Contribution à l'étude de portes optiques à base d'amplificateurs optiques à semi-conducteurs pour le traitement tout-optique de signaux de télécommunications à très hauts débits PDF Download
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Ces travaux de thèse sont consacrés à l'étude de portes optiques pour la conversion de longueur d'onde et la régénération optique du signal à très hauts débits. Le principe et la problématique de caractérisation de telles fonctions sont tout d'abord présentés puis un état de l'art des techniques est dressé. L'amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) ayant constitué le coeur des dispositifs étudiés, quelques principes théoriques et les techniques pour le caractériser sont exposés. Un régénérateur 3R basé sur l'association de deux convertisseurs en longueur d'onde, un miroir à boucle optique non-linéaire à base de SOA (NOLM-SOA) et un double étage de SOA (DSSOA) est proposé. Il a permis de réaliser une transmission de 100 000 km sans erreur à 10 Gbit/s. Une étude approfondie de son comportement face aux variations de polarisation a ensuite été menée, mettant en évidence qu'un même SOA peut être plus ou moins sensible à la polarisation selon sa configuration d'utilisation (auto-saturation, saturation croisée, selon les longueurs d'ondes des signaux, leurs polarisations ...). Nous avons ainsi établi que le phénomène à l'origine de cette modification de sensibilité est un mélange d'onde entre la pompe et la sonde conduisant à une dissymétrie du spectre de gain dépendante des états de polarisation respectifs des deux ondes. Enfin, une technique à base de modulation de phase croisée dans un SOA convertie en modulation d'amplitude par un filtre décalé a été étudié à différents débits et pour différentes conditions de filtrage. Une conversion de longueur d'onde sans erreur à 80 Gbit/s a été obtenue grâce à un filtre décalé vers les courtes longueurs d'onde
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Ces travaux de thèse sont consacrés à l'étude de portes optiques pour la conversion de longueur d'onde et la régénération optique du signal à très hauts débits. Le principe et la problématique de caractérisation de telles fonctions sont tout d'abord présentés puis un état de l'art des techniques est dressé. L'amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) ayant constitué le coeur des dispositifs étudiés, quelques principes théoriques et les techniques pour le caractériser sont exposés. Un régénérateur 3R basé sur l'association de deux convertisseurs en longueur d'onde, un miroir à boucle optique non-linéaire à base de SOA (NOLM-SOA) et un double étage de SOA (DSSOA) est proposé. Il a permis de réaliser une transmission de 100 000 km sans erreur à 10 Gbit/s. Une étude approfondie de son comportement face aux variations de polarisation a ensuite été menée, mettant en évidence qu'un même SOA peut être plus ou moins sensible à la polarisation selon sa configuration d'utilisation (auto-saturation, saturation croisée, selon les longueurs d'ondes des signaux, leurs polarisations ...). Nous avons ainsi établi que le phénomène à l'origine de cette modification de sensibilité est un mélange d'onde entre la pompe et la sonde conduisant à une dissymétrie du spectre de gain dépendante des états de polarisation respectifs des deux ondes. Enfin, une technique à base de modulation de phase croisée dans un SOA convertie en modulation d'amplitude par un filtre décalé a été étudié à différents débits et pour différentes conditions de filtrage. Une conversion de longueur d'onde sans erreur à 80 Gbit/s a été obtenue grâce à un filtre décalé vers les courtes longueurs d'onde
Author: Mohammad Amaya Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 194
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L'amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) est un composant attractif pour les futurs réseaux de télécommunications tout-optiques multicolores métropolitains. Ce travail présente une étude théorique et expérimentale des performances statiques et dynamiques d'un SOA, lors de l'injection optique à la transparence du gain dans sa zone active dans l'objectif d'établir les effets intéressants de cette technique. Nos travaux ont montrée que la pompe optique apporte une amélioration importante en terme de la puissance de saturation de sortie, de la durée de vie des porteurs et du temps de récupération du gain du soa, sur une grande plage de longueurs d'onde et de puissances du signal d'entrée, sans sacrifier le niveau du gain non saturé ni dégrader le facteur de bruit (NF). Nos résultats théoriques et expérimentaux ont montré que l'injection de la pompe optique en sens contra-propagatif par rapport au signal incident est plus efficace que l'injection en sens co-propagatif. Nous avons employé la pompe optique dans un système de transmission multicanaux (WDM) à base de SOA afin de réduire la diaphonie entre les signaux optiques transmis, due aux effets de la modulation croisée du gain (XGM), et d'améliorer ainsi le taux d'erreurs binaires (TEB). Enfin, l'étude présentée a également permis de développer un outil de simulation qui donne des résultats en accord avec ceux obtenus par mesures.
