Analyse, caractérisation et optimisation d'une liaison optique analogique pour l'extraction des données d'un détecteur de particules

Analysis, characterisation and optimisation of an analogue optical link for data readout from a particle detector

• Auteur / Autrice : Giovanni Cervelli
• Direction : Smaïl Tedjini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Sciences appliquees

Physique nucleaire

Telecommunications et theorie de l'information

Detecteur particule

Calorimetre

Liaison optique

Systeme lecture

Laser semiconducteur

Modulateur electrooptique

Telecommunication optique

Modelisation

Methode monte carlo

2940

Pac

Particle detectors

Calorimeters

Optical links

Readout systems

Semiconductor lasers

Electrooptical modulator

Optical communication

Modelling

Monte carlo methods

Résumé

Deux technologies de liaison optique ont ete considerees pour la lecture de donnees analogiques dans un environnement fortement radioactif : la modulation directe de la source active (une diode laser ingaasp a emission laterale), ou la modulation externe d'un faisceau lumineux par un modulateur a electro-absorption (cavite fabry-perot en inp, utilisee en mode reflectif). Un modele fonctionnel des prototypes de liaison correspondants aux deux solutions alternatives a ete developpe comme support a leur analyse et optimisation. Des procedures de qualification uniformes (et des outils d'evaluation) ont ete developpes pour permettre de determiner les avantages et inconvenients de chaque solution en vue de l'utilisation dans le detecteur cms. Des prototypes correspondants a differentes architectures ou a differentes classes de composants ont ete evalues et compares. Les resultats experimentaux ont constitue un facteur essentiel sur lequel le choix technologique de la collaboration en faveur de la modulation directe s'est base. La liaison optique a une linearite meilleure que 1% et une gamme dynamique instantanee de l'ordre de 1000 : 1 dans une bande passante de 100 mhz. La puissance dissipee et la tolerance aux radiations sont compatibles avec les specifications du detecteur cms, mais impliquent une re-calibration periodique et un fonctionnement proche du seuil du laser. Une gamme dynamique efficace de 800:1 peut etre maintenue tout au long de la vie du detecteur. Une liaison prototype a ete integree dans une chaine de lecture complete, comportant un serialiseur des donnees au niveau du transmetteur et un digitaliseur des donnees au niveau du recepteur (developpes par d'autres groupes). La performance analogique de la chaine a ete optimisee. Sa fonctionnalite a ete demontree grace a l'emulation des signaux du detecteur. Le modele de la liaison optique est exploite pour analyser la dispersion des parametres attendue des 50 000 canaux. La simulation montecarlo est utilisee pour optimiser les specifications des composants, qui seront fixes dans le cour de l'annee 1999.