Dissertations / Theses: 'Modulateurs de lumière – Électrooptique'

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Le, Tacon Sylvain. "Mise en oeuvre et étude des techniques d'intégration de matériaux organiques en vue de la réalisation d'un modulateur électro-optique." Nantes, 2007. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=5d550aad-a668-4566-96a6-944c0f9a2fbb.

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Abstract:

Les besoins en dispositifs opto/hyperfréquences, pour moduler les informations en transit sur réseaux de télécommunications fibrés et hertziens, ont conduit au développement de matériaux organiques actifs en optique non linéaire, prometteurs en terme de performance mais limités par une faible stabilité dans le temps de leurs propriétés. L’objectif de ce travail était de caractériser les propriétés optiques du polymère PGMA-DR1 (PIII), ainsi que d’étudier sa mise en forme et son intégration dans une structure guidante en vue de la réalisation d’un modulateur électro-optique. La caractérisation de l’orientation des chromophores du PIII par génération de seconde harmonique a mis en évidence la capacité du matériau, après réticulation, à conserver ses propriétés sur une durée de plus d’un an. La structuration du polymère d’étude sous la forme d’un guide d’onde canal monomode, par un procédé de photolithographie et de gravure ionique réactive, nous a permis d’étudier ses propriétés de guidage, conduisant à des atténuations linéiques comprises entre 10 dB/cm et 3 dB/cm à 1,55 µm. De plus, des techniques alternatives de structuration du polymère par lithographie douce ont été étudiées. Les procédés de hot embossing et de replica molding permettent de simplifier la technologie de réalisation des guides. Finalement, la possibilité de réaliser in-situ l’étape d’orientation des chromophores, par procédé de poling en géométrie plan-plan, lors de la mise en forme du matériau a été démontrée
The need of opto-hyperfrequency hybrid devices for signal modulation in optical fiber and free space telecommunication networks has induced the development of non linear optical organic materials, which are rather promising in terms of performance, however, are limited in stability of its properties and thus in life time. Objective of the present work was the characterization of the optical properties of the polymer PGMA-DR1 (PIII), as well as the study of material shaping and integration into a wave guiding structure in order to realize an electro-optic modulator. Characterization of the chromophores’ orientation in the PIII by second harmonic generation after cross-linking has shown the materials capacity to preserve its properties for at least one year. Shaping of the polymer into a linear monomode wave guide by conventional photolithography and reactive ion beam etching techniques, allowed to study the light guiding properties and resulted in an attenuation between 3 dB/cm and 10 dB/cm at 1,55 µm wavelength. Alternative polymer shaping techniques, using soft lithography, were employed. Hot embossing and replica molding allow simplifying the realization technology. Finally, the possibility to realize in situ orientation of the chromophores during shaping of the material by poling in a parallel plate condenser geometry has been shown

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Plumereau, Christine. "Utilisation de plasmons de surface à faibles pertes pour la modulation de la lumière par effet électro-optique." Saint-Etienne, 1990. http://www.theses.fr/1990STET4007.

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Abstract:

L'étude proposée s'insère dans le cadre de travaux concernant la réalisation de guides plans et l'analyse du fonctionnement de dispositifs utilisant des ondes optiques de surface de type plasmons. L'excitation de plasmons de surface se matérialisant par des pics de résonance étroits dans les courbes de réflexion totale atténuée, il est possible d'utiliser de telles ondes dans des dispositifs de type modulateur électro-optique. Une étude des guides plans comportant une interface métallique permet de mettre en évidence le comportement de modes guides particuliers faisant intervenir une oscillation collective des électrons du métal (plasmons). L'équation de dispersion d'une structure guidante est alors traitée de façon généralisée pour montrer les couplages qui peuvent intervenir entre deux plasmons identiques dans des structures de type métal /diélectrique / métal : ces résultats permettent de caractériser les plasmons de surface à faibles pertes. La modélisation des courbes de réflectivité permet ensuite de voir quelles sont les modifications apportées aux caractéristiques des plasmons quand on utilise un coupleur à prisme. L'aspect modélisation de dispositifs de modulation du faisceau réfléchi par effet électro-optique est abordé : ces modèles permettent de prévoir les performances de tels modulateurs et montrent que l'utilisation des plasmons de surface à faibles pertes peut conduire à des résultats comparables à ceux obtenus avec des modes guides dans des diélectriques. Enfin, on montre qu'il est possible grâce au dispositif de mesure mis en oeuvre de comparer facilement les résultats théoriques provenant d'une modélisation et les courbes expérimentales résultant de mesure du coefficient de réflexion

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Abraham, Alexis. "Développement de modulateurs optiques sur silicium à faible consommation énergétique pour les prochaines générations d'interconnexions optiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS338/document.

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Abstract:

Suite au développement remarquable d'Internet, il est attendu que le trafic numérique augmente de manière exponentielle, ainsi que la nécessité d'utiliser des liens de communication très hauts débits. Pour adresser ces problématiques, il est donc essentiel de proposer des systèmes performants avec une consommation énergétique réduite. La photonique sur silicium est une solution prometteuse qui répond à ce besoin en intégrant des fonctionnalités optiques dans un circuit intégré utilisant les procédés de fabrication de pointe de la microélectronique. Dans ce contexte le sujet de thèse porte sur le modulateur optique. Celui-ci doit supporter des hauts débits de transmission, avoir de faibles pertes optiques, et être peu énergivore. Pour respecter ces objectifs, plusieurs paramètres doivent être optimisés en tenant compte des contraintes de fabrications, afin de trouver le meilleur compromis entre ces différents facteurs de mérite. Durant cette thèse, la recherche de l'obtention de meilleures performances du composant a été faite de trois manières. La première approche a été d'améliorer les simulations de la technologie existante de modulateurs à jonction PN. En intégrant les étapes de fabrication dans le processus d'optimisation des performances du composant, les résultats numériques sont plus réalistes. Le point clé de cette étude est la comparaison entre les caractérisations et les simulations de deux architectures différentes de modulateur obtenues dans les mêmes conditions de fabrication. Une partie importante de la thèse a aussi été consacrée au développement de nouveaux modulateurs basés sur l'utilisation d'une capacité verticale intégrée au milieu d'un guide d'onde. Des outils numériques dédiés ont permis de dimensionner deux nouvelles architectures de modulateurs possédant une grande efficacité. Un nouveau procédé de fabrication a été mis en place, et les premiers lots d'étude nous ont permis d'extraire des informations utiles pour la fabrication de ces composants. Enfin, une étude comparative générale entre trois des modulateurs étudiés au cours de cette thèse a été faite. Les résultats permettent de déterminer la configuration optimale pour chaque type de modulateur en fonction de l'application visée. De plus, l'ensemble des données nous a permis de générer un modèle compact pour optimiser rapidement le composant en un temps de simulation réduit
With the outstanding development of the internet, it is expected that global network traffic will grow exponentially, as well as the concern about the need for high-speed links and interconnections. To address these issues, it is then essential to propose performant systems that will support high speed transmission with low power consumption. Silicon photonics is a promising solution and integrate complex optical functions in a silicon chip, by using standard fabrication process used in microelectronic. In this context, the subject of my PhD is focused on the optical modulator which should support high speed transmission, have low optical losses, and have low power consumption. To obtain these constraints, several parameters need to be optimized while taking account fabrication constraints in order to find the best compromise between the different figures of merit. During this PhD, the improvement of the performances of the component was made by three different ways. The first optimization is related to the simulations for the current technology of modulators based on PN junctions. By integrating the fabrication process in the optimization process, more reliable numerical results are obtain. The key point of this study is the comparison of experimental characterizations and numerical simulations of two architectures of modulator. A substantial part of the PhD was also focused on the development of new modulators based on vertical capacitive junctions. The use of dedicated numerical tools reveals several key aspects of these components, and allow us to optimize two different architectures in order to obtain high efficient modulator. A new fabrication process has been established, and several information were extracted from the first run of fabrication. Then, a comparative study between most of modulators reviewed during this PhD was performed. The results allow us to determine which configuration has the best performances depending of the targeted application. In addition, a compact model was generated to optimize the component in a reduced simulation time

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Royo, Francine. "Propriétés structurales et optiques des superréseaux InGaAs/InGaAs : mise en évidence d'une modulation tout optique." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20181.

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Abstract:

Les superreseaux mixtes type i/type ii ingaas/ingaas constituent une classe particuliere de nano-structures tres etudiees pour leurs applications potentielles en optoelectronique, dans la gamme des 1. 55 m. L'alignement indirect de la bande de valence de trous legers et sa grande sensibilite a toute perturbation exterieure permettra en particulier la conception de modulateurs electro-optiques bases sur l'effet wannier-stark. L'essentiel de ce travail porte sur la possibilite de realiser une modulation tout optique des heterostructures in#0#. #4#7ga#0#. #5#3as/in#1#-#xga#xas epitaxiees par epvom. Nous montrons qu'il est fondamental de faire une analyse precise des proprietes structurales des dispositifs etudies puisque leur reponse finale depend de leurs caracteristiques structurales. Le jeu de parametres obtenu permet de calculer les niveaux d'energie confines correspondants, qui dans le cas des diodes pin, sont regroupes en echelles de wannier-stark. Nous pouvons ainsi parfaitement identifier les structures marquantes des spectres optiques obtenus a basse temperature. Nous montrons que, en ecrantant optiquement le champ electrique interne des diodes, une modulation efficace des spectres d'absorption est possible. La configuration particuliere type i/type ii de ces structures permet d'augmenter l'efficacite de la modulation car la transition de type ii, localisee autour de 1. 55 m et resultant de la delocalisation des electrons et des trous legers, est caracterisee par un bord d'absorption peu marque, dont la modulation peut etre tres efficace

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Kilburger, Sébastien. "Réalisation et caractérisations d'hétérostructures à base de couches minces de LiNbO3 pour des applications en optique intégrée." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/f9760bed-4f20-4c57-8bed-a82d7d55e49f/blobholder:0/2008LIMO4061.pdf.

