Comment cet appareil basé sur la technologie des puces parvient-il à réaliser des divisions de lumière de 1x32 ou plus ?
Les séparateurs (ou splitters) de circuit à guide d’onde optique plan (PLC) sont capables de réaliser des divisions de lumière allant de 1 \times 32, 1 \times 64, voire plus, sur une puce d’une taille extrêmement réduite. Ceci est rendu possible grâce à l’adoption d’un procédé d’intégration micro-nano, similaire à celui de la fabrication de semi-conducteurs. Voici leurs réalisations physiques et leurs principes techniques :
1. Technologie des guides d’onde plans intégrés micro-nano (Planar Waveguide Technology)
Contrairement au procédé traditionnel de fusion-étirage (FBT), qui consiste à étirer physiquement et à coupler par fusion deux ou plusieurs fibres optiques, les séparateurs PLC utilisent la technologie de photolithographie des semi-conducteurs pour déposer et graver avec précision une couche de guide d’onde dopée au dioxyde de silicium ( \text{SiO}_2 ) sur un substrat de silicium (Si) ou de quartz de haute pureté.
- Les guides d’onde gravés présentent des dimensions géométriques qui correspondent étroitement au cœur des fibres optiques monomodes (environ 9\ \mu\text{m}). Les signaux lumineux peuvent ainsi être conduits et divisés avec une très faible perte de milieu dans ces “tuyaux” miniatures.
2. Structure de branchement en Y 1 \times 2 en cascade (Cascaded Y-junctions)
À l’intérieur de la puce, la division de la lumière ne s’effectue pas directement en 32 sorties en une seule étape. Elle se fait plutôt par des branches de jonction en Y adaptées en impédance (Y-junctions) qui divisent physiquement le signal en deux de manière progressive et dans un espace très restreint.
- Un séparateur 1 \times 32 est en réalité constitué de 5 étages de branchements en Y 1 \times 2 en cascade (car 2^5 = 32).
- Grâce au procédé de photolithographie, ces cinq étages de branchements en cascade peuvent être intégrés de manière compacte sur une seule puce dont la longueur et la largeur ne dépassent que quelques millimètres à une dizaine de millimètres. Ces dimensions physiques sont inatteignables avec le procédé traditionnel de fusion-étirage de fibres optiques.
3. Haute cohérence et excellentes propriétés optiques
- Uniformité exceptionnelle (Uniformity) : Dans le cas du séparateur par fusion-étirage, la fabrication de séparateurs à grand nombre de voies nécessite de souder manuellement ou mécaniquement plusieurs coupleurs 1 \times 2. L’accumulation d’erreurs peut entraîner une très forte irrégularité de la lumière de sortie entre les différentes voies. En revanche, les puces PLC, grâce à leur photolithographie monolithique, atteignent une symétrie géométrique de l’ordre du nanomètre. Cela garantit une distribution extrêmement uniforme de la puissance lumineuse aux 32 ports de sortie, une perte d’insertion cohérente et une très faible perte liée à la polarisation (PDL).
- Large bande de fonctionnement : La conception des PLC peut naturellement supporter une fenêtre de fonctionnement très large (couvrant généralement 1260\ \text{nm} \sim 1650\ \text{nm} ), ce qui leur permet de s’adapter parfaitement aux communications optiques et aux capteurs optiques multi-bandes.
Produits OFSCN® et leur application dans la détection par réseau de Bragg sur fibre (FBG)
Dans la gamme de produits phares de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), nous proposons des séparateurs optiques de qualité industrielle et à haute fiabilité comme produits complémentaires :
Principaux indicateurs techniques
- Spécifications standard : Comprend généralement des séparateurs 16 \times 32, 8 \times 16, 4 \times 8, 32 \times 64, etc.
- Personnalisation de la résistance à la température : Les produits sont conçus par défaut pour des environnements à température ambiante, mais des séparateurs haute température capables de supporter jusqu’à 250^\circ\text{C} peuvent être personnalisés pour des environnements industriels spécifiques.
Applications innovantes dans les systèmes de démodulation de réseau de Bragg sur fibre
Dans les projets de capteurs à fibre optique à grande échelle, les séparateurs optiques OFSCN® sont principalement utilisés comme “dispositifs d’extension de canal physique” en conjonction avec l’OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator.
- Réutilisation de l’architecture système : Grâce à une planification rigoureuse et scientifique de la longueur d’onde, un canal physique de l’interrogateur peut être logiquement étendu à deux ou trois branches physiques (tout en étant traité comme un seul canal à l’intérieur de l’interrogateur).
- Avantages applicatifs : Cette approche d’utilisation améliore considérablement le nombre de points de mesure de capteurs à réseau de Bragg sur fibre (FBG) pouvant être connectés à un seul interrogateur, sans compromettre la fréquence d’échantillonnage élevée et la résolution en longueur d’onde du système. Elle réduit considérablement le coût du matériel par point de mesure dans les grands projets d’ingénierie.