Modélisation et caractérisation de sources optiques pour les réseaux d'accès et métropolitains

Optical sources modelling and characterization for access and metropolitan networks

• Auteur / Autrice : Khalil Kechaou
• Direction : Didier Érasme, Guy Aubin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et Communications
• Date : Soutenance le 13/12/2012
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Jury : Président / Présidente : Christelle Aupetit-Berthelemot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Besnard, Benoît Charbonnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joël Jacquet, Geert Morthier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rétroaction (électronique)

Modulation de fréquence

Faisceaux laser

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Laser à rétroaction répartie

Distributed feedback laser

Résumé

Le déploiement des réseaux optiques d'accés et métropolitains à crée un besoin incessant de débits élevés et de portées étendues. Une demande pour des sources optiques compactes, polyvalentes, de bas coût et de consommation réduite a vu le jour dans ce contexte. Le but de cette thèse consiste à étudier expérimentalement et par la simulation deux techniques pour combattre les effets de la dispersion chromatique à travers l’ingénierie du chirp de la source. La première technique concerne les lasers DFB (Distributed Feedback Laser) modulés directement. Premièrement, un modèle complet et flexible d’un laser DFB développé au cours de la thèse a été exploité pour confirmer l’étude expérimentale des effets de phases du réseau de Bragg aux facettes sur le comportement du chirp. Les résultats ont montré l’existence de deux familles de lasers définies suivant la position du mode d’émission par rapport à la bande interdite. Deuxiémement, une étude théorique et expérimentale a montré la stabilisation et le contrôle du chirp des lasers DFB via la présence d'une rétroaction optique externe bien ajustée. La deuxième technique concerne le concept de la modulation duale des lasers modulateurs intégrés (D-EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser) exploitant l’ajustement de la dérive en fréquence résultant de la juxtaposition d’une modulation de fréquence appliquée sur le laser et une modulation d’intensité appliquée sur le modulateur. L’évaluation expérimentale et théorique des performances du D-EML a permis de prouver sa compatibilité aux hauts débits (20, 25 et 40 Gb/s) ainsi que son efficacité par rapport à la modulation simple de l’EAM (Electro-Absorption Modulator).

Today, new higher-speed, low cost and low consumption optical sources are becoming a necessity for the deployment of access and metropolitan networks.The aim of this thesis is to study experimentally and by simulation two techniques in order to combat the chromatic dispersion effects through the chirp engineering of the source. The first technique concerns directly modulated DFB (Distributed FeedBack) lasers. First, a complete and flexible model of a DFB laser developed during the thesis has been used to confirm the experimental study of the facet phase effect on the chirp behavior. The results showed the existence of two laser’s families according to the position of the lasing mode with respect to the bandgap. Second, a theoretical and experimental study showed the chirp stabilization and control of DFB lasers due to the presence of a well adjusted external optical feedback.The second technique concerns the dual modulation concept of integrated modulated laser (D-EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser) exploiting the adjustment of the chirp resulting from the juxtaposition of the frequency modulation applied to the laser and the intensity modulation applied to the modulator. Experimental and theoretical evalutation of D-EML performances has proven its compatibitlity with high bit-rates (20, 25 and 40 Gb/s) and its effectiveness with respect to the simple modulation of the EAM (Electroabsorption Modulator).