Stage - DLST

UJF 2012
Rapport de stage
d’Excellence
Recombinaison interférométrique par fibres optiques multimodes et optique
adaptative d’ondes lumineuses après perturbation atmosphérique.
BESSET Nicolas
20/07/2012
Sommaire
I)
II)
Présentation de la structure d’accueil : .......................................................................................... 3
Description de la problématique : ............................................................................................... 3
1) Interférométrie pour l’astrophysique et perturbation atmosphérique :...................... 3
2) Utilisation des fibres optiques : .................................................................................................... 5
3) Objet du stage : .................................................................................................................................... 7
III)
Résultats des recherches :............................................................................................................... 7
1) Outils de recherche :.......................................................................................................................... 7
2) Transport d’une onde électromagnétique dans une MMF et séparation modale : ... 8
a) Séparation radiale des modes en sortie d’une fibre multimode : ............................... 8
b) Séparation modale par multiplexage : ................................................................................ 11
c) Lanterne photonique :............................................................................................................... 13
3) Propositions d’expérimentation : ............................................................................................. 14
IV)
Conclusions :...................................................................................................................................... 15
1) Conclusions concernant la problématique du stage :........................................................ 15
2) Conclusion personnelle sur le stage : ...................................................................................... 16
3) Remerciements : .............................................................................................................................. 16
2
I)
Présentation de la structure d’accueil :
Mon stage s’est déroulé à l’IPAG (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de
Grenoble), bâtiment B (ex CERMO), du 1er juin au 20 juillet 2012.
Les missions de l’institut consistent à observer et imager les étoiles et exo planètes,
de leur formation à leur mort. La connaissance de tels phénomènes encore mal connus
pourraient apporter des informations précieuses en Astrophysique.
Concrètement, des techniques d’observations telles que l’interférométrie (qui est le
thème du stage) permettent d’observer une étoile en formation, et de comprendre ainsi
pourquoi et comment se forment les disques d’accrétion et, in fine, leurs interactions
avec la matière environnante. En l’occurrence, l’IPAG bénéficie de relations avec de
grands sites d’observation à travers le monde (pour n’en citer qu’un seul : le VLTI, ou
Very Large Telescope Interferometer).
Mon responsable de stage, Mr Pierre KERN, est un ingénieur-technicien du groupe
Cristal à l’IPAG. Son travail consiste à monter des projets (d’optique guidée ou
d’interférométrie) en réponse à une demande externe (partenaires, entreprises), ou
simplement lorsqu’une idée semble exploitable (ce qui s’apparenterait dans ce cas à un
travail de recherche). La première thèse traitant de l’optique intégrée (très brièvement
présentée ci-dessous) a été présentée par Mr KERN à la fin des années 80.
II)
Description de la problématique :
1) Interférométrie pour l’astrophysique et perturbation atmosphérique :
L’interférométrie est une technique employée en astrophysique afin d’étudier en
particulier les sources lumineuses (leur forme, leur taille, leur composition, etc.)
desquelles sont issus les faisceaux qui interfèrent.
On dit que deux faisceaux lumineux interfèrent si et seulement si la superposition de
ces derniers donne la somme des amplitudes individuelles des faisceaux, ainsi qu’un
terme dit d’interférence. Formellement, pour des ondes monochromatiques de même
BBBCD , l’intensité résultante de l’interférence de E faisceaux
fréquence et d’amplitude A
lumineux s’écrit :
E
E
X
X
FGHG (I) ∝ KLM BBBC
AD Q R LM BBBC
AD QS = M M AU,D (I)AU,V (I)W
BCD W
BCV
X
NOP
X
NOP
X
DOY VOY
= MZA[,D (I)Z + M M^1 − `aD bA[,D (I)A[,V (I)W
BCD W
BCV
DOY
\
DOY VOY
3
avec `aD = 1 si c = d, 0 sinon, et W
BCD et W
BCV les vecteurs unitaires repérant la direction des
oscillations de l’onde respectivement associée. La double somme ci-dessus représente le
terme d’interférence tandis que la simple somme est la superposition des intensités
individuelles. On a noté e. |. g le produit scalaire fondamental de la structure considérée
(en l’occurrence, l’espace des fonctions trigonométriques périodiques de période 2h⁄i
et de la forme Ak la(mnop) ).
