Optique guidée Fibres optiques et composants passifs tout-fibre

En deux décennies, les communications par fibres optiques ont pris un essor considérable et de nombreux dispositifs tout-fibre ont été développés. L'ouvrage Optique guidée – Fibres optiques et composants passifs tout-fibre expose les fondements de l'optique guidée linéaire et les solutions des équations d'onde appliquées aux structures guidantes simples, comme les guides d'onde plans à une dimension et les fibres optiques à symétrie circulaire. Il établit rigoureusement les solutions scalaires et vectorielles des modes guidés. Il traite aussi des dispositifs tout-fibre utilisés couramment en optique guidée, dont les réseaux distribués de Bragg intégrés aux fibres, les fibres effilées et leurs propriétés de filtrage spectral, les épissures entre fibres et les coupleurs à fibres employés comme diviseurs de puissance, séparateurs de longueurs d'onde ou de modes. De nombreux graphiques illustrent la théorie et les résultats expérimentaux. Une série de problèmes résolus complète l'ouvrage. Ce livre est un outil indispensable pour les étudiants des cycles supérieurs et les chercheurs du domaine qui veulent comprendre les propriétés fondamentales de la propagation de la lumière dans les structures optiques guidantes usuelles.

Chapitre 1. Équations d'onde vectorielles. Équations de Maxwell pour les milieux diélectriques. Équations d'onde vectorielles inhomogènes. Équations d'onde vectorielles homogènes. Guides d'onde invariants en translation et modes de propagation. Modes TE et TM. Nature des solutions des équations d'onde vectorielles. Chapitre 2. Propriétés fondamentales des modes vectoriels. Théorèmes de réciprocité. Constante de propagation, vitesse de phase et conventions d'écriture. Orthonormalité des modes guidés. Énergie électromagnétique emmagasinée. Vecteur de Poynting et densité de puissance. Vitesse de groupe. Décomposition des champs sur la base des modes guidés. Profil d'indice et indice effectif. Fraction de puissance modale dans le coeur. Chapitre 3. Solutions vectorielles exactes pour les guides d'onde. Guides plans à une dimension. Solutions exactes pour les fibres optiques à deux couches. Solutions exactes pour les fibres optiques multicouches à saut d'indice. Solutions exactes pour les fibres optiques à gradient d'indice. Chapitre 4. Théorie des modes scalaires. Équation d'onde scalaire. Fibres à deux couches à saut d'indice. Fibres multicouches à saut d'indice. Fibres à gradient d'indice. Chapitre 5. Dégénérescence des modes vectoriels et corrections de polarisation. Dégénérescence des modes vectoriels en guidage faible (fibre à deux couches). Corrections de polarisation pour les fibres à deux couches. Corrections de polarisation pour les autres fibres à symétrie circulaire. Chapitre 6. Couplage de modes et réseaux de Bragg. Équations générales de couplage de modes. Couplage de deux modes codirectionnels. Couplage de deux modes contradirectionnels. Réalisation expérimentale des réseaux de Bragg. Chapitre 7. Fibres effilées. Modes locaux. Équations de couplage des modes locaux. Cas des guides à N sauts d'indice et à symétrie circulaire. Comportement modal des fibres effilées. Étude expérimentale d'une fibre effilée. Applications technologiques des fibres effilées. Chapitre 8. Épissures entre fibres. Transmission et réflexion à l'épissure. Interféromètre modal en réflexion. Interféromètre bimodal en transmission. Réflexion et transmission à l'entrée d'une fibre. Chapitre 9. Coupleurs 2 × 2. Couplage par recouvrement des champs d'une fibre sur l'autre. Couplage par battements entre les supermodes. Comparaison numérique des deux méthodes. Résultats expérimentaux. Coupleurs spéciaux. Problèmes et solutions. Annexe A. Fonctions de Bessel et modifiées de Bessel d'ordre entier. Annexe B. Démonstration de l'identité utilisée pour établir la formule de la vitesse de groupe. Annexe C. Méthode pour discerner les modes vectoriels HE et EH d'une fibre multicouche. Annexe D. Définition des indices de réfraction. Index.

Jacques Bures est professeur au Département de génie physique de l'École Polytechnique de Montréal depuis 1972. Ses recherches portent principalement sur l'optique guidée linéaire, les fibres optiques et les composants tout-fibre.