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Abstract:

Le niobate de lithium (LiNbO3 : LN) est un matériau largement utilisé en optique de par ses propriétés électrooptiques et non linéaires très intéressantes. Il est utilisé en particulier sous forme massive dans les dispositifs actifs tels que les modulateurs électrooptiques. Son utilisation sous forme de couches minces offrirait l’avantage de diminuer fortement la distance inter-électrodes et d’améliorer le facteur de recouvrement entre les champs optique et appliqué tout en facilitant l’intégration et la miniaturisation des dispositifs. Notre travail a consisté, dans un premier temps, à optimiser, à partir des méthodes utilisant les plans d’expériences, les conditions de dépôt par ablation laser de couches minces de LN épitaxiées sur des substrats en saphir. Les caractérisations structurales et microstructurales ont mis en exergue la très bonne qualité cristalline des films réalisés. Ces films d’épaisseur moyenne 150 nm permettent une propagation à faibles pertes (≤1 dB/cm) compatible avec une utilisation en tant que guides d’ondes. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au choix du type d’électrode nécessaire à la conception d’un modulateur électrooptique. Notre choix s’est porté sur le matériau ZnO. Nous avons démontré que les couches de LN étaient épitaxiées sur ZnO lui-même épitaxié sur saphir. Aucun guidage n’a pu être mis en évidence dans l’hétérostructure LN/ZnO/saphir car elle présente des pertes optiques importantes en raison de la valeur trop élevée de la conductivité des films de ZnO (σ ≥ 500 S. M-1). Pour remédier à ce problème, des simulations numériques ont montré que l’utilisation d’une couche de ZnO moins conductrice permettait de diminuer les pertes, une étude de LN/ZnO peu conducteur/saphir (σ < 50 S. M-1) a d’ailleurs mis en évidence une propagation optique. Ainsi, une hétérostructure LN/ZnO peu conducteur/ZnO conducteur/saphir serait une bonne solution pour envisager une modulation électrooptique d’un faisceau lumineux
Lithium niobate (LiNbO3: LN) is a widely used optical material due to its interesting electrooptical and non linear properties. LN is particularly used as bulk technology in active devices such as electrooptical modulators. Thin films offer the advantage of strongly decreasing the distance between electrodes and improving the recovering factor of optical and applied fields and allow integration and devices size reduction. Firstly, our work has consisted in optimizing from experimental designs the deposition parameters leading to the elaboration by laser ablation of epitaxially grown lithium niobate films onto sapphire substrate. Structural and microstructural characterizations underline the very high quality of as-grown layers. These ones, exhibiting an average thickness of 150 nm, allow light propagation with low losses (≤1 dB/cm) compatible with the aim of wave guide’s use. Secondly, we focused on the electrode’s choice necessary for the electrooptical modulator conception. ZnO material was chosen. We have demonstrated an epitaxial growth of lithium niobate onto ZnO film itself epitaxially grown onto sapphire. Nevertheless, no guiding mode has been highlighted in LN/ZnO/sapphire heterostructure because of important optical losses attributed to high conductive values (σ ≥ 500 S. M-1) of the ZnO thin layers. To solve this problem, numerical simulations helped us to put forward the necessity of introducing a ZnO low conductive values buffer layer in order to decrease the optical losses. The study of such a structure allowed us to highlight an optical propagation. So, a LN/low conducting ZnO/highly conducting ZnO/sapphire heterostructure would certainly be a suitable solution to envisage the electrooptical modulation of a light beam

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Bourreau, Daniel. "Analyse et conception de modulateurs électrooptiques hyperfréquences large bande, sur LiNbO3." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10044.

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Abstract:

Des mesures des paramètres diélectriques du metaniobate de lithium dans le domaine microonde, on détermine les paramètres caractéristiques des lignes coplanaires sur ce substrat dans l'approximation quasi-tem. Cette étude a conduit à plusieurs réalisations de lignes sur linbo::(3) ayant des dimensions adaptées aux modulateurs à ondes progressives. Puis, utilisant la matrice de transfert, on lie les caractéristiques des ondes modulées et modulantes pour aboutir au comportement hyperfréquence des modulateurs à ondes progressives.

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El, Gibari Mohammed. "Conception optique et hyperfréquence d'un modulateur électro-optique sur polymère : optimisation de transitions ultra-large bande pour l'électrode de commande." Phd thesis, Université de Nantes, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00751910.

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Abstract:

Les polymères électro-optiques devraient permettre de réaliser à terme des modulateurs de meilleures performances au moindre coût que ceux à base des cristaux inorganiques comme LiNbO3 et des semi-conducteurs comme GaAs. Cette thèse porte sur la conception de la structure optique et hyperfréquence d'un modulateur Mach-Zehnder sur polymère, en vue de démontrer la faisabilité de sa réalisation à base du polymère électro-optique PIII (PGMA/DR1). L'étude de la structure optique à l'aide du logiciel OptiBPM a permis d'abord de dimensionner la section droite du guide d'onde monomode avec un fort taux de confinement, afin de minimiser l'absorption de l'onde évanescente par l'électrode métallique et la tension de commande du modulateur. L'étude des jonctions Y a abouti à un compromis entre les pertes par absorption du polymère PIII et celles par courbure, tout en respectant la distance minimum requise entre les deux bras de l'interféromètre Mach-Zehnder permettant d'éviter que le champ appliqué à un bras ne déborde sur l'autre. Afin de réduire le coût de fabrication des modulateurs et de faciliter leur caractérisation sur wafer avec des pointes CPW, nous avons étudié des transitions coplanaire et microruban très large bande sans via-holes ni motif dans le plan de masse. Les résultats de mesures et de simulations effectuées à l'aide du logiciel HFSS sont en très bon accord pour les transitions aussi bien sur le substrat commercial NH9338 que sur le polymère SU8 en couche mince de 8 µm. Les simulations prévoient une bande passante de 420 MHz à 60 GHz pour une transition GCPW-MS-GCPW sur le polymère NOA61 en couche mince avec une métallisation d'argent de 6 µm.

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Regrettier, Thomas. "Modulateurs de lumière à commande optique composés d'une couche photovoltaïque organique." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD038.

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Abstract:

Les performances des modulateurs de lumières à commande optique (OASLMs) à base de cristaux liquides (CLs) dépendent fortement des propriétés de la couche photosensible. Afin de concilier transparence, résolution latérale et production à bas coûts, les semi-conducteurs organiques apparaissent comme des candidats idéaux. Nous avons choisi d'utiliser un mélange P3HT:PCBM comme couche photosensible. Nos résultats ont montré que les cristaux liquides se réorientaient en fonction de l'intensité lumineuse seule et sans tension appliquée. Des mesures complémentaires indiquent que l'effet photovoltaïque est à l'origine de ce phénomène. Ce type de dispositif nous permet de moduler spatialement l'orientation des CLs et démontre son potentiel dans des applications liées à l'holographie. Un second type de dispositif intégrant des couches d'interfaces de PEIE et de PEDOT:PSS nous permet de contrôler l'orientation des CLs et donne de nouvelles pistes permettant de fabriquer des OASLMs autonomes
The performances of liquid crystals (LCs) based optically addressed Spatial Light Modulators (OASLMs) strongly depends on the photosensitive layer properties. To accommodate device transparency, lateral resolution and low cost production, organic semiconductors appear as the ideal candidates. We chose to use a P3HT: PCBM blend as the photosensitive layer. Our results showed that the liquid crystals reorient according to the luminous intensity alone and without external power supply. Additional measurements indicate that the photovoltaic effect is at the origin of this phenomenon. This type of device allowed spatial modulation of the LCs orientation and demonstrates its potential in holographic applications. A second type of device integrating interfacial layers of PEIE and PEDOT: PSS allowed us to control the orientation of the LCs and gives promising routes towards the design of self-sustainable OASLMs

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Jaulin, Albéric. "Imagerie de polarisation haute cadence à l'aide d'un modulateur de lumière à cristaux liquides ferroélectriques." Mulhouse, 2007. https://www.learning-center.uha.fr/opac/resource/imagerie-de-polarisation-haute-cadence-a-laide-dun-modulateur-de-lumiere-a-cristaux-liquides-ferroel/BUS4043663.

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Abstract:

Nous proposons de mettre en oeuvre un prototype d'imageur de polarisation par l'utilisation d'un modulateur de lumière à cristaux liquides ferroélectriques. Ce travail réside dans la caractérisation et la commande optimisée de ce modulateur de manière à produire des images polarimétriques de Stokes à haute cadence, c'est-à-dire au delà de 200 Hz. Le modulateur à cristaux liquides ferroélectriques est utilisé comme une lame de rotation de polarisation permettant d'obtenir l'image du degré de polarisation linéaire partiel puis linéaire total à la longueur d'onde de référence du modulateur pour l'observation d'une scène dépolarisante en mouvement. En changeant de longueur d'onde, nous accédons au degré de polarisation complet, ainsi qu'au vecteur de Stokes de l'onde lumineuse observée. Nous avons apporté un outil rapide pour l'imagerie de polarisation. Les perspectives sont l'observation d'autres paramètres de polarisation sur des objets en mouvement tels que leur matrice de Mueller
We propose the implementation of an imaging polarimeter prototype using a ferroelectric liquid crystal light modulator. This study lies on the characterization and the optimized control of this modulator to obtain a high speed polarimetric Stokes image at a frame rate higher than 200 Hz. The ferroelectric liquid crystal modulator is first used as a rotating polarization waveplate to obtain images of partial linear degree of polarization. Then, images of total linear degree of polarization can be obtained at the modulator reference wavelength and can be used to observe moving depolarizing objects. Using another wavelength, we can obtain the complete degree of polarization and the Stokes vector of the considered light wave. We implemented a high-speed device for polarization imaging. Prospects of this implementation are observations of other polarization parameters (eg Mueller Matrix) of moving objects

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Radouani, Rachid. "Dérive dans les modulateurs électro-optiques Mach-Zehnder : analyse physique et résolution." Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2006/Radouani.Rachid.SMZ0622.pdf.

