Specialty Optical Fibers from Visible to Terahertz

Cette thèse explore la fabrication et la caractérisation de fibres optiques spéciales à travers deux axes principaux. La première partie porte sur le développement d’une méthode simple et peu coûteuse pour produire des fibres polymères à émission latérale, capables de diffuser la lumière de manière contrôlée le long de leur surface, sans utiliser des techniques de fabrication complexes. La Deuxième partie propose une approche pour la caractérisation de guides d’onde térahertz, afin de développer une méthode robuste d’évaluation de leurs performances de transmission. La première partie de ce travail est consacrée à la fabrication de fibres optiques polymères à émission latérale par abrasion de surface à l’aide de papier de verre. Les études expérimentales ont montré que cette méthode permet d’améliorer efficacement l’émission latérale ; toutefois, cette méthode ne garantit toutefois ni une émission uniforme ni un contrôle complet de celle-ci. Des recherches supplémentaires sont donc nécessaires pour améliorer l’uniformité de l’émission latérale et permettre le contrôle de paramètres tels que le profil de diffusion et la distribution de l’émission. La seconde partie est consacrée à la caractérisation de guides d’onde métalliques à coeur creux dans le domaine térahertz. Les mesures ont été réalisées à l’aide d’un système de spectroscopie térahertz en onde continue et la méthode du cutback a permis de déterminer l’atténuation en fonction de la fréquence à partir de guides de différentes longueurs. Les résultats confirment l’efficacité de cette méthode pour caractériser ce type de structures. Toutefois, dans le cas des guides multimodaux étudiés ici, l’absence d’un dispositif de couplage optimisé limite la reproductibilité des mesures. L’intégration d’un système de couplage plus performant s’avère essentielle pour obtenir une caractérisation fiable. Dans l’ensemble, ces travaux contribuent à l’avancement des technologies de fibres optiques spéciales, en couvrant à la fois le domaine visible et le domaine térahertz. Les fibres polymères à émission latérale ouvrent des perspectives pour les applications nécessitant une diffusion contrôlée de la lumière, tandis que l’étude des guides térahertz apporte des informations essentielles sur leurs pertes de propagation, un paramètre clé pour le développement de futures liaisons de communication.

Abstract

This thesis focuses on the fabrication and characterization of specialty optical fibers through two studies. The first aims to develop a simple and inexpensive approach for producing side-emitting fibers with uniform light emission. The second introduces a method for charac-terizing waveguides with the goal of providing a reliable technique for evaluating waveguide attenuation. The first part of this work focuses on the fabrication of side-emitting polymer optical fibers using a simple surface modification approach. By modification of the fiber surface with abrasive papers, lateral emission of light is achieved without the need for complex or costly fabrication processes. Experimental studies demonstrated that this method can enhance side emission e!ciently; however, it does not yet provide uniform or fully controllable emission. Further investigation is therefore required to improve the uniformity of side emission and to enable control over parameters such as the scattering profile and emission distribution. The second part of the thesis aims to characterize a hollow-core metallic waveguide. The continuous-wave terahertz spectroscopy system was employed to measure transmission through waveguides of di"erent lengths, enabling the use of the cutback method to extract frequency-dependent attenuation. The results demonstrate that this approach can be applied e"ectively for the characterization of terahertz waveguides. However, for the waveguides studied here, further improvements to the experimental setup are required, since their multimode nature prevents consistent and reproducible measurements. In particular, the development and in-tegration of an e!cient coupling device will be necessary to achieve reliable characterization of these structures. Together, these studies contribute to the understanding and advancement of specialty fiber technologies across distinct frequency ranges. The side-emitting polymer optical fibers are suitable for applications requiring lateral light emission in the visible range, while the waveg-uide measurements provide insights into attenuation characterization that are critical for the development of e!cient terahertz communication links.