Author: Joseph Désiré Topomondzo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 145
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Dans le cadre des futurs réseaux de télécommunication optiques, les phénomènes non-linéaires dans les amplificateurs optiques à semi-conducteurs (AOS) tels que la modulation croisée de polarisation (XPolM) et la modulation de phase croisée sont exploités pour réaliser des fonctions de traitement tout-optique nouvelles. Ces fonctions sont dédiées au routage, à la commutation de paquets et à la reconnaissance des en-têtes dans les réseaux de transmission optiques. L'objectif de ce travail était double: d'une part la compréhension de la biréfringence induite dans l'AOS et en particulier le phénomène de couplage dans la XPolM grâce à une approche expérimentale, et d'autre part la mise en œuvre de cet effet pour réaliser des portes logiques tout-optiques.Un modèle théorique bidimensionnel de l'AOS est présenté. Il prend en compte les composantes TE et TM de l'onde optique, les gains optiques, les phases TE et TM et le couplage d'énergie entre les deux modes propres de l'AOS.Un banc de mesure en espace libre a été soigneusement mis en place afin de contrôler finement les polarisations des signaux optiques et d'extraire des paramètres de la XPolM dans la bande utile [1550-1565] nm.Une étude expérimentale et théorique est proposée afin d'étudier l'impact de la dépendance en polarisation du gain de l'AOS sur l'efficacité de la XPolM. Cette étude est basée sur la théorie des modes couplés et les paramètres de Stokes déterminés expérimentalement. Une validation du modèle est proposée. La XPolM est exploitée pour réaliser des fonctions optiques telles que des portes logiques tout-optiques (AND, NOR, NOTXOR) à 2.5 Gbit/s au format NRZ. Le système UNI est exploité à 10 Gbit/s.
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DU COMPORTEMENT DES AMPLIFICATEURS OPTIQUES A SEMI-CONDUCTEURS EN PHOTODETECTION. L'ETUDE DE CE NOUVEAU TYPE DE PHOTODETECTEUR EST EFFECTUEE DANS LA PERSPECTIVE DE LEUR APPLICATION AUX SYSTEMES DE COMMUNICATIONS OPTIQUES. CE TRAVAIL SE DIVISE EN 4 PARTIES: LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE AUX DIFFERENTES STRUCTURES DE LASERS A SEMI-CONDUCTEURS. CES STRUCTURES PEUVENT ETRE UTILISEES POUR ASSURER DIVERSES FONCTIONS CELLES DE SOURCE ACCORDABLE, DE FILTRE ACTIF, DE TRANSPOSITEUR DE LONGUEURS D'ONDE, DE PHOTODETECTEUR. PUIS A L'AIDE DU MODELE ELABORE A PARTIR DES EQUATIONS DYNAMIQUES D'UN AMPLIFICATEUR OPTIQUE A SEMI-CONDUCTEURS, DEUX TYPES DE PHOTODETECTEURS SONT SIMULES. EN UTILISANT CES DEUX RECEPTEURS, DES SIMULATIONS DES SYSTEMES ASK ET FSK ONT ETE REALISEES. LE MODELE THEORIQUE EST ENSUITE VALIDE EN PRESENTANT LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS. NOUS AVONS EFFECTUE UNE OPTIMISATION DES PARAMETRES GEOMETRIQUES DE LA ZONE ACTIVE DE L'AMPLIFICATEUR
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L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST LA DETERMINATION DU PARAMETRE D'EMISSION SPONTANEE DANS UN AMPLIFICATEUR A ONDE QUASI-PROGRESSIVE A SEMICONDUCTEUR INGAASP DONT LE MAXIMUM DE GAIN EST CENTRE A 1,5 M. UNE METHODE EST PROPOSEE BASEE SUR LA MESURE DU BRUIT DE BATTEMENT ENTRE UN SIGNAL COHERENT AMPLIFIE ET L'EMISSION SPONTANEE DANS LE BARITE DU SIGNAL
Author: Amirhossein Ghazisaeidi Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 244
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Le traitement de signal optique est une pierre angulaire de la prochaine génération de systèmes de communications optiques avancées. En raison de son comportement non-linéaire, l'amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) constitue un élément essentiel du traitement de signal optique. Afin de concevoir et d'optimiser de tels systèmes, des outils d'analyses ultra performants sont nécessaires. Dans la présente thèse, un simulateur basé sur l'algorithme de Monte Carlo Multi Canonique (MMC) a été développé et utilisé afin d'analyser une importante fonctionnalité du traitement de signaux optiques, à savoir la suppression du bruit d'intensité du SOA dans les spectrum-sliced wavelength division multiplexed passive optical networks (SS-WDM PON). L'algorithme de MMC a été introduit au début des années 90 en physique statistique. Depuis 2003, il est utilisé par les chercheurs dans la communauté des communications optiques. Dans le premier chapitre de cette thèse, une brève introduction de la suppression du