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Abstract:

Les modulateurs développés actuellement pour les télécommunications optiques à haut débit souffrent généralement, dans leur partie DC, d’un phénomène de dérive, dont les causes ne sont pas totalement élucidées. Afin de trouver des origines de cette dérive nous avons commencé par caractériser un modulateur Mach-Zehnder commercial. Ceci nous a permis d’identifier l’existence de trois phénomènes : un premier phénomène à temps de réponse rapide lié à la couche de silice, un deuxième lié à l’anisotropie du substrat et un troisième phénomène corrélé aux hétérogénéités de surface induites lors de la fabrication du composant. Cette analyse nous a conduit à envisager une solution aux problèmes des dérives liées à la relaxation des charges dans la structure du composant. Cette solution consiste à compenser les dérives liées à l’anisotropie du substrat de LiNbO3 par celles dues aux hétérogénéités électriques de surface. Afin de mettre en oeuvre cette solution nous avons développé un modèle physique basé sur les équations de Maxwell qui permet de calculer la carte de conductivité idéale permettant de supprimer la dérive à long terme. Ce calcul nécessite la connaissance des temps de réponse caractéristiques du substrat de LiNbO3. C’est pourquoi nous avons mis en place deux bancs de mesures, un montage de Sénarmont et un interféromètre de Mach-Zehnder. Ces montages nous ont permis de mesurer l’évolution temporelle du champ électrique induit dans le substrat lors de l’application d’un échelon de tension et d’en déduire ces temps de réponses
The modulators currently developed for high speed optical telecommunications generally suffer, in their DC part, from a drift phenomenon, whose causes are not completely understood. In order to find the origins of this drift we started by characterizing a commercial Mach-Zehnder modulator. This enabled us to identify the existence of three phenomena : a first phenomenon with a fast response time related to the silica layer, a second one related to the anisotropy of the substrate and a third phenomenon linked to the heterogeneities of surface induced during the fabrication of the device. This analysis led us to consider a solution to the problems of the drifts related to charges relaxation in the structure of the device. This solution consists in the compensation of the drifts related to the anisotropy of the substrate of LiNbO3 by those due to the electric heterogeneities of the surface. In order to implement this solution we have developed a physical model based on the Maxwell’s equations which allows to calculate the map of the ideal electrical conductivity allowing to remove the long-term drift. This calculation requires the knowledge of the response times of the LiNbO3 substrate. This is why we have developed two experimental setups, one based on the Senarmont’s method and the other on a Mach-Zehnder interferometer. These setups enabled us to measure the temporal evolution of the electric field induced in the substrate during the application of a voltage step and to deduce these response times from them

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Cornic, Charles. "Réalisation par gravure RIBE de guides optiques en polyimide : Contribution à leur caractérisation dans un modulateur électrooptique." Limoges, 2003. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/f04850a9-fb12-4249-9a15-ac30c01511d4/blobholder:0/2003LIMO0002.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la mise au point de filières technologiques permettant de montrer la faisabilité d'un modulateur de phase à base de matériaux organiques. Nous avons décrit les étapes technologiques permettant de réaliser des guides d'ondes optiques à base d'un polyimide fluoré le 6FDA/MPDA. Elles s'appuient principalement sur l'utilisation de la photolithographie et la gravure RIBE. Grâce à ces procédés, nous avons obtenu des guides d'ondes présentant des parois verticales. Des pertes par propagation de l'ordre de 0,5 dB/cm à la longueur d'onde de 1,3 micron ont été mesurées par la méthode CutBack. Pour la réalisation d'un modulateur de phase tout polymère nous avons utilisé comme couche guidante le même polyimide fluoré fonctionnalisé avec un colorant le DR1 cette couche est prise en sandwich entre deux couches de matériaux organiques. A l'aide d'une caméra infra rouge, nous avons montré la propagation de l'onde guidée et validé ainsi tout un ensemble de procédés technologiques
This work is devoted to the development of technology courses which enables to show the making of a phase modulator based on organic materials. At first, a semi-conductor technology has to be adapted to the polymers to elaborate wave-guides, then to realise the piling up of layers of passive or active polymers. We described the technological stages which enable to realise optical waveguides based on a fluorinated polyimide, 6FDA/MPDA. They mainly rely on the use of photolithography and RIBE. Thanks to RIBE we obtained waveguides which present vertical walls. Losses by propagaton of 0,5 dB/cm at the wavelength of 1,3 micron were measured by the Cut-Back method. For the realisation of the phase modulator, as guiding layer we used the same fluorinated poyimide mixed with a dye (DR1); this layer is sandwiched between two layers of organic materials. Then thanks to an infra red camera, we showed the propagation of the guided wave and thus validated a whole technological process course

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Larchanché, Jean-François. "Etudes pour la réalisation d'un modulateur électro-optique à ondes progressives sur polymères." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-69.pdf.

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Abstract:

Le modulateur électro-optique à ondes progressives est un bon candidat pour la modulation à haute fréquence. Une revue des différents types de modulateurs sur niobate de lithium et sur semi-conducteur III-V met en relief les bénéfices de l'utilisation d'une ligne microruban et la nécessité d'utiliser un matériau mieux adapté à cette application. De ce point de vue, les polymères se révèlent des matériaux de choix : ce sont généralement des diélectriques à faible pertes, ils sont facilement adaptables dans une configuration micro-ruban et l'efficacité de leur fonction électro-optique peut s'avérer supérieure à celle des matériaux inorganiques. Cette étude reprend les différentes étapes de la conception et de la réalisation du modulateur : -caractérisation des polymères aux longueurs d'ondes millimétriques et optiques ; -conception de la ligne hyperfréquence et du guide optique ; -mise en place d'un procédé de fabrication ; -caractérisation de guides optiques et de lignes hyperfréquences sur polymères.

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Bernard, Vincent. "Stabilisation en fréquence de lasers à CO² en dessous du Hertz : application à la métrologie des fréquences dans la région spectrale de 30 THz." Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066762.

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Vaillant, Joël. "Etude de la résolution spatiale des analyseurs d'images intégrés, application à la caractérisation des imageurs à échelle 1." Aix-Marseille 3, 1987. http://www.theses.fr/1987AIX3A085.

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Abstract:

Les analyseurs d'images (ou imageurs) integres sont des composants optoelectroniques dont le developpement connait actuellement un essor considerable. Apres avoir decrit l'application de ces composants a la lecture de documents, nous comparons les differentes technologies et les nouveautes apparues au cours de annees 80, en insistant sur les imageurs a transfert de charges ccd et plus particulierement sur les imageurs a echelle 1 (ou "par contact"). Pour caracteriser ces dispositifs, nous detaillons les differents parametres et unites relatifs a ceux-ci. Un parametre important et delicat a mesurer concerne l'aptitude a analyser des details fins (resolution spatiale); sa mesure utilise la notion de fonction de transfert de modulation (ftm), fondee sur la scrustation de l'image d'un bord de plage a travers un objectif photographique. Nous mettons en evidence l'influence considerable de la coherence partielle de la source lumineuse utilisee pour cette mesure; c'est en quantifiant celle-ci que nous avons reussi a definir et mettre en uvre une source incoherente adaptee a la mesure de ftm. Nous avons aussi etudie l'influence du pas de scrutation, de l'etendue spatiale a scruter et des caracteristiques opto-geometriques de l'objectif pour la mise en uvre effective de la methode. La comparaison des resultats experimentaux et de la modelisation de la ftm des imageurs integres permet de valider la methode de mesure. L'ensemble de ce travail a ete applique a la caracterisation (analyse technologique et mesure des performances) de deux imageurs a echelle 1 qui met en evidence l'interet de cette technologie pour les lecteurs de documents

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Berthelé, Patrick. "Etude, réalisation et caractérisation d'un modulateur spatial de lumière à cristal liquide ferroélectrique pour la commutation spatiale entre fibres optiques monomodes." Brest, 1998. http://www.theses.fr/1998BRES2007.

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Abstract:

Nous presentons dans ce memoire l'etude d'un modulateur spatial de lumiere a cristal liquide ferroelectrique (msl flc) optimise pour la deflexion de faisceau dans un systeme de commutation optique en espace libre entre fibres optiques monomodes. Le msl est utilise comme element diffractif mince adresse electriquement. Ce composant presente un bon compromis entre vitesse de reconfiguration et nombre de points de connexion adressables. En outre, son fonctionnement optiquement transparent n'impose pas de limite aux debits des informations vehiculees. La vitesse de reconfiguration importante (inferieure a 100 s) des msl flc s'obtient au prix d'une structure de cellule n'autorisant que deux etats de modulation de la lumiere. De ce fait, les elements diffractifs affiches sur le composant sont ainsi codes sur deux niveaux de phase, imposant un rendement de diffraction theorique de l'ordre de 40%. Nous montrons et verifions experimentalement que cette limite peut etre depassee par adjonction au msl d'un element diffractif fixe, optimise pour un ensemble de deflexions donnees. Le calcul de cet element utilise un algorithme d'optimisation d'holographie numerique : la recherche binaire directe avec recuit simule. Une version auto-adaptative de cette procedure est egalement developpee pour prendre en compte les defauts de fabrication du msl et la tolerance sur les positions des sorties a adresser. On a ainsi pu etablir le cahier des charges d'un commutateur presentant des pertes d'insertion de 7,5 db sur 8 voies, avec une dependance a la polarisation d'entree inferieure a 0,5 db. On montre que la diaphonie entre voies est annulee par une disposition non-reguliere des fibres de sortie. L'augmentation du nombre de voies adressables peut etre envisagee par le passage a une deflexion bidimensionnelle. En considerant les resolutions limites de la technologie flc (5 m), des capacites de commutation de 1 x 16 jusqu'a 1 x 64 sont possibles.

