MULTIPLEXAGE PAR MODULATION DE COHERENCE EN OPTIQUE INTEGREE SUR NIOBATE DE LITHIUM (LINBO3); ETUDE ET REALISATION DE MODULATEURS RAPIDES DE COHERENCE PDF Download
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CETTE THESE SE SITUE DANS LE CADRE GENERAL DES TRAVAUX CONCERNANT LE MULTIPLEXAGE OPTIQUE PAR MODULATION DE COHERENCE. CETTE TECHNIQUE REPOSE SUR LE CODAGE DE SIGNAUX D'INFORMATION SUR DES RETARDS OPTIQUES ENTRE LES PAQUETS D'ONDE EMIS PAR DES SOURCES OPTIQUES A FAIBLE LONGUEUR DE COHERENCE. LE MULTIPLEXAGE PAR MODULATION DE COHERENCE SE PRESENTE COMME UNE ALTERNATIVE POTENTIELLE PARMI L'ENSEMBLE DES TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE OPTIQUE. LE BUT DE CETTE THESE EST DE MONTRER LA FAISABILITE DE CETTE TECHNIQUE DE MULTIPLEXAGE EN TECHNOLOGIE D'OPTIQUE INTEGREE SUR NIOBATE DE LITHIUM (LINBO3). CETTE ETUDE SE DEVELOPPE EN DEUX PARTIES QUI SE COMPLETENT MUTUELLEMENT: LES CHAPITRES 1 A 4 SONT CONSACRES RESPECTIVEMENT: A LA DESCRIPTION DES TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE OPTIQUE, LES PRINCIPES DU MULTIPLEXAGE DE COHERENCE, LE MODULATEUR BIREFRINGENT, ET LA MISE EN OEUVRE D'UNE LIAISON EXPERIMENTALE EN ARCHITECTURE SERIE A DEUX CANAUX. LES CHAPITRES 5 ET 6 PORTENT SUR L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE LA MODULATION ELECTROOPTIQUE RAPIDE AFIN DE METTRE EN OEUVRE DES MODULATEURS DE COHERENCE FONCTIONNANT DANS LE DOMAINE DES MICROONDES
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CETTE THESE SE SITUE DANS LE CADRE GENERAL DES TRAVAUX CONCERNANT LE MULTIPLEXAGE OPTIQUE PAR MODULATION DE COHERENCE. CETTE TECHNIQUE REPOSE SUR LE CODAGE DE SIGNAUX D'INFORMATION SUR DES RETARDS OPTIQUES ENTRE LES PAQUETS D'ONDE EMIS PAR DES SOURCES OPTIQUES A FAIBLE LONGUEUR DE COHERENCE. LE MULTIPLEXAGE PAR MODULATION DE COHERENCE SE PRESENTE COMME UNE ALTERNATIVE POTENTIELLE PARMI L'ENSEMBLE DES TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE OPTIQUE. LE BUT DE CETTE THESE EST DE MONTRER LA FAISABILITE DE CETTE TECHNIQUE DE MULTIPLEXAGE EN TECHNOLOGIE D'OPTIQUE INTEGREE SUR NIOBATE DE LITHIUM (LINBO3). CETTE ETUDE SE DEVELOPPE EN DEUX PARTIES QUI SE COMPLETENT MUTUELLEMENT: LES CHAPITRES 1 A 4 SONT CONSACRES RESPECTIVEMENT: A LA DESCRIPTION DES TECHNIQUES DE MULTIPLEXAGE OPTIQUE, LES PRINCIPES DU MULTIPLEXAGE DE COHERENCE, LE MODULATEUR BIREFRINGENT, ET LA MISE EN OEUVRE D'UNE LIAISON EXPERIMENTALE EN ARCHITECTURE SERIE A DEUX CANAUX. LES CHAPITRES 5 ET 6 PORTENT SUR L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE LA MODULATION ELECTROOPTIQUE RAPIDE AFIN DE METTRE EN OEUVRE DES MODULATEURS DE COHERENCE FONCTIONNANT DANS LE DOMAINE DES MICROONDES
