIP) a permis de montrer la possibilité d’obtenir des accords de phase entre modes fondamentaux à différentes longueurs d’onde.

 

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Gauche : Section transverse d’une fibre hybride. rouge : inclusions d’indice élevé, bleue : inclusions d’indice faible. Droite : Exemple d’accord de phase possible entre deux modes fondamentaux, l’un dans une bande interdite et l’autre dans un mode guidé par RTI. 

 

 

La réalisation de telles fibres permettrait de lever ces verrous et d’induire des retombées technologiques importantes aussi bien dans le domaine de la cryptographie quantique (sécurisation des lignes de télécommunications) que dans celui du biomédical avec la génération de nouvelles fréquences (dans le jaune par exemple) par cascades non-linéaires ou par doublage de fréquence. D’autre part, cette technologie « tout fibre » permettrait de s’affranchir des cristaux non-linéaires couramment utilisés et ainsi permettrait d’améliorer la stabilité de certains montages optiques.

 

 

Pour plus d'informations, contacter: Yves Quiquempois, PhLAM

 

 

 

[1] Y. Ould-Agha, A. Bétourné, O. Vanvincq, G. Bouwmans, et Y. Quiquempois, “Broadband bandgap guidance and mode filtering in radially hybrid photonic crystal fiber,” Opt. Express 20, pp 6746–6760 (2012).

[2] O. Vanvincq, A. Kudlinski, A. Bétourné, A. Mussot, Y. Quiquempois and G. Bouwmans, “Manipulating the propagation of solitons with solid-core photonic bandgap fibers”, International Journal of Optics 2012 157319 (2012). 

[3] O. Vanvincq, A. Kudlinski, A. Bétourné, Y. Quiquempois, and G. Bouwmans, "Extreme deceleration of the soliton self-frequency shift by the third-order dispersion in solid-core photonic bandgap fibers", JOSA B 27 (11), pp. 2328 – 2335 (2010). 

[4] A. Bétourné, A. Kudlinski, G. Bouwmans, O. Vanvincq, A. Mussot, Y. Quiquempois, "Control of supercontinuum generation and soliton self-frequency shift in solid-core photonic bandgap fibers", Opt. Lett. 34 (20) pp. 3083–3085 (2009).

[6] A. Bétourné, Y. Quiquempois, G. Bouwmans and M. Douay, "Design of a photonic crystal fiber for phase-matched frequency doubling or tripling", Opt. Express 16 (18) (2008) pp. 14255 – 14262.