Travaux Pratiques d`Optique Intégrée 2 Coupleur directionnel et

Travaux Pratiques d’Optique Intégrée 2
Coupleur directionnel et interféromètre Mach-Zehnder
(Lancer le launcher Hermès puis l’interface Complete)
Présentation de l’interface de propagation:
Cette interface permet le calcul de la propagation du champ électromagnétique dans une
structure guidante par la méthode de la BPM (Beam propagation method). Un champ d’entrée
doit être défini. Il se propage dans la structure définie par les guides d’ondes dont les
propriétés transverses ont été étudiées dans la partie précédente.
Définition des matériaux :
Dans la fenêtre ‘matériaux’, un clic droit permet d’ajouter un nouveau matériau. Nous ne
nous intéressons qu’à la définition de son indice de réfraction réel. Un matériau doit être
choisit comme ‘Background’ (case à cocher) afin de définir l’indice des zones non décrites
dans la fenêtre de calcul qui seront dans notre cas la gaine du guide.
On ajoute le matériau du cœur qui sera utilisé pour définir les circuits. Les indices des
matériaux sont nc (indice de cœur) et ng (indice de gaine) qui sont définis comme des
variables dans la fenêtre structure (voir paragraphe suivant).
Structure du circuit :
Afin d’avoir une certaine flexibilité, on a définit au préalable des variables (dans la fenêtre
‘structure’). Elles sont :
- w : la largeur du guide.
- sep : l’écart entre les guides d’Entrées/Sorties.
- r : le rayon de courbure des virages.
- d : la distance de couplage.
- l : la longueur de couplage.
- dphase : la valeur de la phase apportée par le manipulateur de phase
Elles permettent de paramétrer le circuit composé d’un ou plusieurs composants de type
DirCoupler.
Simulation :
Champ injecté :
Un champ d’injection a été défini. C’est un champ de type mode 0, calculé sur 10µm autour
de sa position centrale et transportant une puissance unitaire. Dans l’option Connect, le
champ Q est à la valeur sep/2 afin que ce champ soit aligné dans l’espace avec une des deux
entrées du coupleur directionnel.
Paramètre de Simulation :
La simulation est une BPM-2D en polarisation TE, le menu Options -> Optical permet de
choisir la longueur d’onde.
Dans le menu BPM -> Edit Settings, la fenêtre de calcul est adaptée à la taille du composant.
Lancer la simulation :
La simulation se lance par BPM -> Start BPM.
Le menu BPM -> Vary permet de lancer plusieurs simulations en faisant varier un paramètre
(la longueur d’onde ou la valeur d’une variable).
Etude de circuits :
Coupleur directionnel (fichier DC.dev) :
-
-
Observer le profil de sortie du coupleur pour différentes longueurs de couplage.
Conclusion ?
Observer la propagation dans le coupleur en fonction de la distance de couplage.
Conclusion ?
Déduire des questions précédentes la courbe de transfert d’énergie du composant.
Comparer avec le comportement théorique prévu par les résultats du TP no1.
Un objet Overlap (insert->Simulation->overlap) est placé sur un guide de sortie,
simulez et analysez la puissance récupérée en sortie (par l’objet overlap) sur un bras
en fonction :
o de la longueur de couplage
o de la distance de couplage
Réalisez un diviseur par deux à 1.31µm et un démultiplexeur de longueur d’onde
1.31/1.55 µm.
Interféromètre Mach-Zehnder (fichier MZI.dev) :
-
2 coupleurs en cascade permettent de réaliser un interférometre Mach-Zehnder. Un
manipulateur de phase est inséré dans l’un des bras de l’interféromètre. Etudiez et
représentez la puissance de sortie en fonction de la phase.
-
Que se passe-t-il si la phase varie de façon abrupte (de 0 à pi)
o pour le diviseur ?
o pour le démultiplexeur ?