Qu'est-ce que Fiber Array?

Les réseaux à une ou deux dimensions de fibres optiques sont appelés réseaux de fibres, réseaux de fibres optiques ou unités de réseau de fibres. Au lieu d'être formé sur toute la longueur de la fibre, un tel réseau n'existe fréquemment que pour la toute fin d'un faisceau de fibres. La fonction d'un tel réseau consiste typiquement à coupler la lumière d'un réseau de sources aux fibres ou des fibres à un autre composant, comme un ensemble de guides d'ondes planaires sur un circuit intégré photonique. Les explications suivantes couvrent diverses autres applications.

Les fibres individuelles sont fréquemment insérées dans des rainures en V créées sur une surface solide pour créer un réseau de fibres linéaires. Un réseau précis de trous dans une plaque de verre, de polymère ou de métal, par exemple, pourrait être utilisé pour positionner les fibres dans un réseau bidimensionnel. Un réseau carré simple est le type le plus typique de matrice 2D, bien que d'autres types soient également possibles. Bien que des motifs plus complexes et irréguliers soient possibles, une structure simple et très régulière se forme presque toujours. Les réseaux de fibres, par exemple, peuvent contenir plusieurs groupes de fibres, c'est-à-dire et certaines des fibres sont plus largement espacées. Les faisceaux de fibres, en revanche, sont des structures vraiment asymétriques. De plus, les fibres peuvent former un faisceau irrégulier à certains endroits tout en formant un réseau complètement régulier à l'extrémité, qui servirait d'interface.

L'espacement des fibres est souvent réduit au minimum, mais dans certains cas, des réseaux de fibres avec un espacement nettement plus grand sont utilisés pour des applications spécifiques.

Fibres utilisées.La majorité des fibres utilisées dans les réseaux de fibres sont des fibres de silice, qui peuvent être utilisées dans une gamme de gammes spectrales, du proche infrarouge à l'ultraviolet. Ils peuvent cependant également être fabriqués à partir de fibres spéciales spécifiques. Selon l'application, des fibres monomode et multimode sont toutes deux utilisées. Il existe des cas où des fibres à maintien de la polarisation (par exemple de type PANDA) sont utilisées.

L'emballage.S'assurer que les extrémités des fibres sont parfaitement alignées dans toutes les dimensions est crucial lors de la fabrication de réseaux de fibres. De plus, l'extrémité d'entrée ou de sortie doit souvent être emballée afin que l'ensemble du réseau de fibres puisse être manipulé facilement et en toute sécurité. Par exemple, l'extrémité d'un réseau de fibres pourrait être un bloc de matériau de verre optique qui est façonné de manière appropriée et peut avoir des caractéristiques d'alignement, un peu comme un connecteur de fibre. On peut également entourer un réseau d'une bride métallique, en particulier pour les matrices 2D.

Les pertes de couplage sont considérablement réduites en appliquant un revêtement antireflet, qui peut également être utilisé avec des extrémités en fibres nues.

Débouchage et épissage.La découpe individuelle de chaque fibre impliquée n'est pas souhaitable pour la fabrication en volume. En conséquence, des processus basés sur des lasers capables de cliver des réseaux entiers ont été créés.

Les extrémités des fibres sont typiquement clivées perpendiculairement, mais elles doivent parfois être polies à un angle par rapport à l'axe des fibres. Après avoir incorporé les fibres de manière rigide dans une structure en verre, elles sont généralement polies ensemble plutôt qu'individuellement.

L'épissage par fusion peut également être utilisé pour assembler des réseaux de fibres entiers, par opposition à des fibres uniques [1]. De telles procédures ont été développées, telles que le ramollissement des extrémités de fibres avec des lasers CO2. Pour les fibres multimodes, au moins, les pertes d'épissage qui en résultent peuvent être assez minimes.

Couplage à un réseau de lentilles. Il est fréquemment collimaté avec un réseau de lentilles (ou réseau de microlentilles), en particulier lorsque la sortie des fibres est envoyée dans un espace vide. Naturellement, l'espacement des fibres doit alors correspondre précisément à l'espacement de la lentille, et un alignement précis est essentiel car il affecte grandement la direction et le niveau de collimation du faisceau résultant.

