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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université de Mohamed El-Bachir El-Ibrahimi - Bordj Bou Arreridj Faculté des Sciences et de la technologie Département d’Electronique Mémoire Présenté pour obtenir LE DIPLOME DE MASTER FILIERE : télécommunication Spécialité : système de télécommunications Par Benkhelfallah wissem Beghoura lazhar ihab eddine Intitulé Evalué le : ………………………… Evalué le : 15/01/2022 Par la commission d’évaluation composée de* : Nom & Prénom Grade Qualité Etablissement M. Y.Benchadli MCA Président Univ-BBA M. H.Madi Professeu r Encadreur Univ-BBA M. R.Hassi MCB Examinateur Univ-BBA Année Universitaire 2021/2022 Simulation d’un réseau de Bragg photo inscrit dans une fibre optique FBG Dédicaces Merci au Noble « Allah» Dieu le tout puissant qui nous avons donné le courage, l’intelligence, la force et la patience pour réaliser ce travail. À celle qui nos indiqué la bonne voie en me rappelant que la volonté fait toujours les grands hommes… Merci à nos Mère À celui qui a attendu avec patience les fruits de sa bonne éducation… Merci à nos Pères. On exprime notre gratitude à tous nos frères, et nos sœurs. J’adresse également mes plus sincères remerciements à tous mes amis qui m’ont toujours soutenu et encouragé au cours de la réalisation de ce mémoire. 2 Remercîment Avant tout, nous remercions notre Dieu de nous avoir aidés à faire notre thème de fin d’étude et Merci à nos parents qui nous soutiennent bien. Au terme de ce travail, nous tiens à exprimer notre profonde gratitude et nos sincères Remerciements à notre tuteur de notre projet de fin d’étude à l’université Mohamed el Bachir Ibrahimi et à M. H.Hadi qui a accepté d’encadrer nos travaux. Nous tenons à remercier vivement les jurys de leur extrême empressement d'évaluer notre travail. Qu’ils ont accepté de venir à évaluer notre travail. Nous voudrions remercier également tous nos amis de master système de télécom. Nos profonds remerciements vont à nos camarades. Nos plus vifs remerciements s’adressent aussi à tout le cadre professoral et administratif De l’Université Mohamed el Bachir Ibrahimi. Nos remerciements vont enfin à toute personne qui a contribué de près ou de loin à L’élaboration de ce travail 3 Résumé Depuis leurs lancement sur le marché » en 1989, l’utilisation des fibres optiques à réseaux de Bragg dans des produits commerciaux, en particulier dans le domaine de télécommunication, ont connu une croissance exponentielle. Les réseaux de Bragg photo inscrit sur une fibre optique sont des composants essentiels dans les systèmes de télécommunication actuels. Ceux-ci permettent de manipuler différentes longueurs d’onde et de les faire voyager dans la même fibre optique puis de les extraire pour retrouver le signal d’origine. Les réseaux uniformes de Bragg fibrés sont des changements permanents et périodiques de l'indice de réfraction du cœur de la fibre, qui réfléchissent une faible largeur spectrale. Les FBGs sont couramment utilisés dans le domaine des télécommunications, par exemple dans notre cas, comme filtres en réflexion. La longueur d’onde de Bragg et celles avoisinantes sont totalement réfléchit par le réseau, d’où l’objectif de notre travail L’optimisation des différents paramètres optogéometriques de la structure du réseau de Bragg à pas uniforme, au moyen du logiciel Rsoft, y compris son module de simulation GratingMOD a pour but d’améliorer la réponse spectrale du réseau.  Mots- clés : Fibres optiques,réseaux de Bragg,indice de refraction ,théorie des modes couplés, coefficients de réflexion. 4 SOMMAIR : A) Introduction générale :……………………………………………………………8 B) Chapitre I : Généralités sur les fibres optiques :………………………………..11 1) Introduction :…………………………………………………………….12 2) Définition de la fibre optique : ………………………………………….12 3) Avantages des fibres optiques : ………………………………………….13 4) propagation de la lumière et le Principe de fonctionnement d’une fibre optique :………………………………………………………………….13 5) Caractéristiques des fibres optiques :…………………………………..16 a) Atténuation : ………………………………………………………….16 b) Dispersion : ………………………………………………………….16 c) Dispersion modale ou DMD« différentiel mode Delay » :………...17 6) Les différents types de la fibre optique :……………………………….17 a) Fibres monomode :…………………………………………………...17 b) Fibre multimode :…………………………………………………….18 c) Fibre multimode à gradient d’indice :……………………………..18 d) Fibre multimode à saut d’indice :…………………………………...19 7) L’Ouverture numérique : ………………………………………………..20 8) Conclusion :………………………………………………………………..20 C) Chapitre II : Généralités sur le réseau de Bragg ………………………….…....21 1) Introduction : ……………………………………………………………..22 2) Définition d’un réseau de Bragg :……………………………………….22 3) Principe de fonctionnement d’un réseau de Bragg : …………………..23 4) Les différents types de réseaux de Bragg :………………………….….24 a) Réseaux de Bragg à pas variable (chirpé) :………………………...24 b) Réseaux de Bragg à saut de phase………………………………….............25 c) Réseaux de Bragg apodisé…………………………………………...25 d) Réseau de Bragg « tilted » ou « blazed » :………………………….26 e) Réseaux de Bragg uniforme :………………………………………..26 5) Théorie des modes couplés :………………………………………….....27 6) Conclusion :………………………………………………………………27 5 D) Chapitre III : Résultats et interprétations…………………………………..28 1) Introduction : …………………………………………………...