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Remiens, Denis. "Etude et réalisation d'un modulateur électro-optique sur arséniure de gallium." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10129.

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Abstract:

Etude de quelques composants optiques sur homostructures GaAs n-/n+ devant conduire à la réalisation d'un modulateur électrooptique de lumière du type interféromètre de Mach-Zehnder en y pour la longueur d'onde 1,3 mu

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Benoît-Pasanau, Céline. "Modélisation et simulation de composants optiques diffractifs et pixellisés en vue de leur caractérisation et de leur optimisation." Paris 11, 2010. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00714697.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à la conception et à l'amélioration de composants pixellisés bidimensionnels compatibles avec des technologies de fabrication à bas coût sortant du champ de réalisation des optiques traditionnelles. Comme ces composants introduisent des phénomènes de diffraction, notre but est de quantifier et de réduire ces effets afin d'améliorer la qualité des images qu'ils formeront par rapport aux géométries périodiques habituelles. Pour cela, nous cassons la périodicité des centres des cellules des modulateurs spatiaux de lumière (SLM) classiques ce qui permet de mieux répartir angulairement l'énergie diffractée en dehors de l'image directe souhaitée. Ce résultat est toutefois obtenu au prix d'une légère dégradation de cette dernière, dégradation que nous évaluons par son rapport de Strehl. Nous introduisons une adaptation aux SLM de la notion de structure de Voronoi et nous montrons leur supériorité par rapport aux SLM classiques : ils sont donc à privilégier pour la réalisation de composants actifs. Nous déterminons des cas optimaux pour lesquels les pics de diffraction dus aux parois et à la pixellisation, c'est-à-dire à l'approximation de la fonction de phase à implémenter sur le SLM par une fonction constante par morceaux, sont remplacés par un pur halo de diffraction. Les prototypes réalisés permettent de valider les résultats obtenus et de montrer la faisabilité technique du procédé de remplissage retenu malgré certaines limites que nous mettons en évidence. Enfin, nous élargissons le potentiel des composants pixellisés à des applications autres que l'ophtalmique en montrant qu'ils peuvent améliorer les performances d'un objectif photographique
This thesis is devoted to the design and the improvement of two dimensional pixelated components compatible with low cost, non conventional optical technologies. As these components introduce diffraction effects, our goal is to quantify and reduce them to improve the quality of the images they provide in comparison to usual periodic geometries. For that purpose, we break the periodicity of the cell centres of conventional Spatial Light Modulators (SLM). The result is a better angular distribution of the diffracted intensity outside the direct image, at the cost of a small deterioration of its quality quantified by its Strehl ratio. We introduce an adjustment of the Voronoi structure notion to SLM and we show their superiority over conventional ones. Thus, they should be preferred to make active components. We determine several optimal cases where the diffraction peaks produced by the cell walls and the pixelation of the phase function implemented on the SLM are replaced by a diffraction halo. The prototypes that were made confirm the simulations results and prove the technical feasibility of the chosen filling process in spite of some limits that we analyze. Finally the potential of pixelated components is extended to applications other than ophthalmic by showing that they can improve the performances of a camera lens

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Zamkotsian, Frédéric. "Conception, réalisation et caractérisation d'un modulateur de polarisation intégré sur substrat InP (110) : application aux télécommunications optiques." Aix-Marseille 3, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX30012.

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Abstract:

Ce memoire presente la conception, la realisation et la caracterisation d'un modulateur de polarisation integre sur un substrat inp (110). Le modulateur de polarisation a pour fonction d'eviter l'extinction du signal, induite par les fluctuations aleatoires de la polarisation dans les fibres de ligne, a la reception d'une liaison optique heterodyne. Son principe est base sur l'effet electro-optique lineaire. La realisation du dispositif sur le plan cristallographique (110) non usite habituellement a permis d'obtenir une efficacite elevee de conversion de la polarisation de 2/v. Mm, puisqu'une rotation de la polarisation de 45 a ete mesuree sur un dispositif monoelectrode de 780 m de long avec une tension appliquee de 29 v. Cette realisation a necessite la mise au point de deux etapes d'epitaxie par jets moleculaires sources gaz et de deux etapes de gravure ionique reactive. La caracterisation en regime dynamique d'un composant non optimise a mis en evidence une frequence de coupure superieure a 750 mhz. Nous avons observe, en outre, un excellent accord entre nos mesures statiques et dynamiques et les modeles specifiques que nous avons developpes. Le comportement du dispositif en modulateur de polarisation a ete confirme par des experiences de transmission a reception dite coherente au debit de 155 mb/s, en employant les techniques de basculement de polarisation intra-bit et de brouillage de polarisation. Enfin, en vue de l'integration monolithique d'un laser et d'un modulateur de polarisation, nous avons, d'une part, demontre la faisabilite de lasers a multipuits quantiques sur inp (110), emettant a 1,55 m et possedant une bande passante a 3 db superieure a 5,3 ghz, et d'autre part, modelise deux schemas d'integration, par onde evanescente et bout a bout

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Jafari, Omid. "Transmetteurs photoniques sur silicium pour la prochaine génération de réseaux optiques." Doctoral thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69491.

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Bédard, Keven. "Modulateurs intégrés sur silicium pour la transmission de signaux à modulation d'amplitude multi-niveau." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27019.

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Abstract:

Au cours des dernières années, la photonique intégrée sur silicium a progressé rapidement. Les modulateurs issus de cette technologie présentent des caractéristiques potentiellement intéressantes pour les systèmes de communication à courte portée. En effet, il est prévu que ces modulateurs pourront être opérés à des vitesses de transmission élevées, tout en limitant le coût de fabrication et la consommation de puissance. Parallèlement, la modulation d’amplitude multi-niveau (PAM) est prometteuse pour ce type de systèmes. Ainsi, ce travail porte sur le développement de modulateurs de silicium pour la transmission de signaux PAM. Dans le premier chapitre, les concepts théoriques nécessaires à la conception de modulateurs de silicium sont présentés. Les modulateurs Mach-Zehnder et les modulateurs à base de réseau de Bragg sont principalement abordés. De plus, les effets électro-optiques dans le silicium, la modulation PAM, les différents types d’électrodes intégrées et la compensation des distorsions par traitement du signal sont détaillés.Dans le deuxième chapitre, un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées est présenté. La segmentation des électrodes permet la génération de signaux optiques PAM à partir de séquences binaires. Cette approche permet d’éliminer l’utilisation de convertisseur numérique-analogique en intégrant cette fonction dans le domaine optique, ce qui vise à réduire le coût du système de communication. Ce chapitre contient la description détaillée du modulateur, les résultats de caractérisation optique et de la caractérisation électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, les tests systèmes incluent l’utilisation de pré-compensation ou de post-compensation du signal sous la forme d’égalisation de la réponse en fréquence pour les formats de modulation PAM-4 et PAM-8 à différents taux binaires. Une vitesse de transmission de 30 Gb/s est démontrée dans les deux cas et ce malgré une limitation importante de la réponse en fréquence suite à l’ajout d’un assemblage des circuits radiofréquences (largeur de bande 3 dB de 8 GHz). Il s’agit de la première démonstration de modulation PAM-8 à l’aide d’un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées. Finalement, les conclusions tirées de ce travail ont mené à la conception d’un deuxième modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées présentement en phase de test, dont les performances montrent un très grand potentiel. Dans le troisième chapitre, un modulateur à réseau de Bragg à deux sauts de phase est présenté. L’utilisation de réseaux de Bragg est une approche encore peu développée pour la modulation. En effet, la réponse spectrale de ces structures peut être contrôlée précisément, une caractéristique intéressante pour la conception de modulateurs. Dans ces travaux, nous proposons l’ajout de deux sauts de phase à un réseau de Bragg uniforme pour obtenir un pic de transmission dans la bande de réflexion de celui-ci. Ainsi, il est possible d’altérer l’amplitude du pic de transmission à l’aide d’une jonction pn. Comme pour le deuxième chapitre, ce chapitre inclut la description détaillée du modulateur, les résultats des caractérisations optique et électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, la caractérisation de jonctions pn à l’aide du modulateur à réseau de Bragg est expliquée. Des vitesses de transmission PAM-4 de 60 Gb/s et OOK de 55 Gb/s sont démontrées après la compensation des distorsions des signaux. À notre connaissance, il s’agit du modulateur à réseau de Bragg le plus rapide à ce jour. De plus, pour la première fois, les performances d’un tel modulateur s’approchent de celles des modulateurs de silicium les plus rapides utilisant des microrésonateurs en anneau ou des interféromètres Mach-Zehnder.
In recent years, silicon photonics has developed quickly. Modulators coming from this technology show potentially interesting characteristics for short reach communication systems. In fact, these modulators are expected to reach high transmission speeds, while limiting the fabrication cost and the systems power consumption. At the same time, pulse amplitude modulation (PAM) is promising for this type of systems. Thus, this work focuses on the development of silicon modulators for the transmission of PAM signals. In the first chapter, the necessary theoretical concepts to silicon modulators designing are presented. Mach-Zehnder modulators and Bragg grating modulators are the main focus of this section. Moreover, the theory surrounding electro-optical effects in silicon, PAM modulation, integrated electrodes and digital signal processing is detailed. In the second chapter, a segmented Mach-Zehnder modulator is presented. The electrodes segmentation enables optical PAM signals generation using binary signaling. This approach eliminates the need for an external digital-to-analog converter by integrating this function in the optical domain, in order to try to lower the communication system cost. This chapter contains a detailed modulator description, optical and electrical characterization results and system tests. Furthermore, the system tests include the application of pre-compensation and post-compensation to the signal by equalizing its frequency response for PAM-4 and PAM-8 modulation formats at different binary rates. A transmission speed of 30 Gb/s is demonstrated in both cases, despite the limited frequency response obtained after the RF circuit packaging was added (8 GHz 3 dB bandwidth). This is the first PAM-8 modulation demonstration using a segmented Mach-Zehnder modulator. Finally, the conclusions from this work have led to a second segmented Mach-Zehnder modulator design currently under test, whose performances are showing great potential. In the third chapter, a dual phase-shift Bragg grating modulator is presented. The use of Bragg gratings for modulation is an approach still largely unexplored. Indeed, the spectral response of these structures can be precisely controlled; an interesting characteristic for modulators. In this work, we propose to add two phase-shifts to a uniform Bragg grating to create a sensitive transmission peak in its reflection band. Thus, the transmission peak amplitude can be changed with the help of a pn junction. Similarly to the second chapter, this chapter includes a detailed modulator description, optical and electrical characterization results and system tests. Additionally, the pn junction characterization using the Bragg grating modulator is explained. Transmission speed up to 60 Gb/s PAM-4 and 55 Gb/s OOK are demonstrated after the compensation of the signal distortions. To our knowledge, this is the fastest Bragg grating modulator demonstrated to the day. urthermore, for the first time, the performances of a Bragg grating modulator are approaching those of the typically faster micro-ring or Mach-Zehnder silicon modulators.