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CE MANUSCRIT PRESENTE LA REALISATION D'UN MODULATEUR DE COHERENCE INTEGRE SUR NIOBATE DE LITHIUM. LA MODULATION DE COHERENCE NECESSITE L'EMPLOI DE RETARDS OPTIQUES SUPERIEURS A LA LONGUEUR DE COHERENCE DE LA SOURCE UTILISEE. POUR CETTE TECHNIQUE DE MODULATION, LE CODAGE DE L'INFORMATION EST INSCRIT DANS LA POSITION RELATIVE DES DIFFERENTS TRAINS D'ONDES TRANSMIS PAR LE MODULATEUR. CE MODULATEUR EST DE TYPE MACH-ZEHNDER, DESEQUILIBRE PAR ECHANGE PROTONIQUE. L'ECHANGE PROTONIQUE, LOCALISE SUR UN DES BRAS, PERMET DE CREER UNE ZONE D'INDICE EXTRAORDINAIRE PLUS ELEVEE. CETTE ZONE AGIT ALORS COMME UNE LAME A FACES PARALLELES INSEREE DANS UN DES BRAS D'UN INTERFEROMETRE DE MACH-ZEHNDER MASSIF. SUR L'AUTRE BRAS, DES ELECTRODES PERMETTENT L'APPLICATION D'UN CHAMP ELECTRIQUE DANS LE GUIDE D'ONDE. PAR EFFET ELECTRO-OPTIQUE, IL EST POSSIBLE DE MODULER LEGEREMENT, AUTOUR DE SA POSITION MOYENNE LE RETARD OPTIQUE INTRODUIT PAR ECHANGE PROTONIQUE. DANS LES PREMIERS CHAPITRES DE CE RAPPORT, SONT PRESENTES SUCCESSIVEMENT LES DIFFERENTS ASPECTS THEORIQUES INTERVENANT DANS LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT: PROPAGATION GUIDEE, EFFET ELECTRO-OPTIQUE, ET ECHANGE PROTONIQUE. DANS LA SUITE DU MEMOIRE SONT DEVELOPPES LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT, LE PROCESSUS DE REALISATION ET LES DIFFERENTES EXPERIMENTATIONS DE CARACTERISATION REALISEES
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CETTE ETUDE PORTE SUR LA CONCEPTION, LA REALISATION ET LA CARACTERISATION DE MODULATEURS DE COHERENCE INTEGRES SUR SUBSTRATS SEMICONDUCTEURS III-V. NOUS EXPLIQUONS TOUT D'ABORD LE PRINCIPE DE LA MODULATION DE COHERENCE, TECHNIQUE PARTICULIERE DE CODAGE OPTIQUE APPLIQUEE A LA TRANSMISSION ET AU MULTIPLEXAGE DE SIGNAUX, QUI REPOSE SUR L'INTRODUCTION DANS UN INTERFEROMETRE A DEUX ONDES D'UN RETARD OPTIQUE SUPERIEUR A LA LONGUEUR DE COHERENCE DE LA SOURCE OPTIQUE. NOUS AVONS REALISE UN PREMIER MODULATEUR DE COHERENCE, INTERFEROMETRE A POLARISATION A BASE DE GUIDE D'ONDE OPTIQUE RUBAN FORTEMENT BIREFRIGENT. LES SEMICONDUCTEURS III-V N'ETANT PAS BIREFRINGENTS NOUS AVONS DEVELOPPE UNE STRUCTURE ORIGINALE PERMETTANT LE GUIDAGE DES SEULS MODES FONDAMENTAUX TE#0 ET TM#0 AVEC UNE FORTE BIREFRINGENCE DE FORME RESULTANT DE L'EMPILEMENT DE NOMBREUSES COUCHES DE GAALAS DE FAIBLE EPAISSEUR. LES DEUX MODES PRESENTENT EN SORTIE DU GUIDE UNE DIFFERENCE DE CHEMIN OPTIQUE DE 230 M, MODULABLE PAR EFFET ELECTRO-OPTIQUE ET SUPERIEURE A LA LONGUEUR DE COHERENCE D'UNE DIODE SUPERLUMINESCENTE A 1.3 M. NOUS AVONS ENSUITE REALISE UN SECOND MODULATEUR SOUS LA FORME D'UN INTERFEROMETRE DE MACH-ZEHNDER FORTEMENT DESEQUILIBRE. CET INTERFEROMETRE A DEUX ONDES ENTIEREMENT INTEGRE EN GAALAS/GAAS INTRODUIT UN RETARD OPTIQUE DE 100 M, PAR DIFFERENCE DE LONGUEUR DE SES BRAS. AFIN DE MINIMISER LES PERTES DANS CETTE STRUCTURE DE GEOMETRIE COMPLEXE NOUS AVONS GRAVE DES TRANCHEES SITUEES A L'EXTERIEUR DES ZONES COURBEES. CETTE SOLUTION A ETE CHOISIE APRES SIMULATION DU DISPOSITIF PAR LA METHODE DES FAISCEAUX PROPAGES (BPM). LES PERFORMANCES DU COMPOSANT SONT COMPARABLES A CELLES DU PRECEDENT. NOUS AVONS DONC REALISE LES PREMIERS MODULATEURS DE COHERENCE INTEGRES EN SEMICONDUCTEURS III-V QUI OUVRENT LA VOIE A DE NOUVELLES APPLICATIONS EN FILTRAGE, CONTROLE DE POLARISATION... DANS LES RESEAUX DE TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES.