bruit d'intensité du SOA dans les SS-WDM, ainsi que l'algorithme MMC et la modélisation du SOA seront présentés. Dans le second chapitre, l'algorithme MMC a été utilisé pour la première fois, afin d'estimer les fonctions de densités de probabilités conditionnelles (PDF) des "0" et des "1" logiques au niveau du récepteur d'un lien SS-WDM, avec un utilisateur, assisté par un SOA. En exploitant les PDF, le taux d'erreur binaire (BER) a été estimé à la fois pour les systèmes SS-WDM classiques, les systèmes SS-WDM avec suppression de bruit d'intensité d'un SOA, et finalement les systèmes SS-WDM assisté par SOA, et ce, en tenant compte de l'effet des filtres sélecteurs de canaux. Une nouvelle technique de pattern warping est aussi introduite, et ce, afin de traiter l'interférence inter-symboles (ISI) dû a la mémoire du canal de communication. Les estimations des PDF et des BER sont validées par des mesures expérimentales. Résumé v Le chapitre trois est entièrement consacré à la question de l'ISI, en particulier l'effet dû à la dynamique du SOA, qui est aussi appelé l'effet de patterning. Pour ce faire, un lien avec une source laser à 10 Gb/s est considéré. L'objectif principal est de montrer la fiabilité du simulateur pour l'estimation des PDF conditionnelles des "0" et des "1" logiques reçus en présence de l'effet de patterning. De plus, une nouvelle méthode pour mesurer directement les PDF est proposée. Les PDF conditionnelles et les BER simulées sont comparés avec les mesures expérimentales. Le chapitre 4 porte sur les systèmes SS-WDM, toujours avec des SOA, comprenant plusieurs canaux. L'objectif est d'étudier l'impact des filtres optiques sur la performance du système et de montrer comment choisir leurs caractéristiques (bande passante, forme et espacement inter-canal) afin de maximiser l'efficacité spectrale. Dans cette étude, la suppression du bruit d'intensité du SOA et les codes correcteur d'erreurs sont considérés. Ces deux problèmes sont abordés pour la première fois dans cette thèse. On montre aussi pour la première fois que la parallélisasion de l'algorithme MMC peut facilement être utilisé, et ce, contrairement aux affirmations précédentes dans la littérature. Le prix à payer est la perte d'une petite fraction d'échantillons par cycle MMC par noeud de calcul. Les résultats de simulation des BER sont validés à l'aide de résultats publié par d'autres groupes de recherche. Dans le dernier chapitre, les performances des spectral amplitude coded optical division multiple access (SAC-OCDMA), avec et sans la suppression de bruit d'intensité du SOA, sont analysées pour la première fois. Les résultats simulés pour le cas de 2 et 3 utilisateurs actifs sont validés par rapport aux mesures déjà réalisées et publiés par notre groupe de recherche.
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Ce travail de thèse porte sur la caractérisation et la compréhension des propriétés optiques d'un milieu semi-conducteurs à boîtes quantiques InAs/InP(311)B obtenues par épitaxie. Cette étude est menée dans le cadre de la réalisation de lasers à modulation directe et d'amplificateurs optiques multi-canaux sans diaphonie. Après un rappel du contexte des réseaux de télécommunications optiques, nous rappelons les principes physiques du fonctionnement d'un ensemble de boîtes quantiques ainsi que les spécificités de ce milieu par rapport aux composants à base de matériaux massifs de puits quantiques ou de "segments "quantiques. Ensuite, nous présentons les caractérisations effectuées par pompage optique sur des guides planaires à boîtes quantiques. Les résultats de l'oscillation laser obtenue sont discutés. Les mesures de gain, de pertes et du remplissage par les porteurs du milieu à boîtes quantiques sont ensuite presentées. La mise en perspective des différentes caractérisations permet une discussion du caractère inhomogène de nos boîtes quantiques à température ambiante. En complément de ces mesures est effectuée une étude sur la polarisation de l'emission du milieu. Enfin, nous présentons les résultats obtenus sur un amplificateur à guide monomode. La mise en place d'une technique de mesure pompe-sonde et les résultats ainsi obtenus sous saturation de l'absorption du niveau fondamental sont presentés. Nous terminons par une discussion de la largeur homogène sous saturation de l'absorption et sur le potentiel particuliers des boîtes quantiques pour le traitement du signal optique multi-canaux sans diaphonie inter-canal.