Pour un signal lumineux qui nous provient d’une étoile lointaine (« infiniment »
loin), on peut considérer que le front d’onde émis sphériquement à l’origine est devenu
plan. Le théorème de Malus implique alors que les faisceaux lumineux sont orthogonaux
à ces plans. Néanmoins, lorsque de tels plans d’onde arrivent au niveau de l’atmosphère
terrestre, ils sont déformés de manière aléatoire du fait de la distribution chaotique des
vents et des particules :
zwx€~ y′xyk
{€vx~ℎèwk
Une technique développée dans les années 90 par Mr KERN consiste à utiliser des
miroirs adaptés aux fronts d’ondes déformés : il s’agit de l’optique
optique adaptative.
adaptative Un
analyseur de front d’ondes est placé en amont contrôle la déformation, puis transmet
l’information à des miroirs déformables afin qu’ils s’ajustent et « redressent » les fronts
d’ondes :
{{}„~kWw
vcwxcw yézxwv{|}k
~Ww c~€x~
Toutefois, il est difficile d’appliquer cette méthode à cause de la variation de
l’épaisseur de l’atmosphère, du temps (au sens climat), des vents, etc., si bien qu’on doit
se limiter à de courts temps d’intégration du signal (temps de cohérence). On « gèle »
ainsi les variations de turbulence, et on peut alors obtenir des tavelures (« tâches de
lumières » ou speckles) de l’ordre de grandeur de la limite de diffraction du télescope.
L’amplitude observée à la pupille du télescope est alors la transformée de Fourier de
4
l’amplitude originale, et l’optique de Fourier permet à partir des observations de
retrouver le signal initial. Plus précisément, la transformée de Fourier d’une ouverture
circulaire est une fonction de Bessel du premier ordre :
2‡Y (ˆ‰Š‹Œ)
Ž
FGHG (…) ∝ |A[ (I[ )|\ †
ˆ‰Š‹Œ
\
où  est le demi-angle au sommet du cône pointant depuis le trou et s’appuyant à sa
base sur l’écran, ‰ est le rayon de l’ouverture circulaire, et :
“
1
‡Y () = ‘ ’x~(n − ~cn)yn
h
nO[
Physiquement, il s’agit d’un cercle lumineux entouré d’anneaux concentriques (tâche
d’Airy). Comme la plus grande partie de l’énergie est concentrée dans le cercle central, la
limite de diffraction (limite au-delà de laquelle on n’observe quasiment plus de lumière)
est donnée par le premier zéro de ‡Y :
‡Y ( ≅ 3,831706) ≈ 0
⇒ ˆ‰Š‹Œ ≅ 3,831706
⇔ Š‹Œ ≅
3,831706 ™
™
≅ 1,22
2h
‰
y
si l’on note y le diamètre de l’ouverture. Il s’agit là de la limite de diffraction
inhérente à tout télescope (on approxime souvent cette limite à ™⁄y ). L’autre paramètre
important limitant la performance des télescopes est la résolution, présenté ci-dessous.
2) Utilisation des fibres optiques :
Le pouvoir de résolution d’un télescope est sa capacité à discerner deux points
séparés par une très petite distance. Alors que la résolution augmente avec la taille du
télescope (les plus grands actuellement ont des miroirs de l’ordre du décamètre), il est
également possible d’espacer š télescopes, l’espace entre chacun d’entre eux
correspondant au miroir d’ un seul télescope plus important :
+

=

Chaque télescope reçoit la lumière d’une source, et il suffit alors de combiner la lumière
des š télescopes pour obtenir la figure d’interférence. Toutefois, la question est de
savoir comment acheminer la lumière des télescopes en un seul point. On pourrait pour
cela utiliser des miroirs afin de dévier chaque faisceau collecté vers le point d’analyse ;
5
toutefois, comme la réflectivité ž de chaque miroir n’est pas parfaitement égale à l’unité,
le pourcentage de l’intensité au point de convergence est proportionnel à žX , ce qui
devient très vite insuffisant…
En revanche, pour une fibre optique, la réflexion d’un faisceau guidé à l’interface
cœur/gaine est théoriquement parfaite pour un faisceau correctement injecté :
’xkWw
(Œ[ )
[
¦aU
­{ck
wx€k’€cx
^΢ b
(Σ )

On a noté Œ[ l’indice de réfraction du milieu dans lequel se trouve la fibre (souvent il
s’agit de l’air), Œ¢ l’indice de la gaine et Œ£ l’indice du cœur avec Œ£ > Œ¢ . Pour que la
réflexion soit totale, il faut que l’angle de réflexion à l’interface cœur/gaine soit
supérieur à l’angle critique ¥¦aU décrit par les lois de Snell-Descartes lorsque ¥ ⟶ h⁄2.