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CETTE THESE PORTE SUR UN SYSTEME DE CAPTEURS DISTRIBUES EN RESEAU SUR UNE FIBRE OPTIQUE INTERROGEABLE A DISTANCE PAR LA TECHNIQUE DE LA MODULATION DE COHERENCE. NOUS METTONS EN UVRE TROIS DIFFERENTS TYPES DE CAPTEURS ADAPTES A CETTE TECHNIQUE DE CODAGE. IL S'AGIT D'UN CAPTEUR DE TENSION ELECTRIQUE, INTEGRE SUR NIOBATE DE LITHIUM, D'UN CAPTEUR DE GAZ, INTEGRE SUR VERRE ET D'UN CAPTEUR D'ACCELERATION, MICRO-USINE DANS DU SILICIUM. UNE METHODE DE TRAITEMENT DE SIGNAL EST EGALEMENT MISE EN UVRE PERMETTANT DE LIRE LES SIGNAUX DES CAPTEURS DE FACON LINEAIRE ET NON-AMBIGUE. CHACUN DES DISPOSITIFS OPTIQUES INTRODUIT UN RETARD STATIQUE SUPERIEUR A LA LONGUEUR DE COHERENCE DU RAYONNEMENT OPTIQUE ET LE SIGNAL PRODUIT PAR LE CAPTEUR APPARAIT COMME UNE VARIATION DE CE RETARD. UN INTERFEROMETRE DE DECODAGE A RETARD ADAPTE TRANSFORME CETTE VARIATION EN UNE VARIATION D'INTENSITE OPTIQUE A LA SORTIE DU SYSTEME. L'INTERFEROMETRE DE LECTURE INTEGRE DANS LA CENTRALE DE DEMODULATION ETANT ELOIGNE DU SITE DE MESURE, UN TRAITEMENT OPTO-ELECTRONIQUE DU SIGNAL EST POSSIBLE, SANS RACCORDEMENT ELECTRIQUE AVEC LE SITE DE MESURE. EN UTILISANT DEUX INTERFEROMETRES CAPTEURS AVEC DES RETARDS OPTIQUES TRES DIFFERENTS, ON PEUT MULTIPLEXER LES SIGNAUX DE DEUX CAPTEURS SUR UNE MEME FIBRE, ET LES DEMULTIPLEXER A L'AIDE DE DEUX INTERFEROMETRES ADAPTES. CETTE THESE ABORDE LES ASPECTS DE REALISATION TECHNOLOGIQUE DES DISPOSITIFS ET DISCUTE LES ASPECTS THEORIQUES NECESSAIRES POUR LA CONCEPTION DES COMPOSANTS ET LA MISE EN UVRE DU SYSTEME D'INTERROGATION. DANS LE PREMIER CHAPITRE, NOUS DISCUTONS L'ETAT DE L'ART DES CAPTEURS INTERFEROMETRIQUES A FIBRE OPTIQUE. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, ON TRAITE LES ASPECTS THEORIQUES DES MODULATEURS DE COHERENCE SUR NIOBATE DE LITHIUM REALISES DANS CE TRAVAIL. LA FABRICATION DE CES COMPOSANTS ET CELLE DES AUTRES MICRO-CAPTEURS UTILISES DANS CETTE THESE SONT DECRITS DANS LE CHAPITRE 3. LES ASPECTS DE CONNECTORISATION AVEC LES FIBRES OPTIQUES SONT ABORDES DANS LE CHAPITRE 4. ENFIN, LES DIFFERENTES ARCHITECTURES D'INTERROGATION DES CAPTEURS FONT L'OBJET DU DERNIER CHAPITRE.
