Bruit de phase, modulation et applications d'un laser semi-conducteur synchronise

Phase noise, modulation and applications of an injection-locked semiconductor laser

• Auteur / Autrice : Olivier Lidoyne
• Direction : Philippe Gallion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Résumé

La technique de synchronisation consiste a verrouiller la frequence d'un laser sur celle d'un signal optique exterieur. La synchronisation est effectuee en injectant une lumiere coherente dans la cavite du laser, ce qui en modifie fortement ses proprietes de modulation et de bruit. Une etude de l'influence d'un gain non lineaire et de la polarisation de la lumiere injectee sur la bande d'accrochage d'un laser semiconducteur est presentee. Le modele simple developpe permet d'interpreter les resultats experimentaux. Le bruit de phase du laser asservi est etudie par l'intermediaire de sa gigue de phase. Cette derniere permet de determiner la densite spectrale de puissance du champ optique. Un bon accord qualitatif avec les resultats experimentaux est obtenu. Les reponses de l'intensite et de la phase de l'onde optique a une excitation du courant d'injection, l'efficacite de la conversion de la modulation de frequence en modulation de phase, l'elargissement frequentiel en regime dynamique et l'enveloppe de la densite spectrale de puissance du champ du laser module et synchronise sont determines theoriquement et sont compares aux resultats experimentaux. Un laser synchronise utilise comme oscillateur local dans un recepteur homodyne de signaux optiques modules en phase est ensuite etudie. Un modele prenant en compte des phenomenes comme la synchronisation du laser esclave par une porteuse modulee, le couplage phase-amplitude et la purete spectrale de l'oscillateur local permet d'evaluer les performances du recepteur. Ces performances sont comparees a celle d'une boucle a verrouillage de phase. Un laser synchronise permet de demouler directement un signal optique module en phase. La modulation de phase est convertie en modulation du courant d'injection, qu'il suffit de detecter pour recueillir l'information transmise. Un modele permettant de determiner la limite quantique de ce recepteur est propose