Traitement du signal optique pour les systèmes à multiplexage spatiale

While the main advantage of optical communications is to enable transmission of ultra-high capacities by multiplexing dozens of wavelength channels operating at high bit rates, the processing of the data, for instance in view of its regeneration or routing, needs to be performed in the electrical domain, thus requiring optical-to-electrical-to-optical conversions. However, some processing functionalities could be performed more efficiently directly in the optical domain, which is known as all-optical signal processing. As new techniques exploiting the spatial dimension in multimode fibers have been proposed in order to further increase the transmitted capacity, a better understanding of nonlinear effects associated with multimode interactions is desirable. This thesis aimed to explore paths for all-optical signal processing in modedivision multiplexing. In particular, the target was to demonstrate how nonlinear effects in multimode fibers could be used to manipulate the properties of optical signals, either in a mode independent way, or mode dependent way. Two types of fibers were designed. The first one allows to perform some all-optical signal processing functionalities for all the modes of the fiber individually and simultaneously, by using the intramodal fourwave mixing nonlinear effect. The second fiber was designed in a way to perform all-optical signal processing between different modes of the fiber, using intermodal four-wave mixing.Bien que l’avantage principal des communications optiques est de permettre la transmission des capacités élevées en multiplexant les longueurs d’onde, le traitement des données, par exemple en vue de régénération ou de routage, doit être effectué dans le domaine électrique, nécessitant ainsi des conversions optique-électrique-optique. Cependant, certaines fonctions de traitement pourraient être effectuées plus efficacement directement dans le domaine optique, ce qui est connu par le traitement de signal tout-optique. Comme des nouvelles techniques exploitant la dimension spatiale dans les fibres multimodes ont été proposées afin d'augmenter la capacité de transmission, une meilleure compréhension des effets non linéaires associés aux interactions multimodes est donc souhaitable. Cette thèse visait à explorer le traitement du signal tout-optique dans le multiplexage modal. En particulier, l'objectif était de démontrer comment les effets non linéaires dans les fibres multimodes pouvaient être utilisés pour manipuler les propriétés des signaux, de manière indépendante ou dépendante du mode. Deux types de fibres ont été conçus. La première permet de réaliser certaines fonctions de traitement de signal tout-optique pour tous les modes de la fibre individuellement et simultanément, en utilisant l'effet non linéaire mélange à quatre ondes intramodal. La deuxième fibre a été conçue de manière à réaliser du traitement de signal tout-optique entre différents modes de la fibre, en utilisant le mélange à quatre ondes intermodal