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Mazine, Alexandre. "La caractérisation de front d'onde dans un système de propagation à multi-illumination gérée par un SLM." Paris, ENST, 2006. http://www.theses.fr/2006ENST0003.

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Abstract:

La caractérisation de phase est la pierre angulaire de l'analyse de front d'onde. Devenant un secteur d'activité de plus en plus large, il nécessite de nouveaux moyens de contrôle plus efficaces, plus performants et meilleur marché. Les performances des techniques les plus utilisées dans ce domaine reposent en grande partie sur un équipement optique sophistiqué, alors que l'utilisation de la diffraction par propagation libre permet de simplifier au maximum le matériel et de reporter la charge aux algorithmes intelligents de traitement de données. L'objectif de ce travail est de mettre en valeur une technique d'analyse de front d'onde multivue ainsi que de construire une installation-prototype capable de caractériser les diverses cartes de phase. L'entité de l'étude réalisée consiste à proposer une méthode d'accès à la forme de la phase d'une onde inconnue à partir d'une séquence de ses figures de diffraction créées avec un modulateur spatial de lumière selon le principe des multiples ondes illuminantes. Pour contribuer au problème, un algorithme itératif de type IFTA (Iterative Fourier/Fresnel Transform Algorithm) dit la ``multi-illumination'' a été mis en oeuvre en deux versions qui sous-entendent soit les conditions de l'imagerie cohérente combinée avec une propagation libre, soit une double propagation de Fresnel/Fourier. Le fonctionnement de l'algorithme a été vérifié aussi bien en simulation numérique qu'au sein d'un montage optique experimental gouverné par un logiciel artisanal de pilotage. Les résultats obtenus démontrent sa convergence sûre et particulièrement rapide
Phase retrieval is a cornerstone of wavefront analysis, which is finding ever wider applications in many fields where it is met under two forms: wavefront reconstruction and surface analysis. Present techniques leave opportunities for novel methods: more powerful, more efficient and especially cheaper. Whereas the most popular techniques require sophisticated optical equipement, the use of a diffractive solution makes possible the use of low cost equipment combined with a powerful intelligent digital image-processing. The aim of this study is, on the one hand, to demonstrate the feasibility of a multiview principle dealing with phase retrieval of an unknown beam and on the other, to design an experimental setup that is able to determine the phase map from a small number of captured diffraction patterns. We propose a method, called here ``multi-illumination'', for extracting this phase-information with the aid of a spatial light modulator which produces a range of different illuminating beams. This method involves a digital image-processing based on the Iterative Fourier/Fresnel Transform Algorithm (IFTA) principle. Two versions are developped: the first using images grabbed in a coherent imaging system, the second works with diffraction patterns obtained in a double Fresnel/Fourier setup. The capacities of the algorithm are verified both in extensive digital simulations and in an experimental setup built up with a SLM and a CCD syncronously managed by a specifically developped software

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Ferragut, Romain. "Etude des circuits de commande assurant la compatibilité électromagnétique des variateurs de lumière utilisant des interrupteurs à grille isolée : application aux MBS." Tours, 2003. http://www.theses.fr/2003TOUR4015.

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Abstract:

L'utilisation de MOS ou d'IGBT dans les variateurs de lumière permet d'assurer la CEM par contrôle des commutations. Le travail présenté ici concerne l'étude des commandes permettant de réduire les perturbations émises tout en conservant des pertes acceptables. Un modèle comportemental de MBS permettant l'analyse de l'influence des paramètres électriques sur les commutations ainsi que sur les perturbations électromagnétiques générées est tout d'abord décrit. Une méthode de dimensionnement des commandes classiques de type R-C est ensuite présentée. Performances et limites des commandes classiques sont déterminées et un nouveau circuit de commande est finalement proposé. Celui-ci assure des commutations peu perturbatrices de manière simple et fiable grâce à un contrôle en courant du composant. La sensibilité aux dispersions de paramètres se trouve ainsi diminuée permettant la réalisation industrielle de variateurs de lumière CEM d'une puissance de 500W sans utilisation de filtre secteur.

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Philippe, Auguste Kenny Robert. "Caractérisation et mise en oeuvre des matériaux en vue de la réalisation de modulateurs à base de nouveaux polymères électro-optiques." Nantes, 2012. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=67d3c360-b97a-40cc-b00b-7b5bd6041193.

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Abstract:

Les polymères électro-optiques (EO) présentent un très grand potentiel pour la réalisation de modulateurs optiques de large bande passante et à faible signal de commande, grâce notamment à une meilleure adaptation de vitesse de phase entre ondes hyperfréquence et optique d’une part et à un coefficient EO élevé d’autre part. Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet ANR "ModPol" visant à réaliser des modulateurs optiques à large bande passante à base de polymères EO stables dans le temps. L’étude a porté sur deux volets du projet, la caractérisation des propriétés hyperfréquences des polymères pouvant être utilisés comme matériaux de gaine et de coeur de guides optiques d’une part et l'orientation des chromophores dans les matériaux polymères actifs d’autre part. Ces études ont été respectivement menées à l'IEMN et à l'IETR. Quelques structures optiques et hyperfréquences ont aussi été simulées à l’aide des logiciels HFSS et OptiBPM afin d'apporter des éléments de conception concrets de modulateurs EO de type Mach- Zehnder. En ce qui concerne le premier volet, à partir de la mesure des paramètres S de lignes coplanaires réalisées sur des substrats recouverts de polymères, un logiciel d’extraction spécifiquement développé permet de déterminer la permittivité et la tangente de pertes de ces derniers, ce jusqu’à 60 GHz. Les échantillons test sont alors préparés dans des conditions de fabrication très proches de celles de modulateurs, et l'orientation des chromophores est effectuée soit par effet Corona soit par électrodes de contact. Pour s’affranchir des multiples contraintes sur le choix des matériaux de gaine, un procédé de réalisation de guides plans avec un solvant unique a été mis au point. Un coefficient EO jusqu’à 28 pm/V a pu être mesuré sur un guide plan optique tri-couche
Great interest is devoted to electro-optic (EO) polymers since they allow the fabrication of optical modulators exhibiting high modulation bandwidth and low drive signal. These characteristics are mainly related to a better velocity match between microwave and optical signals as well as a high EO coefficient. The work hereby reported is part of the national funded project "ModPol" aiming to fabricate high modulation bandwidth integrated optics modulators based on long-lasting EO polymers. The work mainly covered two subjects, on one hand the characterization of the microwave properties of polymers, both cladding and core dedicated ones, and on the other hand the chromophore orientation in the active polymers. These studies have been made in IEMN and IETR, respectively. Some modelling of optical and microwave guiding structures have also been completed using HFSS and OptiBPM softwares in order to give an insight into the design of Mach-Zehnder optical modulators. Concerning the first topic, specifically developed software is used in order to determine the microwave characteristics (permittivity and loss tangent) from the S-parameter measurement of microwave coplanar lines fabricated on polymers under investigation. These characteristics have been so obtained for about ten of different polymers up to 60 GHz. Test samples are then fabricated in almost real modulator fabrication conditions and polymer poling is made using either Corona or contact electrode method. A simplified fabrication process has been developed in order a unique solvent to be used for all the different films composing the optical waveguide. An EO coefficient of 28 pm/V has been measured in an optical plan waveguide configuration

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Thibault, Xavier. "Étude et évaluation de systèmes de communication optique dans les multiprocesseurs à haut degré de parallélisme." Toulouse, ENSAE, 1989. http://www.theses.fr/1989ESAE0005.

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Abstract:

Le développement de calculateurs parallèles à très grand nombre de processeurs se heurte au problème physique des liaisons de transmission entre les processeurs. Dans cette thèse, on étudie les possibilités offertes par l'optique pour résoudre ce problème. L'étude des systèmes optiques montre les capacités de cette technologie à réaliser des réseaux de type crossbar où n'importe quelle paire de processeurs peut être connectée. Les caractéristiques intrinsèques des réseaux optiques supplantent celles des réseaux électroniques, aussi bien en nombre de processeurs connectés qu'en débit d'information. Une maquette de démonstration baptisée milord illustre un reseau de communication optique en espace libre servant à faire communiquer 16 microprocesseurs de type transputer. Les caractéristiques d'un tel système sont analysées, plus particulièrement le temps de programmation du réseau. La relative lenteur de commutation de voies optiques nous conduit à proposer des stratégies qui utilisent le concept de reconfiguration. Les programmes exploités dans ce contexte sont découpés en phases séquentielles séparées par des points de reconfiguration de l'interconnexion des processeurs. Une analyse des différents composants optiques existants ou probables dans un avenir proche nous conduit à définir les principales caractéristiques de futurs systèmes de communication.