En entrée, cela se traduit par le fait que le faisceau lumineux incident (en rouge cidessus) est compris dans ce qu’on appelle l’ouverture
ouverture numérique (ON) de la fibre :
¨š = Œ£ ’x~¥¦aU = Œ£ ©1 − ~c\ ¥¦aU = Œ£ ª1 −
de sorte que
΢ \
= «Œ£ \ − Œ¢ \ ,
Σ \
Œ[ ~c¥[ ≤ ¨š ⇔ ¥ > ¥¦aU .
Le faisceau violet ne respecte pas la condition d’injection, si bien que chaque réflexion
sur la gaine s’accompagne de la transmission d’une partie de l’énergie transportée. Sur
quelques mètres, le faisceau est alors totalement dissipé dans la gaine.
6
Chaque fibre optique est caractérisée par un certain nombre de paramètre, dont
l’ON. Une fibre est alors dite monomode (SMF pour Single Mode Fiber) si elle ne laisse
passer qu’un seul mode de l’onde incidente, et multimode (MMF pour Multi Mode Fiber)
lorsque l’ON laisse passer plusieurs modes. Les SMFs offrent alors l’avantage d’être un
filtre spatial n’autorisant qu’un seul mode à passer, mais c’est aussi son défaut, au sens
où la capacité de transport est limitée. En revanche, une MMF supporte plusieurs modes
à la fois et possède donc une capacité plus importante.
3) Objet du stage :
La question est de savoir si les modes injectés en entrée d’une MMF ressortent
tels quels en sortie, et si l’on peut les identifier, auquel cas le transport du signal
lumineux issu des š télescopes se ferait par fibres multimodes. Il s’agit là d’un problème
très épineux et qui n’a pourtant pas était approfondi du fait de l’engouement pour les
SMFs à l’époque où il a été proposé de relier plusieurs télescopes à l’aide de fibres
optiques. En particulier, les modes transportés par une MMF peuvent être sujets à :
-
-
Des couplages intermodaux ou crosstalk (ou l’information transportée par un
mode est répartie entre deux ou plusieurs modes),
La dissipation du fait de l’existence inévitable d’ondes évanescentes,
Des fuites (courbure de la fibre, irrégularités de la gaine, etc.).
Le travail était ici de rechercher dans la littérature des articles traitant de la
question des MMFs et de leurs conditions de transport des modes. Effectivement, ce qui
est d’un grand intérêt pour l’interférométrie astrophysique, c’est de retrouver
l’information transportée par les faisceaux lumineux en sortie (comme par exemple
l’information de la phase, qui renseigne sur la position et la forme de la source). Les
objectifs peuvent donc être résumés ainsi :
-
-
III)
Trouver dans la littérature les articles de l’astrophysicien Stuart SHAKLAN qui
a travaillé pendant quelques années sur les fibres optiques mono et multi
modes (il s’agissait là du point de départ du travail de recherches) ;
Trouver les technologies modernes qui permettent un transport efficace
d’ondes électromagnétiques par fibre optique multimode à partir d’articles
citant les travaux de SHAKLAN.
Résultats des recherches :
1) Outils de recherche :
La recherche d’articles pertinents s’est surtout faite par le biais du site
http://www.adsabs.harvard.edu/, qui est une base de données d’articles
d’astrophysique. L’avantage est que la recherche peut se faire par auteur et par
citations ; ainsi, il est possible de vérifier si un article a été lu et cité par un ou plusieurs
7
autres, ce qui permet de suivre l’évolution des concepts et idées émergeant d’un article
au fil des années.
