Lasers à cascade quantique pour les communications espace libre moyen infrarouge

Mid-infrared cascaded lasers for free-space telecommunication applications

• Auteur / Autrice : Sara Zaminga
• Direction : Frederic Grillot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Information, communications, électronique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : GTO : Télécommunications Optiques

Mots clés

Mots clés libres

Infrarouge moyen

Lasers à cascade quantique

Telecommunication

Contre-mesures militaire

Espace libre

Mid-Infrared

Quantum cascade lasers

Communication

Military countermeasures

Free-space

Résumé

L'objectif de la thèse est de réaliser des communications en espace libre en utilisant des dispositifs à infrarouge moyen exploitant une technologie en cascade pour la génération de lumière. L'objectif principal est d'inspecter expérimentalement et théoriquement les propriétés des lasers à cascade interbande (ICLs) et des lasers à cascade quantique (QCLs) pour les applications de télécommunication. D'une part, il est intéressant d'étudier les propriétés de modulation directe de ces sources, afin de découvrir le débit de données maximal réalisable pour la transmission de messages. D'autre part, il est intéressant d'analyser la dynamique non linéaire, conduisant au chaos, qui sert à réaliser une communication sécurisée en espace libre, entre un émetteur et un récepteur. En particulier, il a été démontré que la présence d'une perturbation externe joue un rôle crucial dans l'apparition du chaos. Par conséquent, une collaboration avec le Politecnico di Torino donnera un aperçu dans ce domaine, comme la poursuite d'un projet qui a commencé pendant la première année de la thèse. Enfin, il est fondamental d'analyser l'influence de la turbulence atmosphérique lorsque des formes d'ondes chaotiques sont transmises en espace libre. Pour cette raison, une collaboration avec le Politecnico di Milano est prévue.

The objective of the thesis is to realize free space communications using mid-infrared devices exploiting a cascaded technology for the light generation. The main objective is to experimentally and theoretically inspect the properties of interband cascade lasers (ICLs) and quantum cascade lasers (QCLs) for the telecommunication application. On the one hand, it is interesting to investigate the direct-modulation properties of these sources, to discover the maximum achievable data-rate for message transmission. On the other hand, it is appealing to analyze the nonlinear dynamics, leading to chaos, that serves for performing secure free space communication, between a transmitter and a receiver. In particular, the presence of an external perturbation has demonstrated to play a crucial role for the onset of chaos. Therefore, a collaboration with Politecnico di Torino will give some insight in this field, as the prosecution of a project that started during the first year of the thesis. Finally, it is fundamental to analyze the influence of atmospheric turbulence when chaotic waveforms are transmitted in free space. For this reason, a collaboration with Politecnico di Milano is planned. .