Applications de réseau de fibre

Il existe de nombreuses utilisations différentes pour les réseaux de fibres.

Couplage aux circuits intégrés photoniques.Il est nécessaire d'interfacer les circuits intégrés photoniques et les dispositifs optoélectroniques similaires avec le monde extérieur, principalement en utilisant la fibre optique. Le nombre d'entrées et de sorties est souvent assez important; divers signaux sont guidés dans divers guides d'ondes du circuit, et ceux qui atteignent le bord de la puce nécessitent un couplage aux fibres optiques. Naturellement, cela se traduit par l'utilisation de réseaux de fibres.

En raison de leur petite taille, les guides d'ondes et les noyaux de fibres doivent être positionnés très précisément les uns par rapport aux autres. Seul l'alignement actif, c'est-à-dire, peut y parvenir. E. avec la transmission mesurée pendant le processus d'alignement, souvent sous contrôle automatique.

Applications de données et de télécommunications.Pour distribuer un signal de données à plusieurs sorties, il est souvent nécessaire de diviser le signal. La télévision par câble est un exemple courant, où la même collection d'émissions de télévision est distribuée à divers publics. Les circuits planaires de guide d'ondes, dont les sorties doivent être couplées à des fibres, sont fréquemment utilisés pour le fractionnement du signal (souvent en suivant un amplificateur à fibre). Ainsi, le couplage des fibres au séparateur est mieux réalisé en utilisant un réseau de fibres.

Dans le multiplexage par division de longueur d'onde, où chaque fibre d'un réseau linéaire peut être associée à une longueur d'onde centrale différente, et les commutateurs à fibre optique pour le routage réseau, des problèmes similaires sont également présents.

Dans les communications par fibre optique, les données peuvent être transmises à des débits binaires astronomiques et éventuellement dans les deux sens à la fois. L'utilisation de fibres multiples est cependant parfois nécessaire. Ensuite, l'utilisation d'interfaces (connecteurs fibre) basées sur des réseaux de fibres est souhaitable pour simplifier les connexions. On s'assure qu'aucune fibre n'est échangée involontairement tout en établissant une connexion pour toutes les fibres pertinentes dans un seul processus de connexion.

Le routage flexible des signaux de données à l'aide de matrices de fibres 1D ou 2D en conjonction avec des matrices de microlentilles et des matrices de miroirs mobiles fabriquées avec la technologie MEMS est une autre application dans le secteur des télécommunications. Ces petits appareils peuvent être conçus pour fonctionner comme des commutateurs de connexion optique rapide et flexible.

Ces technologies sont utiles non seulement pour les fournisseurs de télécommunications, mais également dans un large éventail d'autres industries, notamment la détection par fibre optique, la surveillance des infrastructures et l'automatisation en usine.

Couplage aux tableaux de diodes laser/VCSEL.Un réseau standard d'émetteurs laser est présent dans les réseaux de diodes laser, également appelés barres à diodes. Un réseau de fibres et un tel dispositif peuvent être couplés de sorte que le rayonnement de chaque image pénètre dans une fibre différente. Pour les matrices VCSEL, des méthodes similaires peuvent être utilisées.

Combinaison de faisceau.La combinaison de faisceaux spectraux fonctionne particulièrement bien avec les réseaux de fibres linéaires. Un réseau de diffraction pourrait être utilisé pour combiner les faisceaux de chaque fibre du réseau pour créer un laser à fibre, par exemple.

Chaque fente de longueur d'onde dans le réseau d'émetteurs à gauche a une seule fibre. La sortie a une superposition complète de tous les composants de longueur d'onde.

Avec un réseau de fibres 2D et un réseau de lentilles approprié pour la collimation de la lumière, une combinaison cohérente du faisceau est également possible [8, 9]. Ici, la sortie mono-fréquence stabilisée en phase d'un amplificateur à fibre est acheminée vers chaque fibre. Pour que la sortie ait une qualité de faisceau élevé, tous les composants doivent être placés très précisément.