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Depuis l'avènement en Perse, il y a 2500 ans, du service postal, la capacité à transmettre un maximum d'information sur une longue distance et en un minimum de temps s'avère être une des quêtes de l'Homme. Aujourd'hui, les moyens de télécommunications modernes font partie de notre quotidien et nous permettent de partager quasi-instantanément de la voix, de l'image ou du texte avec un interlocuteur situé à des milliers de kilomètres. Le cadre général dans lequel s'insère ce manuscrit de thèse est celui de l'étude de la couche physique des télécommunications, mais de façon plus précise, celui de la recherche d'outils de traitement tout-optique de l'information destinés particulièrement aux futurs systèmes de transmission à très haut débit. En effet, de nombreuses recherches ces dernières années ont montré la variété d'applications possibles à partir de l'amplification paramétrique, une nouvelle technique d'amplification sur fibre optique offrant une très grande bande passante. Nous présentons dans ce manuscrit une étude théorique des amplificateurs paramétriques utilisant deux lasers de pompe. Nous analyserons également le bruit et la distorsion des signaux de télécommunications apportés par la modulation de phase des pompes, requise pour supprimer la rétro-diffusion Brillouin stimulée dans toute fibre optique. Nous donnerons la démonstration théorique que deux ondes pompes modulées en opposition de phase annulent toute distorsion des signaux. Nous présenterons également une mise en oeuvre expérimentale d'un amplificateur paramétrique optique, intégrant un nouveau modulateur de phase double réalisé en partenariat avec la société Photline Technologies. Celui-ci nous a permis de démontrer une qualité d'amplification optique ainsi qu'une conversion de longueur d'onde quasi-transparente. La troisième partie présente ce qui constitue, à notre connaissance, la première mesure distribuée du gain paramétrique le long de la fibre optique servant de milieu amplificateur. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'Ecole Fédérale Polytechnique de Lausanne (EPFL), en Suisse. Ils sont basés sur l'analyse Brillouin dans le domaine temporel. La quatrième et dernière partie de ce manuscrit relate une étude théorique et numérique d'une boucle à réplication d'impulsion laser intégrant un amplificateur paramétrique. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un contrat avec le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA). L'originalité de cette étude réside dans l'exploitation des amplificateurs paramétriques dans la fenêtre de longueurs d'ondes autour de 1 ~m en utilisant des fibres à cristal photonique.
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CETTE THESE CONCERNE L'ETUDE DES AMPLIFICATEURS OPTIQUES A FIBRE DOPEE POUR LES SYSTEMES DE TRANSMISSION SUR LONGUE DISTANCE UTILISANT LA TECHNIQUE DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE. UNE TELLE APPLICATION PRESENTE DES EXIGENCES SEVERES SUR LA REPONSE DES AMPLIFICATEURS: TOUS LES CANAUX DOIVENT ETRE AMPLIFIES APPROXIMATIVEMENT DU MEME FACTEUR ET CONSERVER LE MEME RAPPORT SIGNAL-A-BRUIT S/B EN SORTIE DE L'AMPLIFICATEUR. UNE PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL A CONCERNE L'ETUDE DU PROBLEME TECHNOLOGIQUE MAJEUR DES AMPLIFICATEURS A FIBRE EN VERRE FLUORE A SAVOIR CELUI DE LA CONNEXION ENTRE FIBRE EN VERRE FLUORE ET FIBRE EN SILICE. UNE TECHNIQUE D'EPISSURE PAR COLLAGE ASSURANT DES PERTES D'INSERTION INFERIEURES A 0.1 DB ET UN TAUX DE REFLEXION INFERIEUR A -80 DB A ETE MISE AU POINT. IL A DES LORS ETE POSSIBLE D'EXPLOITER LA GRANDE EFFICACITE DES NOUVELLES GENERATIONS DE FIBRE EN VERRE FLUORE, LA PUISSANCE DE POMPE INJECTEE N'ETANT PLUS LIMITEE PAR LES PERTES ET LES REFLEXIONS AUX EXTREMITES DE LA FIBRE DOPEE. LE DEUXIEME POINT FORT DE CE TRAVAIL A ETE DE METTRE AU POINT UNE NOUVELLE STRUCTURE D'AMPLIFICATEUR A FIBRE POUR LES LIAISONS SUR LONGUE DISTANCE OU PLUSIEURS AMPLIFICATEURS DOIVENT ETRE MIS EN SERIE. UN NOUVEL AMPLIFICATEUR DENOMME AMPLIFICATEUR HYBRIDE A ETE CONSTRUIT A PARTIR DE FIBRE EN SILICE DOPEE ET DE FIBRE EN VERRE FLUORE DOPE. CECI A ETE RENDU POSSIBLE GRACE A LA NOUVELLE TECHNIQUE D'EPISSURE. CET AMPLIFICATEUR ASSURE UNE FAIBLE DIFFERENCE DE GAIN (
Author: Gwenaëlle Girault
Author: Gwenaëlle Girault
Author: Vincent Roncin
Author: Mohammad Amaya
Author: Joseph Désiré Topomondzo
Author: TZVETANKA.. VALKOVA VALEVA
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Author: Amirhossein Ghazisaeidi
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Author: MATHILDE.. SEMENKOFF