Par ailleurs, des sites professionnels de fournisseurs de fibres optiques ont été
également exploités, cela pour se rendre compte de l’actualité d’un produit. Par exemple,
il est encore assez peu répandu de trouver des fibres multicœurs, ce qui laisse supposer
qu’une telle technologie n’est pas (encore) utilisée à l’échelle des fibres monomodes.
Voici une liste non exhaustive des sites visités à cet effet :
-
http://www.cea.fr/,
http://www.leti.fr/,
http://www.creol.ucf.edu/,
http://www.pof-chinese.com/company.asp,
http://karve-sz.com/.
-
http://lpsc.in2p3.fr/collot/,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_la_diffraction,
www.utdallas.edu/~cantrell/ee6334/diffract.pdf,
Manuel d’optique – Germain CHARTIER, HERMES,
Cours d’Optique guidée – LABEYE, ENSPG 3ème année.
En outre, afin de pouvoir comprendre les données récoltées, j’ai dû chercher d’autres
informations concernant en particulier l’optique ondulatoire et la théorie des guides
d’ondes. Je tiens à souligner ici qu’il s’agit d’une très belle contrepartie au « travail de
fourmi » que j’ai dû accomplir lors de mes recherches. En effet, ceci m’a conduit à
éplucher des articles et des cours d’un niveau bien supérieur qu’était le mien en fin de
deuxième année. Ainsi, j’ai pu me familiariser avec des notions sur les transformées de
Fourier, les fonctions de Green, la diffraction, le principe de Huygens-Fresnel, continuité
du champ électromagnétique à l’interface d’un dioptre, etc. Il est à noter que toutes ces
notions sont au programme de troisième année de Physique ! Encore une fois, voici une
liste non exhaustive des sites visités et des ouvrages consultés :
2) Transport d’une onde électromagnétique dans une MMF et séparation modale :
Dans cette partie, nous dressons un récapitulatif des principaux travaux menés sur le
transport et la séparation des modes dans les MMFs. Le point de départ a été le travail
de SHAKLAN et de ses collaborateurs dans les années 90 sur les MMFs. Il a été vérifié
que ses travaux de recherches n’ont pas été repris ou cités avant les années 2000. Puis, à
l’aide des technologies récentes, nous proposons des solutions à la problématique.
a) Séparation radiale des modes en sortie d’une fibre multimode :
Article de référence : “Multimode fiber-optic broad spectral band interferometer”
Auteurs : S. SHAKLAN, F. REYNAUD et C. FROEHLY
Référence : 20 February 1992 / Vol. 31, No. 6 / APPLIED OPTICS
8
i) Problématique :
Les auteurs ont testé un interféromètre MZ (Mach-Zehnder) avec ajout d’une MMF
sur chaque bras de l’interféromètre. En 1989, la visibilité en sortie d’un tel système,
pour 5 modes guidés dans des fibres de 90 cm, était d’environ 30%. Comme on a pour la
visibilité » :
» ∝ 1⁄√š,
où š est le nombre de modes guidés, il suffit a priori de séparer spatialement ces modes
en sortie.
ii)
Dispositif expérimental :
Les auteurs ont dans un premier temps trempé les 6 derniers millimètres des MMFs
dans de l’acide fluorhydrique, afin de mettre le cœur à nu : les modes empruntant
chacun un trajet optique différent dans la fibre, leur direction en sortie est propre à
chacun d’entre eux, si bien qu’on peut ainsi procéder à un filtrage spatial en plongeant
cette extrémité dans un fluide adaptateur d’indice (du pétrole en l’occurrence) :
Soutien
Fibre
Pétrole
Figure d’interférence (anneaux
concentriques) observée à
travers une vitre
Ensuite, les auteurs ont conçu leur dispositif « amélioré » de MZ :
Ar Laser
Dye Laser
Fibre 2
Pétrole
Pièce de
translation
Fibre 1
9
Caractéristique des fibres utilisées : MMFs à saut d’indice ; diamètre de cœur
{ = 8,3 ½v ; diamètre de la gaine y = 125 ½v ; ¾ = 0,004 ; fibres monomodes
∀™ > 1,2 ½v ; pour les fibres EC : rapport grand axe/petit axe = 2/1 ; fréquence
normalisée À ≅ 5 pour éviter le chevauchement des modes les plus proches ; résolution
spectrale Á = 25 ; passe-bande = 25 v ; longueurs des fibres : 1 à 20 v.
