Pourquoi y a-t-il un « trou » dans le spectre lorsqu’on regarde à l’autre extrémité du réseau ?
Dans l’analyse technique des réseaux de Bragg en fibre optique (FBG), le spectre mesuré à l’autre extrémité de la fibre est appelé spectre de transmission, et les « creux » apparaissant dans le spectre sont généralement appelés creux de transmission (Transmission Dip / Notch) en ingénierie optique.
Ce phénomène est un effet physique déterminé par la réflexion de Bragg cohérente et la loi de conservation de l’énergie :
1. Principe physique : Réflexion de Bragg et superposition cohérente
Un réseau de Bragg en fibre optique est une microstructure à modulation périodique de l’indice de réfraction fabriquée à l’intérieur du cœur d’une fibre monomode. Lorsque la lumière à spectre large est injectée dans la zone du réseau le long de la fibre, chaque interface microscopique de modulation de l’indice de réfraction génère une réflexion de Fresnel.
Lorsque la longueur d’onde de la lumière incidente satisfait la condition de résonance de Bragg :
\lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \Lambda
(où \lambda_B est la longueur d’onde centrale de Bragg, n_{\text{eff}} est l’indice de réfraction effectif du mode guidé du cœur, et \Lambda est la période de modulation du réseau)
Les lumières réfléchies par les différentes interfaces interfèrent de manière totalement in-phase, superposant ainsi fortement l’intensité lumineuse de cette longueur d’onde étroite spécifique \lambda_B à l’extrémité d’entrée (ce qui se manifeste par un « pic » étroit à l’extrémité réfléchissante).
2. Conservation de l’énergie : perte d’énergie à l’extrémité de transmission
En négligeant les très faibles pertes intrinsèques de diffusion et d’absorption de la lumière dans le matériau de la fibre, la puissance lumineuse entrant dans le système suit la loi de conservation de l’énergie :
T(\lambda) + R(\lambda) \approx 1
(où T(\lambda) est la transmittance et R(\lambda) est la réflectance)
- Zone de longueur d’onde non résonante : L’onde lumineuse ne satisfait pas la condition de Bragg, la réflectance est proche de zéro (R \approx 0), et l’onde lumineuse traverse la zone du réseau sans quasi aucune perte (T \approx 1), ce qui se manifeste par une ligne de base plate.
- Zone de longueur d’onde résonante (\lambda_B) : L’énergie lumineuse est réfléchie en sens inverse de la direction d’incidence (R \to 1), ce qui entraîne une forte diminution de l’énergie se propageant le long de la direction d’origine et atteignant l’autre extrémité du réseau (T \to 0).
Par conséquent, sur l’échelle logarithmique (échelle dB) du spectrographe optique (OSA), la puissance transmise à cette position de longueur d’onde chute brutalement, formant un « creux » abrupt.
3. Caractérisation d’ingénierie des creux de transmission
La forme des creux de transmission caractérise directement les paramètres de performance clés des réseaux de Bragg en fibre optique :
- Profondeur (perte de transmission / profondeur de suppression) : L’atténuation au fond du creux de transmission est directement déterminée par la réflectance du réseau.
- Par exemple, si la réflectance du réseau est de 90\%, la puissance lumineuse transmise chute à 10\% de la valeur initiale, et la profondeur du creux est d’environ 10\ \text{dB} ;
- Si la réflectance est de 99\% (réseau hautement réfléchissant), la profondeur du creux de transmission peut atteindre 20\ \text{dB} ;
- Si la réflectance est de 99,9\%, la profondeur du creux de transmission peut atteindre 30\ \text{dB}.
- Largeur (bande passante de filtrage) : La largeur à mi-hauteur (FWHM) du creux de transmission correspond à la bande passante à 3 dB du réseau, principalement déterminée par la longueur de la zone du réseau (par exemple, 2\ \text{mm} à 10\ \text{mm}) et la profondeur de la modulation de l’indice de réfraction (\Delta n).
Séries de produits associés
Les produits de réseaux de Bragg en fibre optique multifonctionnels développés par Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. ont tous une qualité de spectre de réflexion/transmission rigoureusement contrôlée, couvrant les FBG ponctuels et les chaînes de réseaux de fibre optique multipoints (FBG Strings) :
- OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) : Réseaux gravés point par point par laser femtoseconde, réflectance et bande passante personnalisables sur demande, suppression des modes latéraux par défaut \ge 15\ \text{dB}.
- OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) : Réseaux de Bragg en fibre polyimide résistants à la température, plage de longueurs d’onde standard de 1525\ \text{nm} \sim 1565\ \text{nm} (personnalisable à 1510\ \text{nm} \sim 1590\ \text{nm}).