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Baril, Alexandre. "Prototype d'éclairage intelligent aux DELs avec un modulateur lumineux." Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27580.

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Abstract:

Avec la venue des lampes aux DELs sur le marché de l'éclairage, une forte tendance pour un éclairage plus efficace, efficient et dirigé est apparue. Le projet se positionne à l'avant garde de cette tendance en développant un prototype de démonstration pour faire l'évaluation de nouveaux algorithmes d'éclairage intelligent. Le coeur du prototype de démonstration est un modulateur lumineux aux cristaux liquides récemment développé pour ouvrir les faisceaux lumineux émis par les DELs. Ces modules sont contrôlés par des signaux électriques et possèdent une plage de fonctionnement très linéaire. Cette propriété permet d'envisager le développement d'applications d'éclairage intelligent en boucle fermée avec une caméra comme capteur. L'utilisation de la vision numérique est une avenue prometteuse pour le développement d'application intelligente. Le prototype de démonstration développé inclut une source de lumière DEL haute puissance, le modulateur lumineux aux cristaux liquides, une caméra et toute l'électronique nécessaire pour implanter une fonctionnalité de boucle fermée par vision numérique.
Since the massive invasion of LED lighting over the illumination market, a clear trend of need appeared for a more efficient and targeted lighting. The project leads this trend by developing an evaluation board to test smart lighting applications with a new liquid crystal light modulator recently developed for broadening LED light beams. These modulator are controlled by electricals signals and they are characterised by a very linear working zone. This feature allows the implementation of a closed loop control with a sensor feedback. We show that the use of computer vision is a promising opportunity for closed loop control. The developed evaluation board integrates the liquid crystal modulator, a camera, a LED light source and all the required electronics to implement a closed loop control with a computer vision algorithm.

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Bardinal, Véronique. "Conception, élaboration sous contrôle optique et caractérisation de modulateurs à microcavité Fabry-Perot." Phd thesis, INSA de Toulouse, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00147274.

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Abstract:

Cette étude porte sur la conception, l'élaboration sous contrôle optique et la caractérisation de modulateurs Fabry-Pérot en multicouches (Ga, Al)As. Ces dispositifs sont destinés à être utilisés comme portes optiques à 885 nm dans une architecture tout-optique. Après avoir exposé les contraintes imposées à ces composants par l'application visée, nous rappelons les notions de base nécessaires à la compréhension et au calcul du comportement optique de ces résonateurs. Nous discutons la capacité à assurer la fonction de modulation et les conditions de fonctionnement de ces dispositifs, directement liées aux propriétés optiques non-linéaires des semi-conducteurs sous excitation optique et électrique. Nous montrons que l'obtention de bonnes performances de modulation exige une grande maîtrise dans l'élaboration des structures, notamment dans les épaisseurs des couches constituantes dont la précision doit être inférieure à 1%. Dans un second temps, nous décrivons la technique d'épitaxie par jets moléculaires assortie des conditions expérimentales utilisées pour l'élaboration de ces composants. Après avoir mis en évidence la nécessité de disposer d'un moyen de contrôle en temps réel des épaisseurs déposées pour assurer la précision requise, nous présentons la technique de réflectométrie dynamique accordable développée dans ce but: principe, montage et caractéristiques. En particulier, nous montrons comment l'utilisation originale d'une source accordable permet de garantir la précision du contrôle optique par sélection des longueurs d'onde expérimentales optimales déterminées par un calcul préalable. Nous développons alors l'étude menée à l'aide de cette technique sur la caractérisation de la dispersion des indices optiques des alliages (Ga,Al)As à la température d'épitaxie et sur la croissance de réflecteurs de Bragg et de modulateurs Fabry-Pérot. Nous présentons ensuite les caractérisations des structures élaborées qui montrent que la précision requise sur les épaisseurs déposées est atteinte et que la modulation de la réflectivité est effectivement obtenue à la longueur d'onde de résonance visée. Nous concluons sur les perspectives d'amélioration de ces performances

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Chretien, Jacques. "Développement de micro-modulateurs électro-optiques à base de matériaux à coefficients géants." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2014/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour but de développer de nouveaux procédés de fabrication dansle cadre de la réalisation de composants électro-optiques basés sur l’utilisation dematériaux à coefficients géants.A travers le développement de procédés de mises en forme inovants, différentsaspects théoriques et expérimentaux ont été abordés notamment avec la mise enplace d’un procédé de repolarisation dédié au Niobate de Strontium Baryum
The objective of this thesis is to develop new manufacturing processes within theframework of the realization of electro-optical components based on specifics materialswith giant electro-opticals coefficients.Through the development of inovative methods, various theoretical and experimentalaspects were addressed, in particular through the implementation of a repolarizationprocess dedicated to Strontium Barium Niobate

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Mallart, Emmanuel. "Modulateur acoustooptique de lumière blanche adapté à la vidéoprojection grand écran." Valenciennes, 1989. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/67649b4c-ab99-4a6c-926d-9e0c90f32b3e.

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Abstract:

Présentation d'un modulateur de lumière blanche (lampes a arc xénon) base sur l'interaction acoustooptique dans le but de réaliser un vidéoprojecteur grand écran. Pour obtenir une grande surface d'image et donc une grande surface d'interaction, il a été choisi d'affecter une modulation "multilignes" (lignes de l'image en parallèle). Deux solutions sont présentées basées sur l'interaction isotrope et anisotrope dans le paratellurite (TeO2), milieu aux caractéristiques acoustooptiques remarquables. Les signaux primaires nécessaires a la synthèse trichromatique de l'image sont générés par le modulateur à l'aide d'un signal acoustique comportant trois fréquences porteuses.

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Gautier, Pascal. "Gels anisotropes à matrice nématique : étude des propriétés et des stsructures." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20050.

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Abstract:

Les gels anisotropes, constitues par une phase cristal liquide nematique orientee et par un reseau de polymere tridimensionnel reticule, sont susceptibles de commuter d'un etat transparent a un etat diffusant sous l'effet d'un champ electrique. Le reseau de polymere est realise par photopolymerisation de diacrylates ou de dimethacrylates mesomorphes sous des conditions telles que le melange binaire monomere-cristal liquide forme une phase cristal liquide. Le diagramme d'equilibre peut etre predit par la loi de schroeder-van laar. Le suivi de la polymerisation par spectroscopie infrarouge a permis de determiner les caracteristiques de la cinetique de photopolymerisation des monomeres en solution dans un nematique. La reversibilite des caracteristiques electrooptiques est assuree lorsque le taux de reticulation du gel est suffisamment eleve. Le reseau de polymere mais egalement la fraction de monomeres n'ayant pas reagi modifie certaines proprietes du cristal liquide comme le parametre d'ordre ou la transition nematique-isotrope. L'etude des structures du gel a ete realisee par diffusion neutronique et par diffusion de lumiere. Elle met en evidence que le reseau de polymere est constitue par des plans plus ou moins interconnectes et orientes parallelement au directeur du nematique. Ces plans forment des cavites cylindriques confinant ainsi le nematique. Des correlations entre la structure des gels et certaines caracteristiques electrooptiques ont ete etablies.

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Chen, Chii-Chang. "Etude des variations de phase de modulateurs optiques intégrés à base de LiNbO3 induites par ablation laser." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2034.

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Abstract:

Cette thèse se situe dans le cadre des télécommunications optiques appliquées aux réseaux locaux. Elle s'applique plus particulièrement aux transmissions bidirectionnelles impliquant une source lumineuse installée au niveau du central. Le but de cette étude est de réaliser le miroir électro-optique de type Mach-Zehnder replié installé chez abonné caractérisé par son indépendance à l'état de polarisation de la lumière incidente lors de la propagation dans la fibre optique monomode de transmission. Les dispositifs sont réalisés à partir de cristaux de niobate de lithium dont l axe de propagation est orienté selon l'axe optique Z. L'indépendance par rapport à l'état de polarisation est possible si les longueurs des bras du modulateur sont strictement identiques. Cependant la fabrication des deux bras de longueur identiqùe est très difficile à contrôler expérimentalement, générant ainsi une différence de phase entre les modes TE ef TM. Cette thèse propose l'étude des variations de phase induite par ablation Laser excimère de la surface du guide d'onde optique. Il s'agit de modifier l'indice effectif du mode se propageant dans un des bras sur une longueur suffisante pour compenser l'écart de phase produit par la différence de longueur statique entre les bras. On applique ensuite les résultats issus de cette méthode sur un coupleur directionnel pour modifier ou corriger le taux de couplage d'un tel dispositif
This thesis deals with optical fiber telecommunication systems applied to local area networks. The system allows a bidirectional transmission using only one optical source installed in the distribution canter. The aim of this thesis is to realize a polarization-independent Mach-Zehnder interferometer working as a reflecting modulator at the subscriber and receiver-emitter. The modulators are integrated in a Z-propagation LiNbO3 crystal. The polarization-independent behavior can be obtained if the lengths of the bath arms of the modulator are strictly equal. However, identical lengths of the arms are difficult to obtain with the fabrication process, and small errors can induce an additional phase term in the electro-optic responses of the TE- and TM-modes. The solution proposed in this thesis uses excimer laser ablation applied on the surface of one waveguide arm of the modulator in order to achieve an accurate phase bias trimming. This method modifies the effective index on a section of waveguide resulting in the matching of the phase difference between the TE- and TM-modes produced by the fabrication process. We have also applied the results obtained by the laser ablation method to a directional coupler in order to modify or correct the mode coupling length of the coupler

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Rouifed, Mohamed Saïd. "Modulateurs à base de puits quantiques Ge/SiGe pour la photonique sur silicium." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112178/document.