iii)
Résultats :
Le tableau ci-dessus donne les valeurs de la visibilité des franges pour chacun des
5 modes supportés par les fibres utilisées (D est le diamètre de la boucle le cas
échéant) :
Fibre 20 m
Fibre 1 m
(pas de boucle)
Boucle D=30 cm
Boucle D=1,5 m
ÃÄ[Y
0,94
0,83
0,77
ÃÄYY
0,95
0,47
0,37
ÃÄ\Y
0,87
0,50
0,79
ÃÄ[\
0,89
0,55
0,50
ÃÄÅY
0,86
0,70
0,65
Les auteurs expliquent la différence de visibilité entre les deux dernières
colonnes par le fait qu’une grande boucle n’induit pas d’effet significatif de biréfringence
(d’où une forte dépendance de la polarisation en ™), à l’inverse d’une petite boucle, où il
y a un axe principal de biréfringence pour chaque longueur d’onde.
Mode
Fibres EC : les auteurs ont mesuré la visibilité des figures d’interférence en
utilisant des fibres à cœur elliptique (Elliptical Core) et deux types de source lumineuse,
à savoir un laser et une source étendue. Ils ont trouvé :
-
Contraste proche de 100% pour un laser, ∀mode ;
Contraste mauvais pour une source étendue.
Ils expliquent toutefois que le contraste s’amoindrit en source étendue du fait de
l’irrégularité de la fibre (diamètre et forme de cœur), entraînant des phénomènes de
dispersion. Ils prévoient alors qu’en cas de parfait contrôle de ces paramètres (ce qui
n’était pas possible pour l’époque), on aurait un contraste maximum quels que soient le
mode et la source. Etant donné que ces fibres conservent la polarisation de la lumière,
ces résultats s’avèrent très intéressants pour l’interférométrie pour l’astrophysique.
l’astrophysique
Images des anneaux observés par interférométrie avec des MMFs :
10
iv)
Conclusion :
Il est démontré pour la première fois qu’il est possible de séparer des modes issus
d’une MMF afin d’obtenir des figures d’interférence avec un contraste plus que
satisfaisant.
b) Séparation modale par multiplexage :
Article de référence : “Mode multiplexer for multimode transmission in multimode
fibers ”
Auteurs : Chin-ping YU, Jia-hong LIOU, Yi-jen CHIU, and Hidenori TAGA
Référence : June 2011 / Vol. 19, No. 13 / OPTICS EXPRESS
i) Problématique :
Les auteurs ont étudié comment transporter un signal dans une fibre multimode
avec le moins de dégradation possible par l’excitation de modes d’ordre supérieur.
ii)
Dispositif expérimental :
Les auteurs ont multiplexé deux signaux en entrée et en sortie (démultiplexage) par
séparation de modes. Ils utilisent pour cela un contrôleur de phase et un coupleur de
mode (mode coupler). Le coupleur de modes utilisé est constitué de 4 fibres
monomodes :
SIGNAL 1
Contrôleur
de phase
Fibre multimode
Fibres
monomodes
SIGNAL 2
RECEPTEUR 1
RECEPTEUR 2
→ Les quatre Éibres monomodes situées en amont et en aval représentent le coupleur de
modes :

Ê

11
→ Les deux modes excités sont les modes v = 2 et v = 3 :
→ Les modes excités par un signal et leur nombre dépendent de la localisation de
l’excitation : les auteurs ont donc injecté leur signal à l’aide d’un retard de phase de 180°
de sorte que la distribution du champ corresponde au mode désiré ⇒ la géométrie du
coupleur de modes est donc pensée pour concorder avec la distribution souhaitée.
iii)
Résultats :
En premier lieu, les auteurs ont injecté un seul signal dans la fibre (SIGNAL 1,
mode v = 2). Le but de cette partie est d’évaluer l’influence de la géométrie du coupleur
de modes sur le signal :
→ Le couplage avec le mode v = 9 est justifié par la similarité des deux distributions :
Le reste est justifié par des défauts de connexions. Par ailleurs, l’expérience menée de la
même manière en injectant le mode v = 3 donne les mêmes résultats.
