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INNOPTICS - Répartiteur de faisceaux optiques réglables à fibres polarisantes

INNOPTICS

Description

Innoptics présente un répartiteur de faisceaux optiques (splitter) réglable à 780 nm équipé de fibres optiques polarisantes.

Ce produit a été développé dans le cadre d’un programme ASTRID Maturation soutenu par la DGA et la DGE, le projet COFIPOL, piloté par le Laboratoire LP2N (Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences) de l’Institut d’Optique, avec pour partenaires les sociétés Innoptics, Keopsys et Muquans. Le projet avait pour but de développer des composants à fibres polarisantes à 780 nm, pour des applications de refroidissement d’atomes.

Les fibres polarisantes ont été développées et fournies par la société IXBlue (Lauréat du Photon d’Or 2013 pour ce produit).

Le splitter développé comporte jusqu’à deux entrées et six sorties fibrées, avec des taux de répartition des puissances réglables de 0 à 100 % sur chaque voie de sortie, répartition obtenue par l’utilisation de composants micro optiques (cubes polariseurs, lames à retard, lentilles, …). Un gros travail d’optimisation des couplages dans les fibres optiques monomodes polarisantes a été réalisé, permettant d’obtenir des pertes typiques de l’ordre de 1,5 dB fibre à fibre (2,5 dB max).

La fibre polarisante utilisée permet d’obtenir sur chacune des voies un taux d’extinction de polarisation (PER) supérieur à 30 dB, paramètre critique pour les expériences d’atomes froids.

Elle a également permis de simplifier l’architecture interne du produit, de réduire le nombre de composants optiques utilisés et de gagner en compacité.

Dans le cadre du développement, une version 1x2 a également été réalisée, et des variantes 1x3, 2x2 ou 2x3 sont facilement déclinables.

La version avec fibre polarisante est une des options du produit permettant d’obtenir des PER élevés ; le produit est également déclinable avec des fibres à maintien de polarisation (PMF) standard, avec des PER > 20 dB.

Principales caractéristiques :

  • Longueur d’onde : 780 nm
  • Dimensions : 310 x 190 x 40 mm3.
  • Pertes d’insertion : 1.5 dB typ. ; 2.5 dB max
  • PER : > 30 dB
  • Taux de répartition sur chaque voie de sortie : réglable de 0 à 100 %
  • Fibre optique : fibre polarisante (PZ) monomode à 780 nm, connectique de sortie FC/APC
  • Gamme de température : 15-40°C
  • Le produit comprend un monitoring de la puissance sur les voies d’entrée. L’intégration d’un obturateur mécanique (shutter) sur les voies d’entrée (ou de sortie) est également possible.

Innovation apportée

Dans les applications de refroidissement d’atomes, la maîtrise de l’équilibre des puissances entre les différentes voies est un paramètre clé. Un paramètre essentiel dans la manipulation de ces lasers est en outre la polarisation, où toute composante parasite peut avoir des effets délétères. Par conséquent, le taux d’extinction de polarisation le plus élevé possible est recherché. Les systèmes standard garantissant 20 à 23 dB sont encore insuffisants, et un PER de 30 dB ou plus est souhaitable.

Les solutions de splitters existantes en optique guidée présentent des taux de répartition fixés par design lors de leur fabrication, ce qui ôte toute possibilité de réglage du taux de répartition entre les voies pour équilibrer les puissances de sortie. Mais surtout, basés sur des fibres à maintien de polarisation classiques, le PER de ces coupleurs est limité par la fibre (et la qualité du montage du connecteur en sortie), et se situe donc dans les gammes traditionnelles autour de 20 dB. En outre, le nombre de voies est en général limité, impliquant une nécessité de les cascader pour atteindre un module 2x6 par exemple.

D’un autre côté, les systèmes à base de composants micro-optiques en espace libre existent déjà sur le marché. Ils comprennent un très grand nombre de composants optiques et sont par conséquent coûteux et complexes à rerégler si on veut modifier les répartitions de puissance. En outre, leur PER est là aussi limité à environ 20 dB par les fibres PMF de sortie.

Le module développé apporte donc tout d’abord, grâce à l’usage des fibres polarisantes, des taux d’extinction de polarisation remarquables (> 30 dB), et ce sans pénalité sur les pertes d’insertion, similaires à celles obtenues avec des fibres PMF classiques.

En outre, le produit apporte la possibilité de régler finement et simplement les répartitions de puissance entre les différentes voies de sortie, par rotation d’une ou plusieurs lames quart d’onde. L’architecture globale du produit et les choix de conception assurent en effet une grande stabilité des couplages dans les fibres lors de ces réglages, ce qui permet des modifications rapides, réversibles et répétables du taux de répartition sur toute la plage de réglage (0 à 100 %).

Enfin, l’insertion d’un obturateur mécanique (shutter) en entrée ou en sortie, est une fonctionnalité qui n’est évidemment pas possible avec des composants en optique guidée, et qui n’existe pas sur les produits du commerce.

Grâce à une conception modulaire, le produit peut par ailleurs être décliné dans différentes variantes sur le nombre d’entrée-sorties (N vers P), avec une même empreinte mécanique, ainsi qu’avec diverses fonctionnalités optionnelles (monitoring, shutter).

Innoptics est une jeune entreprise innovante, créée en 2010 et installée à Talence au sein de l’Institut d’Optique d’Aquitaine. Elle est spécialisée dans l’intégration de composants optoélectroniques.

Maîtrisant la conception et les procédés d’assemblage des composants actifs ou passifs, de la puce laser à son intégration en boîtier et jusqu’au couplage dans une fibre optique, la société se développe suivant plusieurs axes :

  • Des services de développement et de fabrication de composants sur mesure pour répondre à des besoins spécifiques de ses clients. Outre l’expertise dans la conception complète des produits, Innoptics assure la fabrication de ces composants en petite et moyenne série.
  • Une gamme de sources laser de puissance destinées au soudage de polymères. Travaillant à la fois sur la conception de la source laser et sur le procédé, Innoptics propose des solutions de soudage à base de laser dans de nouvelles applications.
  • Une gamme de sources laser bas bruit et haute cohérence, aux longueurs d’onde de 1μm, 2.05 μm et 2.3 μm, basées sur la technologie VECSEL (vertical external cavity surface emitting laser) développée en partenariat avec le laboratoire IES de l’université de Montpellier, notamment pour des applications d’instrumentation scientifique et d’analyse de gaz…