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Abstract:

La photonique silicium est un domaine de recherche en pleine expansion depuis quelques années. Elle est envisagée comme une solution prometteuse pour le remplacement des interconnexions électriques par des liens optiques. A terme, l’intégration de l’optique et de l’électronique sur les mêmes puces doit permettre une augmentation des performances des circuits intégrés, et ainsi proposer des composants à hautes performances et à bas coût. Dans ce contexte, les travaux menés durant ma thèse ont porté plus spécifiquement sur l’étude de la modulation optique autour de la bande interdite directe et à température ambiante des structures à puits quantiques Ge/SiGe, par effet Stark confiné quantiquement (ESCQ). Des simulations électriques et optiques ont été menées pour concevoir un modulateur fonctionnant à la longueur d’onde de 1.3μm. La fabrication et la caractérisation de ce dispositif a permis de démontrer une modulation efficace autour de 1.3μm avec des taux de modulation atteignant 6 dB avec un dispositif de 50 µm de long. Le second objectif de mon travail a été de concevoir un modulateur intégré sur une plateforme SOI, bénéficiant de structures passives performantes et compactes. La démonstration de l’ESCQ sur une structure à puits quantique Ge/SiGe épitaxiée sur un substrat homogène de 360 nm a ouvert la voie à cette intégration. Des simulations ont été menées pour démontrer la possibilité de réaliser un couplage vertical évanescent entre un guide optique SOI et la structure Ge/SiGe, et pour évaluer les performances de ce dispositif. Un procédé technologique de fabrication a ensuite été défini et toutes les étapes ont été optimisées pour la réalisation du modulateur intégré avec les guides d’onde. Principalement six étapes de lithographies électroniques, et quatre étapes de gravure sont nécessaires. Les résultats préliminaires obtenus avec ces dispositifs sont présentés. Les perspectives de ce travail de thèse concernent la réalisation de circuits intégrés photoniques complexes, intégrant modulateurs, photodétecteurs et structures passives sur le même circuit
Silicon photonics has generated a great interest for several years, for applications from long-haul optical telecommunication to intra-chip interconnects. The ultimate integration of optics and electronics on the same chip would allow an increase of the integrated circuit performances at low cost. In this context, the work done during my Ph.D is focused on the study of optical modulation around the direct bandgap of Ge/SiGe quantum well structures, at room temperature, by Quantum Confined Stark effect (QCSE). Electrical and optical simulations have been used to design a modulator operating at 1.3μm. Such device has been fabricated and characterized, demonstrating an extinction ratio up to 6 dB using a 50 µm-long structure. The second objective of my work was to design and demonstrate a modulator integrated on SOI waveguide. The demonstration of an efficient QCSE in Ge/SiGe quantum wells grown on the top of a 360nm homogeneous virtual substrate has paved the way for such integration. Simulations were conducted to demonstrate the feasibility of an evanescent vertical coupling between an SOI optical waveguide and a Ge/SiGe active region and to evaluate the performance of this device. A technological process has then been proposed to fabricate the devices. All steps have been optimized for the fabrication of the modulator integrated with the waveguides. Mainly six electronic beam lithography and four etching steps were used. Preliminary experimental results obtained with such component are presented. This work paves the way to the demonstration of complex photonic integrated circuits, including modulators, photodetectors and passive structures on the same chip

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Zhalehpour, Sasan, and Sasan Zhalehpour. "High speed optical communications in silicon photonics modulators." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38102.

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Abstract:

Les communications optiques basées sur la photonique sur silicium (SiP) sont au centre des récents efforts de recherche pour le développement des futures technologies de réseaux optiques à haut débit. Dans cette thèse, nous étudions le traitement numérique du signal (DSP) pour pallier aux limites physiques des modulateurs Mach-Zehnder sur silicium (MZM) opérés à haut débit et exploitant des formats de modulation avancés utilisant la détection cohérente. Dans le premier chapitre, nous présentons une nouvelle méthode de précompensation adaptative appelée contrôle d’apprentissage itératif par gain (G-ILC, aussi utilisé en linéarisation d’amplificateurs RF) permettant de compenser les distorsions non-linéaires. L’adaptation de la méthode G-ILC et la précompensation numérique linéaire sont accomplies par une procédure « hardware-in-the-loop » en quasi-temps réel. Nous examinons différents ordres de modulation d’amplitude en quadrature (QAM) de 16QAM à 256QAM avec des taux de symboles de 20 à 60 Gbaud. De plus, nous combinons les précompensations numériques et optiques pour contrevenir surmonter les limitations de bande-passante du système en régime de transmission haut débit. Dans le second chapitre, inspiré par les faibles taux de symbole du G-ILC, nous augmentons la vitesse de transmission au-delà de la limite de bande-passante du système SiP. Pour la première fois, nous démontrons expérimentalement un record de 100 Gbaud par 16QAM et 32QAM en transmission consécutive avec polarisation mixte. L’optimisation est réalisée sur le point d’opération du MZM et sur la DSP. Les performances du G-ILC sont améliorées par égalisation linéaire à entrées/sorties multiples (MIMO). Nous combinons aussi notre précompensation non-linéaire innovante avec une post-compensation. Par émulation de la polarisation mixte, nous réalisons un taux net de 833 Gb/s avec 32QAM au seuil de correction d’erreur (FEC) pour une expansion en largeur de bande de 20% et 747 Gb/s avec 16QAM (une expansion en largeur de bande de 7% du FEC). Dans le troisième chapitre, nous démontrons expérimentalement un algorithme de précompensation numérique basé sur une table de consultation (LUT) unidimensionnelle pour compenser les non-linéarités introduites à l’émetteur, e.g. réponse en fréquence non-linéaire du MZM en silicium, conversion numérique-analogique et amplificateur RF. L’évaluation est réalisée sur un QAM d’ordre élevé, i.e. 128QAM et 256QAM. Nous examinons la diminution en complexité de la LUT et son impact sur la performance. Finalement, nous examinons la généralisation de la méthode de précompensation proposée pour des jeux de données différents des données d’apprentissage de la table de consultation.
Les communications optiques basées sur la photonique sur silicium (SiP) sont au centre des récents efforts de recherche pour le développement des futures technologies de réseaux optiques à haut débit. Dans cette thèse, nous étudions le traitement numérique du signal (DSP) pour pallier aux limites physiques des modulateurs Mach-Zehnder sur silicium (MZM) opérés à haut débit et exploitant des formats de modulation avancés utilisant la détection cohérente. Dans le premier chapitre, nous présentons une nouvelle méthode de précompensation adaptative appelée contrôle d’apprentissage itératif par gain (G-ILC, aussi utilisé en linéarisation d’amplificateurs RF) permettant de compenser les distorsions non-linéaires. L’adaptation de la méthode G-ILC et la précompensation numérique linéaire sont accomplies par une procédure « hardware-in-the-loop » en quasi-temps réel. Nous examinons différents ordres de modulation d’amplitude en quadrature (QAM) de 16QAM à 256QAM avec des taux de symboles de 20 à 60 Gbaud. De plus, nous combinons les précompensations numériques et optiques pour contrevenir surmonter les limitations de bande-passante du système en régime de transmission haut débit. Dans le second chapitre, inspiré par les faibles taux de symbole du G-ILC, nous augmentons la vitesse de transmission au-delà de la limite de bande-passante du système SiP. Pour la première fois, nous démontrons expérimentalement un record de 100 Gbaud par 16QAM et 32QAM en transmission consécutive avec polarisation mixte. L’optimisation est réalisée sur le point d’opération du MZM et sur la DSP. Les performances du G-ILC sont améliorées par égalisation linéaire à entrées/sorties multiples (MIMO). Nous combinons aussi notre précompensation non-linéaire innovante avec une post-compensation. Par émulation de la polarisation mixte, nous réalisons un taux net de 833 Gb/s avec 32QAM au seuil de correction d’erreur (FEC) pour une expansion en largeur de bande de 20% et 747 Gb/s avec 16QAM (une expansion en largeur de bande de 7% du FEC). Dans le troisième chapitre, nous démontrons expérimentalement un algorithme de précompensation numérique basé sur une table de consultation (LUT) unidimensionnelle pour compenser les non-linéarités introduites à l’émetteur, e.g. réponse en fréquence non-linéaire du MZM en silicium, conversion numérique-analogique et amplificateur RF. L’évaluation est réalisée sur un QAM d’ordre élevé, i.e. 128QAM et 256QAM. Nous examinons la diminution en complexité de la LUT et son impact sur la performance. Finalement, nous examinons la généralisation de la méthode de précompensation proposée pour des jeux de données différents des données d’apprentissage de la table de consultation.
Optical communications based on silicon photonics (SiP) have become a focus of the recent research for future high speed optical network technologies. In this thesis, we investigate digital signal processing (DSP) approaches to combat the physical limits of SiP Mach-Zehnder modulators (MZM) driven at high baud rates and exploiting advanced modulation formats with coherent detection. In the first section, we present a novel adaptive pre-compensation method known as gain based iterative learning control (G-ILC, previously used in RF amplifier linearization) to overcome nonlinear distortions. We experimentally evaluate the G-ILC technique. Adaptation of the G-ILC, in combination with linear digital pre-compensation, is accomplished with a quasireal- time hardware-in-the-loop procedure. We examine various orders of quadrature amplitude modulation (QAM), i.e., 16QAM to 256QAM, and symbol rates, i.e., 20 to 60 Gbaud. Furthermore, we exploit joint digital and optical linear pre-compensation to overcome the bandwidth limitation of the system in the higher baud rate regime. In the second section, inspired by lower symbol rate G-ILC results, we push the baud rate beyond the bandwidth limit of the SiP system. For the first time, we experimentally report record-breaking 16QAM and 32QAM at 100 Gbaud in dual polarization back-to-back transmission. The optimization is performed on both MZM operating point and DSP. The G-ILC performance is improved by employing linear multiple input multiple output (MIMO) equalization during the adaptation. We combine our innovative nonlinear pre-compensation with post-compensation as well. Via dual polarization emulation, we achieve a net rate of 833 Gb/s with 32QAM at the forward error correction (FEC) threshold for 20% overhead and 747 Gb/s with 16QAM (7% FEC overhead). In the third section, we experimentally present a digital pre-compensation algorithm based on a one-dimensional lookup table (LUT) to compensate the nonlinearity introduced at the transmitter, e.g., nonlinear frequency response of the SiP MZM, digital to analog converter and RF amplifier. The evaluation is performed on higher order QAM, i.e., 128QAM and 256QAM. We examine reduction of LUT complexity and its impact on performance. Finally, we examine the generalization of the proposed pre-compensation method to data sets other than the original training set for the LUT.
Optical communications based on silicon photonics (SiP) have become a focus of the recent research for future high speed optical network technologies. In this thesis, we investigate digital signal processing (DSP) approaches to combat the physical limits of SiP Mach-Zehnder modulators (MZM) driven at high baud rates and exploiting advanced modulation formats with coherent detection. In the first section, we present a novel adaptive pre-compensation method known as gain based iterative learning control (G-ILC, previously used in RF amplifier linearization) to overcome nonlinear distortions. We experimentally evaluate the G-ILC technique. Adaptation of the G-ILC, in combination with linear digital pre-compensation, is accomplished with a quasireal- time hardware-in-the-loop procedure. We examine various orders of quadrature amplitude modulation (QAM), i.e., 16QAM to 256QAM, and symbol rates, i.e., 20 to 60 Gbaud. Furthermore, we exploit joint digital and optical linear pre-compensation to overcome the bandwidth limitation of the system in the higher baud rate regime. In the second section, inspired by lower symbol rate G-ILC results, we push the baud rate beyond the bandwidth limit of the SiP system. For the first time, we experimentally report record-breaking 16QAM and 32QAM at 100 Gbaud in dual polarization back-to-back transmission. The optimization is performed on both MZM operating point and DSP. The G-ILC performance is improved by employing linear multiple input multiple output (MIMO) equalization during the adaptation. We combine our innovative nonlinear pre-compensation with post-compensation as well. Via dual polarization emulation, we achieve a net rate of 833 Gb/s with 32QAM at the forward error correction (FEC) threshold for 20% overhead and 747 Gb/s with 16QAM (7% FEC overhead). In the third section, we experimentally present a digital pre-compensation algorithm based on a one-dimensional lookup table (LUT) to compensate the nonlinearity introduced at the transmitter, e.g., nonlinear frequency response of the SiP MZM, digital to analog converter and RF amplifier. The evaluation is performed on higher order QAM, i.e., 128QAM and 256QAM. We examine reduction of LUT complexity and its impact on performance. Finally, we examine the generalization of the proposed pre-compensation method to data sets other than the original training set for the LUT.

