Modulation optique à haut débit, formats de modulation avancés et multiplexage de modes en photonique silicium
Auteur / Autrice : | Diego Pérez Galacho |
Direction : | Delphine Marris-Morini |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 04/10/2016 |
Etablissement(s) : | Université Paris-Saclay (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019) |
Laboratoire : Institut d'électronique fondamentale (Orsay, Essonne ; 19..-2016) | |
Jury : | Président / Présidente : Didier Érasme |
Examinateurs / Examinatrices : Delphine Marris-Morini, Didier Érasme, Christelle Aupetit-Berthelemot, Yannick Dumeige, Charles Baudot, Frédéric Gardes | |
Rapporteur / Rapporteuse : Christelle Aupetit-Berthelemot, Yannick Dumeige |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
La demande en bande passante des systèmes de communication optique ne cesse de croitre. Des débits de données de l’ordre de plusieurs centaines de TBit/s sont attendus dans un futur proche. La photonique silicium est une technologie majeure pour faire face à ces besoins croissants. Sa compatibilité avec les technologies CMOS permet naturellement une co-intégration photonique/électronique sur les mêmes circuits. A court terme, l’augmentation des débits de données dans les générations futures de système de communication optique passe par l’utilisation de formats de modulation avancés, et l’augmentation du nombre de bits par symbole transmis. A plus long terme, de nouvelles techniques de multiplexage sont nécessaires. Le multiplexage de modes est actuellement une solution attractive à l’étude dans ce but.Dans ce travail de thèse, différents moyens pour implémenter ces nouveaux systèmes de communication optiques sont étudiés au niveau de l’émetteur. Ces travaux incluent dans une première partie la modélisation, conception et caractérisation des modulateurs silicium. Dans une seconde partie, de nouveaux composants pour manipuler les modes sur circuits intégrés photoniques sont proposés, conçus et caractérisés, avec pour application le multiplexage de modes.Une nouvelle méthode a été proposée pour la modélisation des modulateurs optiques silicium. Cette méthode permet de réduire le temps de simulation de 2 ordres de grandeur, en maintenant un bon niveau de précision. En utilisant ce modèle, des modulateurs basés sur des diodes PN latérales et interdigitées ont été conçus pour fonctionner en bande O des communications optiques. Les résultats expérimentaux ont permis la mise en évidence de diagrammes de l’œil avec des taux d’extinction de 10 dB pour des modulations de type OOK (ON-OFF Keying) à 10Gbit/s. De plus des modulations de type BPSK (Binary Phase Shift Keying) ont également été démontrées à 10Gbit/s.De nouveaux convertisseurs de modes et multiplexeurs ont été proposés, conçus, fabriqués et caractérisés, pour être utilisés dans des systèmes de multiplexage modal. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence des fonctionnements large bande passante avec de grands taux d’extinction.