Author: Pierre Chazan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 174
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NOUS PROPOSONS UNE STRUCTURE ORIGINALE DE MODULATEUR ELECTRO-OPTIQUE HYPERFREQUENCE A BANDE ETROITE DANS LA GAMME MILLIMETRIQUE OU SUBMILLIMETRIQUE. NOUS UTILISONS LA TECHNOLOGIE LIGNE A AILETTES POUR AMELIORER LES CARACTERISTIQUES DE PROPAGATION DU SIGNAL MICROONDE. EN EFFET, DANS CETTE GAMME DE FREQUENCES, LES STRUCTURES FERMEES SONT MOINS DISSIPATIVES QUE LES STRUCTURES OUVERTES. DE PLUS, LES LIGNES A AILETTES PERMETTENT LE TRANSPORT DE SIGNAUX MICROONDES DE FORTE PUISSANCE, ELLES SONT COMPATIBLES AVEC LES GUIDES D'ONDES MILLIMETRIQUES ET TRES UTILISEES DANS LES TELECOMMUNICATIONS SPATIALES. NOUS PRESENTONS UNE ETUDE MICROONDE DE NOTRE MODULATEUR EN TENANT COMPTE DE LA FORTE ANISOTROPIE DU NIOBATE DE LITHIUM PAR LA METHODE SPECTRALE. NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE DE LA DISPERSION OPTIQUE SUR LES PERFORMANCES DE NOTRE MODULATEUR. NOUS ABORDONS LA REALISATION PRATIQUE DES COMPOSANTS OPTIQUES, DU BOITIER ET DES ELECTRODES MICROONDES AINSI QUE LE FIBRAGE DU COMPOSANT. ENFIN, NOUS MESURONS LES PERFORMANCES OPTIQUES, MICROONDES ET OPTOELECTRONIQUES DE NOS COMPOSANTS A L'AIDE D'UN ANALYSEUR OPTOELECTRONIQUE. UNE MODULATION DE TYPE RESONNANT A ETE OBTENUE SUR GUIDE OPTIQUE A 8 GHZ ET UNE AMELIORATION DE L'ACCORD DES PHASES OPTIQUE ET MICROONDE DEVRAIT PERMETTRE LA MISE AU POINT D'UNE MODULATION A 20 GHZ AVEC EXCITATION PAR LE GUIDE. NOUS MONTRONS AUSSI L'EFFET D'UNE EXCITATION OPTIQUE ASYMETRIQUE SUR UN MODULATEUR DE PHASE, CELLE-CI CONDUIT DANS CERTAINS CAS A UNE MODULATION D'AMPLITUDE QUE NOUS INTERPRETONS COMME UNE INTERFERENCE ENTRE UN MODE GUIDE ET UN MODE RAYONNE. CE MODULATEUR ELECTRO-OPTIQUE EN TECHNOLOGIE LIGNE A AILETTES PEUT TROUVER DES APPLICATIONS POUR LE TRANSPORT DE SIGNAUX MILLIMETRIQUES OU BIEN EN TRAITEMENT OPTIQUE DU SIGNAL MICROONDE
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Cette thèse se situe dans le cadre des télécommunications optiques appliquées aux réseaux locaux. Elle s'applique plus particulièrement aux transmissions bidirectionnelles impliquant une source lumineuse installée au niveau du central. Le but de cette étude est de réaliser le miroir électro-optique de type Mach-Zehnder replié installé chez abonné caractérisé par son indépendance à l'état de polarisation de la lumière incidente lors de la propagation dans la fibre optique monomode de transmission. Les dispositifs sont réalisés à partir de cristaux de niobate de lithium dont l axe de propagation est orienté selon l'axe optique Z. L'indépendance par rapport à l'état de polarisation est possible si les longueurs des bras du modulateur sont strictement identiques. Cependant la fabrication des deux bras de longueur identiqùe est très difficile à contrôler expérimentalement, générant ainsi une différence de phase entre les modes TE ef TM. Cette thèse propose l'étude des variations de phase induite par ablation Laser excimère de la surface du guide d'onde optique. Il s'agit de modifier l'indice effectif du mode se propageant dans un des bras sur une longueur suffisante pour compenser l'écart de phase produit par la différence de longueur statique entre les bras. On applique ensuite les résultats issus de cette méthode sur un coupleur directionnel pour modifier ou corriger le taux de couplage d'un tel dispositif.
