Design of ZBLAN photonic crystal fiber with nearly zero ultra-flattened chromatic dispersion

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude et l’optimisation des propriétés linéaires et non linaires des fibres optiques microstructurées (FOM) à base de ZBLAN trouée avec une configuration circulaire, en vue de leurs utilisations dans les systèmes de télécommunications optiques et les différentes propriétés des FOM telles que les pertes par confinement, la dispersion chromatique, la biréfringence et l'aire effective de mode sont analysées et optimisées en utilisant la méthode de différences finies dans le domaine fréquentiel FDFD. Les résultats de simulations montrent qu'avec une bonne optimisation de leurs paramètres optogéométriques, les FOM peuvent présenter des propriétés de propagation singulières, inaccessibles aux fibres conventionnelles. La modélisation numérique, quant à elle, est basée sur la résolution de l'équation non linéaire de Schrödinger (NLSE), nous montrons la possibilité de générer des supercontinuums exploitant les effets non linéaires se manifestant dans les FOM lors de la propagation des impulsions ultracourtes (femtoseconde). هذه المذكرة تتناول دراسة ونمذجة الخصائص الخطية و الغير خطية للألياف البصرية ذات الكرستالات الضوئية (PCF) بإستخدام زجاج ZBLAN عوضا عن زجاج السيليس ، لهدف تطبيقها في مجال الإتصالات البصرية. وأيضا دراسة الخصائص البصرية المختلفة مثل ضياع الطاقة، والتشتت اللوني، والإنكسارالمزدوج و المساحة الفعلية للنمط التي بدورها تكون محسوبة و منمذجة بإستخدام طريقة الفروق المحدودة في المجال الهرتزي (الترددي) FDFD. و أثبتت نتائج المحاكاة أنه مع إختيارأمثل لخصائص الليف البصري ذات الطابع الهندسي، يمكن لليف البصري أن يحمل خصائص مثيرة للإهتمام التي لا يمكن تحقيقها مع الألياف التقليدية, بالإضافة إلى ذلك إستخدمنا المعادلة الغير الخطية لشرودنغر (NLSE) لوصف إنتشار النبضات داخل الليف البصري من أجل إنتاج ضوء واسع الطيف (supercontinuum) من خلال إستغلال التأثيرات الغير الخطية التي تحدث أثناء إنتشار النبضات القصيرة جدا (الفيمتو ثانية) في الليف البصري. The research work reported in this thesis deals with the analyzing and optimizing the linear and nonlinear properties of ZBLAN circular lattice photonic crystal fiber (CL-PCF), in the aim of their applications in optical telecommunications, also the different optical properties such as the confinement loss, the chromatic dispersion, the birefringence and the effective mode area are calculated and optimized by using the finite difference frequency domain method (FDFD). The simulations results shows that with optimizing their opto-geometrical parameters, the PCF can exhibit interesting properties that couldn't be achieved with conventional fibers. Considering the numerical modeling, by using the nonlinear Schrödinger equation (NLSE) to describe the pulses propagation within the PCF , we show the possibility of generating of supercontinuum by exploiting the nonlinear effects that occur during the propagation of ultra-short pulses (femtosecond) in the PCF.