Ensuite, il a été testé le profil du ratio de puissance en sortie avec variation du
paramètre Ê pour v = 2 puis v = 3 :
12
→ Le meilleur ratio pour ces modes est donc  ≈ 11 − 12 ½v.
Enfin, les deux modes ont été excités :
→ Hormis quelques pourcents (~0,7%), toute la puissance des signaux en entrée ressort
via les deux canaux attendus.
iv)
Conclusion :
Il a été montré dans cet article qu’il était possible de transmettre une information
par le biais d’une fibre multimode en évitant la dissipation due au couplage intermodal.
Grâce au multiplexeur modal, il est possible d’exciter seulement les modes d’intérêt
(sous certaines contraintes géométriques).
Pour l’expérience, il a été possible de multiplier par quatre la capacité de
transmission de la fibre, et la puissance totale en sortie est de l’ordre de 96% de la
puissance en entrée : les pertes sont très faibles ; le multiplexage lui-même coûte
environ 0,11 dB de perte.
c) Lanterne photonique :
Article de référence : “ Photonic lanterns: a study of light propagation in
multimode to single-mode converters ”
Auteurs : Sergio G. Leon-Saval, Alexander Argyros and Joss Bland-Hawthorn
Référence : 12 April 2010 / Vol. 18, No. 8 / OPTICS EXPRESS 8430
Même si les techniques de multiplexages offrent diverses méthodes de séparation
modale, elles ne sont pas pleinement satisfaisantes au sens où la différentiation peut se
faire au détriment de l’information de la phase du signal initial (ce qui est primordial en
astrophysique).
Récemment, un nouveau dispositif, la lanterne photonique, a été mis au point
dans cet objectif : il s’agit de séparer les modes en conservant la phase. La lanterne
permet la transition bilatérale mono/multimode :
13
Filtre
Fibre multimode
Fibres monomodes
Fibre multimode
De plus, il est possible de s’affranchir de la perturbation causée par le rayonnement de
l’ion hydroxyle OH l dans l’atmosphère aux longueurs d’ondes exploitées (™ ≅ 1,5 ½v),
grâce au filtre (appelé Fibre Bragg Gratting), qui renvoie ce signal indésirable par un jeu
de miroir espacés d’une certaine longueur, spécifique au rayonnement de l’ion.
Une lanterne photonique avait été commandée quelques semaines avant mon
stage, et des expériences seront menées quelques temps après. Aussi il m’a été demandé
de proposer quelques manipulations, au vu de toutes les expériences rencontrées lors de
mon travail bibliographique, avec ou sans la lanterne. J’en ai proposé 5, dont deux sont
brièvement présentées dans la section suivante.
3) Propositions d’expérimentation :
Mon idée a été de replacer dans le contexte de notre problématique les différentes
manipulations entreprises dans la littérature pour transporter un signal lumineux dans
le moyen infrarouge (™ ∈ Í3 − 30 ½vÎ). Voici deux exemples d’expérimentation
proposée :
i)
Télescope
Lanterne
photonique
Fibre multicœur
TRANSPORT
MIMO
Propagation en supermodes au sein de la fibre multicœur : les
champs électrique et magnétique fuient des cœurs individuels et
n’y sont plus confinés. Ils se superposent en supermodes, qui
occupent une surface couvrant plusieurs cœurs. Leurs avantages
sont :
- Pas de retard de groupe,
- Crosstalk faible,
- Même dépendance en perte pour tous les modes.
L’injection se fait quasiment sans perte si la disposition des cœurs
respecte la symétrie des modes à exciter (ex : symétrie sphérique
pour le mode fondamental).
Multiple Input Multiple Output : séparation des modes
en sortie de fibre (conversion analogique-numérique,
tri numérique, conversion numérique-analogique).