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Cette thèse de doctorat a pour but de fabriquer des systèmes électro-optiques compacts en utilisant les propriétés des cristaux photoniques (CP).). Le niobate de lithium (LiNbO3) est très attractif pour les applications optiques (télécommunications optiques, biomédical, astrophysique) car il a de faibles pertes en propagation (0.1 dB/cm ou moins), une faible dispersion en longueur d’onde, une large bande de transparence (350-5000 nm), et des forts coefficients Electro-optiques, non-linéaires et acousto-optiques. Cependant, les composants optiques utilisant ce matériau présentent classiquement un encombrement supérieur au centimètre, ce qui est dommageable pour leur intégration dans des circuits optiques compacts. Nous cherchons à démontrer plus précisément la faisabilité de modulateurs électro-optiques ultra-compacts tout en gardant les performances des modulateurs de type Mach-Zehnder, telles que de faibles pertes d'insertion, une faible tension de commande et un fort taux d'extinction. Nous proposons de remplir ces objectifs par l'usinage de cristaux photoniques à haut facteur de forme sur des guides LiNbO3, en associant découpe à la scie circulaire de précision et gravure par faisceau d'ion focalisé. La configuration s’appuie d’une part sur une tranche fine (ridge) de LiNbO3 qui confine la lumière transversalement, et d’autre part sur l'usinage du CP à haut facteur de forme pour favoriser une forte sensibilité à la présence de champs électriques externes sur des longueurs actives de l'ordre du micromètre. Les hauts facteurs de forme seront obtenus en usinant les ridges sur leur sommet et sur leurs flancs. Un premier enjeu, technologique, est destiné à optimiser les technologies développées à l’institut FEMTO-ST en vue d’applications à l’optique intégrée. Le deuxième enjeu, scientifique, s’agit de mettre en oeuvre une nouvelle configuration de contrôle de la lumière à l’aide d’un cristal photonique, présentant un double usinage sur les flancs et le sommet. C'est la première démonstration expérimentale de nanostructures LiNbO3 à haut facteur de forme.
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L'essor des télécommunications a entraîné une augmentation du débit d'informations. Pour pallier ce problème le multiplexage en longueur d'onde possible en optique semble une bonne solution : il permet le transport simultané grâce à une même fibre optique de plusieurs signaux de longueurs d'onde différentes. La solution choisie ici utilise l'échange d'ions dans un substrat de verre et combine un interféromètre Mach Zehnder réalisé à l'aide de guides d'ondes enterrés et un réseau de diffraction gravé sur des guides d'ondes de surface. Avant la réalisation du composant global, nous avons développé un procédé particulier de l'échange d'ions : l'enterrage différentiel. Il permet de réaliser des guides d'ondes dont certaines parties sont enterrées tandis que d'autres restent en surface. Ce procédé a abouti à des guides d'onde avec une différence de profondeur d'enterrage de 10 μm sans que la transition entre zone enterrée et zone de surface ne crée de pertes excédentaires ou ne modifie la polarisation. Ce qui correspond aux modélisations. Ensuite, nous avons vérifié la validité du procédé de gravure RIE de réseau en surface du substrat. Pour cela, des filtres de Bragg associant un guide d'ondes par enterrage différentiel et un réseau gravé par dessus ont été réalisés. Nous obtenons alors des filtres avec un taux de réjection de 21 dB et une bande de réjection de 0,45 nm. Enfin, nous avons réalisé le composant global associant des coupleurs réalisés par échange d'ions dans du verre et les filtres de Bragg précédents. Cet assemblage à permis d'aboutir à un extracteur de longueur d'ondes de taux de réjection de 30 dB et de largeur de bande de réjection de 0,45 nm vers 1548 nm.
Author: Min Won Lee Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 144
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Ce travail de thèse concerne la démonstration théorique et expérimentale d'un système de communication optique sécurisé. Il exploite principalement deux principes physiques, la modulation de cohérence optique d'une source à large spectre, et les fluctuations chaotiques du retard optique produit par un modulateur électro-optique de Mach-Zehnder intégré. Ces fluctuations chaotiques de très grande dimension sont générées par un oscillateur non linéaire à simple ou double retard temporel, dont la non linéarité est produite par la fonction de transfert de modulation de cohérence. L'association de la modulation de cohérence et du chaos permet un double niveau de sécurité. Une information est ainsi noyée dans une dynamique chaotique, elle-même masquée par la modulation de cohérence qui ne génère quasiment aucune variation d'intensité optique. Le décodage est obtenu par la soustraction optique entre le faisceau reçu et un chaos local synchronisé, avec un rapport signal-sur-bruit de 33dB.
Author: CELSO.. GUTIERREZ-MARTINEZ
Author: CELSO.. GUTIERREZ-MARTINEZ
Author: Pascal Mollier
Author: SABRY.. KHALFALLAH
Author: WILHELM.. ELFLEIN
Author: Pierre Chazan
Author: Chii-Chang Chen
Author: Clement Guyot
Author: Odile Bertoldi
Author: THOMAS ALAN EPPES
Author: Min Won Lee