………...29 2) Présentation du logiciel RsoftCAD :……………………………………..29 3) Composants du logiciel Rsoft : …………………………………………..29 4) Module Grating MOD : …………………………………………………..30 5) Caractéristiques du Grating Mod : ……………………………………….30 6) Application du module Grating MOD :…………………………………..30 7) Avantages de l’outil Grating MOD :……………………………………...31 8) Etapes de la simulation :…………………………………………………...31 a) Etape 1 : Fenêtre de démarrage :………………………………….....32 b) Etape 2 : calcule de l’indice de profil…………..................................32 9) simulations effectuées :……………...............................................................32 a) application de la FBG comme un filtre en longueur d’onde ……….32 b) Cas du couplage faible :……………………………………………….33 c) cas du couplage fort :…………………………………………………..34 d) Simulation d’une FBG à pas constant (en réflexion)…………….….35 e) Simulation d’une FBG à pas constant (en transmission) :………….36 f) Effet de la longueur du réseau………………………………………..37 10) Conclusion…………………………………….……………………………….38 E) Conclusion générale……………………………………………………….……39 F) Références bibliographiques…………………………………………………...41 6 Tableau de figure : Figure(1) : structure d’une fibre optique……………………………………………………………………………......12 Figure(2) Principe de la transmission de la lumière par réflexion totale dans une fibre optique…………………...13 Figure(3) : Principe de la propagation de la lumière…………………………………………………………………...14 Figure(4) : réflexions totales dans une fibre optique…………………………………………………………………...14 Figure(5) : Propagation de la lumière par réflexion totale…………………………………………………………….15 Figure (6) : Atténuation d’une fibre optique……………………………………………………………………………16 Figure(7) : Dispersion du signal à la sortie de la fibre optique………………………………………………………...17 Figure(8) : Profil d'indice de réfraction et trajectoire de la lumière pour Une fibre monomode à saut d'indice….18 Figure(9) :Stricture d’un fibre à saut d’indice………………………………………………………………………….18 Figure(10) : Profil d'indice de réfraction et trajectoire de la lumière pour Une fibre multimode à saut d'indice...19 Figure(11) : Fibre multimodes à gradient d’indice……………………………………………………………………..19 Figure (12) : Profil d'indice de réfraction et trajectoire de la lumière pour Une fibre multi-mode à gradient d'indice ……………………………………………………………………………………………………………………19 Figure(13) L’ouverture numérique………………………………………………………....……………….…………..20 Figure (14): Réseau de Bragg photo inscrit……………………………………………………………………………..23 Figure (15) : Classification des réseaux de Bragg……………………………………………………………………...24 Figure (16) : Réseau de Bragg « chirped »………………………………………………………………………………25 Figure (17) : Réseau apodisé intégré dans un guide d’onde……………………………………………………………25 Figure (18) : Réseau de Bragg « tilted »…………………………………………………………………………………26 Figure (19) : Réseau de Bragg uniforme………………………………………………………………………………...26 Figure(20) : fenêtre principale du programme CAD…………………………………………………………………...29 Figure (21): Fenêtre d’accueil CAD……………………………………………………………………………………..31 Figure (22): Fenêtre des paramètres numérique de l’indice de profil………………………………………………...32 Figure (23) : Spectre de réflectivité d’une FBG à pas constant………………………………………………………..33 Figure (24) : Réponse spectrale en transmission………………………………………………………………………..34 Figure(25) : Réponse spectrale en réflexion……………………………………………………………………………..35 Figure (26) : Réponse spectrale en transmission d’une FBG à pas constant…………………………………………36 Figure (27) : Réponse spectrale de la FBG pour plusieurs valeurs de la longueur du réseau ……………………....37 Figure (28) : Variation du coefficient de réflexion en fonction de la longueur du réseau…………………………....37 7 8 A) Introduction générale : Durant les dix dernières années, le monde a vu une croissance explosive des télécommunications optiques, alimentée en partie par l’expansion rapide d’internet. Non Seulement les systèmes de télécommunications optiques cherchent constamment à améliorer leur performance et leur capacité, mais également se déploient de plus en plus au niveau de l’utilisateur final. [1] Les communications par fibre optique sont très étudiées car elles offrent des possibilités incroyables au niveau du temps de transmission (vitesse de la lumière dans la fibre) et du taux de transmission totale qui sont difficilement égalables. De plus, elle est supérieure aussi pour ses propriétés de transmission (peu de perte) et pour sa flexibilité dans le choix de la technique de transmission utilisée. La bande passante disponible pour les transmissions dans la fibre optique est de l’ordre du terahertz (~15 THZ) pour les deux fenêtres de longueurs d’onde utilisables, soit autour de 1300 nm et autour de 1550 nm. En 1978, au centre de recherche Canadien de communications, Ottawa, Ontario, Canada,K.O.Hill est le premier qui a démontré que l’indice de réfraction change dans une fibre optique à base de silice et de germanium, en émettant un faisceau de lumière intense dans une fibre. En 1989, une nouvelle technologie d’écriture des réseaux de Bragg ; irradiation par la lumière ultraviolet, a été démontrée par Meltz et Al. Beaucoups de recherches on été établi ensuite pour améliorer la qualité et la durabilité de ces réseaux. Ces fibres sont les clés des communications optiques modernes, ils ont été commercialisés dès le début de l’année 1995. [2] Un réseau de Bragg est une modification permanente de l’indice de réfraction photo induite par exposition de la fibre optique à un faisceau laser ultraviolet. Une modulation périodique de l’indice. [3] crée un réseau de phase permettant un couplage de l’énergie de certains modes vers d’autres modes de propagation. En particulier, si le couplage à lieu en uploads/Ingenierie_Lourd/ memoire-master2.pdf