14
ii)
Télescope
Lanterne
photonique
Fibre monomode
Couplage fibres
mono/plurimodes
Fibre plurimode
(few mode)
TRANSPORT
Chaque fibre monomode issue de la lanterne apporte
un seul mode à la fibre plurimode (couplage entre les
deux – ex : épissure). Ce processus, appelé « singlemode operation », permet d’exciter et de transmettre
seulement un mode dans une fibre multimode qui en
supporterait davantage.
⟶ Pas d’excitation de modes d’ordre supérieur : évite
au signal en entrée de se répartir sur plusieurs modes
excités à l’injection.
Fibre monomode
IV)
Conclusions
Conclusions :
1) Conclusions concernant la problématique du stage :
Dans les années 90, SHAKLAN a séparé pour la première fois des modes de
propagation en sortie d’une MMF. Toutefois, les techniques de l’époque étaient
rudimentaires et contraignantes. On suppose d’ailleurs que c’est la raison pour laquelle
personne n’a essayé de réitérer l’expérience pendant une dizaine d’année.
Dans les années 2000, le multiplexage fait l’objet d’intenses recherches auprès
notamment des compagnies de télécommunications – il est d’ailleurs intéressant de
remarquer le lien indéfectible entre les avancées scientifiques et le contexte
géopolitique : le développement exponentiel des pays émergent comme la Chine ou
l’Inde, avec leur poids de près du tiers de la population mondiale, a boosté les
recherches et développements de technologies de télécommunications. Actuellement,
ces techniques de multiplexage sont très intéressantes d’un point de vue énergétique,
15
mais ne semble pas être optimales pour l’interférométrie, à moins peut-être d’être
étudiés en fonction. Les innovations techniques sont par ailleurs toujours en cours…
Plus récemment, les lanternes photoniques reprennent le concept de multiplexage,
en « transformant » MMFs en SMFs et vice-versa. Cette technologie a été mise au point
pour répondre aux problèmes rencontrés en astrophysique, et donc répond a fortiori à
la problématique.
Alors, les différents concepts ayant été comparés théoriquement, il faut désormais
les tester en pratique. Personnellement, je ne peux que me cantonner aux résultats
théoriques extraits d’articles scientifiques, la durée de mon stage ne m’octroyant pas la
possibilité de vivre une expérience interférométrique. Je sais par ailleurs que la lanterne
photonique fera l’objet d’investigations plus poussées dans les semaines qui suivront la
fin du stage.
2) Conclusion personnelle sur le stage :
Ce stage a été très difficile. En effet, les tâches confiées ont nécessité beaucoup de
travail et d’investissement, et les supports exploités requéraient un niveau bien
supérieur au niveau d’un étudiant de fin de deuxième année.
Néanmoins, il s’est avéré que ce stage m’a permis d’une part d’appréhender et de
comprendre certaines notions qui seront développées dans mon cursus scolaire (soit en
3ème année de Licence, soit en première année de Master), et d’autre part d’avoir une
vision plus globale d’un métier de la Recherche en sciences physiques, notamment le
travail de préparation et de recherche d’informations avant de pouvoir construire un
projet scientifique viable.
Par conséquent, je dirais en guise de conclusion que ce stage a été très
enrichissant et très pertinent, aux sens où il prépare aux difficultés du métier de
chercheur, il apporte des notions nouvelles en avance par rapport au cursus scolaire, et
il développe des qualités indispensables pour tout métier futur en recherche scientifique
telles que l’investissement personnel et la volonté.
3) Remerciements :
Je remercie Mr Pierre KERN pour son accueil et sa présence, pour les « cours » d’un
quart d’heure sur tableau blanc qu’il m’a donnés, pour les ouvrages et les thèses
d’optique et d’astrophysique qu’il m’a prêtés, et pour tous les documents auxquels je
n’avais pas accès via Internet et qu’il a téléchargé pour moi. Je le remercie d’une manière
générale pour ce stage qui a été très enrichissant.
Je remercie l’IPAG pour m’avoir accueilli et pour avoir mis à ma disposition tous les
outils qui m’ont été nécessaires durant mon stage.
Je remercie enfin l’UJF qui propose ces stages d’Excellence : ils témoignent de la
reconnaissance de l’Université à l’égard des étudiants, ce qui est fort appréciable.
16