Architectures optiquespour la formation de faisceaux multiples à la réception : applications aux antennes radar

Optical beam forming architectures for the receive mode - application on radar antennas

• Auteur / Autrice : Stéphane Blanc
• Direction : Béatrice Cabon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

L'évolution des systèmes radar ainsi que des satellites de communication font apparaître le besoin de multifaisceaux simultanés à la réception. Dans cette thèse nous proposons deux nouvelles architectures de formation de faisceaux à la réception pour des antennes réseaux par voie optique. La première est basée sur l'utilisation de la dispersion chromatique de la fibre tandis que la seconde est une architecture cohérente basée sur une source optique bifréquence. Ces deux architectures ont été tout d'abord théoriquement analysée puis leurs performances ont été mesurées. Elles sont basées sur deux blocs technologiques que nous avons étudiés : la sommation par l'optique et une source bi-fréquence verrouillée sur un oscillateur local. Le comportement en dynamique de la sommation optique a été modélisé et le principe a été appliqué à différentes solutions technologiques utilisant respectivement un coupleur, un multiplexeur ou un sommateur à fibres. L'influence des canaux du multiplexeur et de l'interférence entre les différentes porteuses optiques a été théoriquement et expérimentalement analysée. Les modèles de sommation optique ont été appliqués à un cas d'étude et une parfaite adéquation entre la mesure et la théorie est obtenue. Comme dans le cas de la sommation en hyperfréquence, la sommation par l'optique permet un gain en dynamique. Ensuite nous avons mis en place les bases théoriques permettant de concevoir un laser bi-fréquence verrouillé sur un signal électrique. Les résultats obtenus sont très prometteurs, en effet grâce à l'utilisation de deux boucles de verrouillage, une stabilité de l'ordre de l'heure a été obtenue.

The evolution of radar systems as well as telecommunication satellites induces the need of simultaneous multibeams for the receive mode. In this thesis we propose two new optical beamforming architectures for the receive mode in network antennas. The former is based on the fiber chromatic dispersion, whereas the latter is an optical coherent architecture based on an optical dual-frequency source. These architectures were firstly analyzed theoretically and secondly their performances were measured. Both are based on two technological blocks that have been studied too: the optical summation and dual frequency optical source locked on a local oscillator. The dynamic behavior of the optical summation was modeled and various technological solutions based respectively on a coupler, a multiplexer or a fiber summation was presented. The WDM channel influence and the interference between optical carriers were analyzed theoretically and experimentally. The optical summation models were applied to summation through a WDM and the theory is in agreement with the measure. As in the case of microwave summation, the optical summation allows a gain on the dynamic range. Then we present the theory allowing to conceive a dual frequency laser locked on an electric signal. The results are very promising, indeed thanks to the use of two lock loops, a stability of about an hour was observed.