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Razzak, Mustapha. "Commutateur optique 3D à cristal liquide ferroélectrique pour le routage de canaux optiques WDM." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN10032.

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Abstract:

L'introduction de fonctions de gestion optiquement transparentes dans les réseaux de transport à fibre optique repose sur des dispositifs "tout-optique" permettant la protection, le brassage et l'insertion/extraction dynamique de canaux optiques qui ont pour fonction centrale la commutation optique de forte capacité. Dans ce contexte, ce travail expose l'étude, la modélisation et l'implantation d'un commutateur optique spatial en espace libre permettant une connectivité massive entre fibres optiques monomodes. L'élément clé du dispositif est un déflecteur holographique à cristal liquide ferroélectrique qui agit d'une manière insensible à la polarisation avec un temps de reconfiguration de 100 æs. La souplesse de l'holographie permet ici d'étudier de nouvelles fonctionnalités comme la commutation multi-voies ou de bandes spectrales. Ce travail est illustré par la réalisation expérimentale d'un commutateur 1x14 voies testé et validé dans un système de transmission optique modulé à 10 Gbit/s.

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Sarraute, Jean-Maxime. "Transmetteurs optiques modulés directement pour les liens optiques haut débit courte distance." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/31751.

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Abstract:

"Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Télécom ParisTech, Paris, France"
L’échange d’informations est devenu une question de première importance et les systèmes optiques leur réponse. En effet, ils permettent de proposer des liens de communication pouvant contenir un flux toujours grandissant de données. Si le développement des liaisons intercontinentales reste au centre de toutes les attentions, la question de la connexion de réseaux plus modestes n’est pas à négliger, tant les notions de centre de données ou de stockage sur le « nuage » prennent de l’ampleur. En particulier, la longueur du lien de transmission joue un rôle central dans la question du coût énergétique. En effet, si pour couvrir de grandes distances, les réseaux optiques doivent se munir de structures robustes, capables de juguler ce flot, les liens courte distance peuvent quant à eux se dispenser de ces éléments onéreux. Pour répondre à ces besoins, cette thèse aborde la problématique des diodes lasers à modulation directe (DML) lesquelles figurent parmi les concurrents les plus incontournables pour les liens courte distance. Ces émetteurs de petite taille brillent notamment par leur faible coût ainsi que par leur facilité d’implémentation dans une chaine de transmission optique et une consommation énergétique - par bits transmis – plus faible que les transmetteurs exploitant la modulation externe. Néanmoins, la modulation directe de la lumière impacte fortement la bande passante de transmission et par conséquent le débit binaire maximal atteignable. Dans cette thèse, nous proposons d’explorer de nouvelles architectures de DMLs à capacité de transmission augmentée compatibles avec des débits supérieurs à 50 Gbps. Dans ce but, deux axes d’étude ont été privilégiés. Le premier repose sur une nouvelle structure DML exploitant des effets non-linéaires combinés comme le levier de gain et l’injection optique. Les simulations révèlent d’excellents résultats avec des bandes passantes prometteuses > 85 GHz et un diagramme de l’œil toujours ouvert à 40 Gbps. De plus, il est démontré que l’utilisation conjointe du levier de gain et de l’injection optique renforce la résistance aux phénomènes de compression du gain et de dérive de fréquence (chirp) garantissant ainsi une utilisation stable du DML dans un système de transmission. Le deuxième axe de la thèse se polarise sur l’étude de transmetteurs dont le volume de cavité se rapproche de la limite de diffraction. Les résultats montrent que le contrôle de l’émission spontanée est un élément vital pour diminuer substantiellement les puissances consommées tout en conservant une bonne dynamique de modulation. Le seuil optique étant atteint avant que le milieu ne soit totalement inversé (seuil électrique), les niveaux de courants de polarisation utilisés sont très faibles, typiquement <1 mA. Pour des dimensions de cavités proches de celles des structures verticales à émission par la surface (VCSELs), des bandes passantes de plus de 60 GHz sont obtenues. En transmission, les mésolasers apparaîssent comme les meilleurs candidats pour la modulation directe avec des diagrammes de l’œil permettant une décision à plus de 50 Gbps pour un courant de 6 mA. Lorsque le volume de cavité devient inférieur à la limite de diffraction (nanolaser), l’émetteur optique ne permet plus de conserver une dynamique de modulation efficace et une transmission compétitive. Couplés aux techniques de traitement de signal déjà employées pour la modulation directe, ce travail montre que les nouveaux composants DML susmentionnés possèdent des capacités d’opération exaltées (> 50 Gbps) ce qui en font d’excellents candidats pour les liens courte distance.
Development of ultrafast chips operating at speeds exceeding 100 Gbps is of paramount importance for increasing the transmission capacity of fiber-based networks, directly impacting G5 wireless networks, internet, local area networks, metropolitan area networks, and long-haul backbones, thus bringing closer the concept of networked society. Although complex modulation formats combined with digital signal post-processing are usually preferred to reach ultra-high modulation bandwidth, the long latency introduced by electronic processing results in a severe communication bottleneck. To this end, direct-detection systems implemented with directly modulated semiconductor lasers remain promising candidates as sources of high-speed intensity modulated signals thanks to their low-cost, well-established fabrication, compactness and most importantly their low energy consumption - by transmitted bits – much lower than transmitters using external modulation of light. In order to improve the performance and capacity of optical networks, it is necessary to enhance the modulation efficiency and 3-dB electro-optical bandwidth of optical transmitters without increasing their intensity noise and inducing excessive frequency chirp as well as intrinsic parasitic effects driven by nonlinear gain suppression or carrier transport delay. In order to improve the modulation characteristics, this PhD thesis explores new architectures of directly modulated lasers with increased transmission capacities compatible with high-speed operations at 50 Gbps and beyond. For this purpose, we first study a new DML exploiting combined non-linear effects such as gain lever and optical injection. Simulations reveal excellent results with promising bandwidths> 85 GHz and an eye diagram still open at 40 Gbps. In addition, it is demonstrated that the joint use of the gain lever and the optical injection greatly enhances the resistance to the gain compression and strongly lowers the frequency chirping making such a DML highly robust in a transmission system environment. The second axis of the thesis is focused on the modulation dynamics of optical transmitters whose cavity volume is closer to the diffraction limit. In such lasers in which the spontaneous emission rate is strongly enhanced, the optical threshold occurs before themedium is totally inverted (electrical threshold e.g. clamping condition). As a consequence, simulations show that nanolasers with cavity volumes below the diffraction limit can operate with extremely low injected currents (<<1 mA) which is desirable for reducing power consumption however without great performance at high-speeds. On the contrary, mesolasers with cavity sizes similar to that of surface-emitting vertical structures (VCSELs) are found to be the best candidates for high-speed operation with 3-dB electro-optics bandwidths as large as 60 GHz and an eye diagram allowing a decision at 50 Gbps for a current of 6 mA. Coupled with the signal processing techniques already employed for direct modulation, this work shows that the aforementioned directly modulated lasers have exalted operating capabilities (>50 Gbps) making them excellent candidates for short-reach communications.

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Angermaier, Jérémie. "Modulateur à réseau de Bragg intégré sur silicium pour les télécommunications dans les centres de données et leurs applications." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27086.

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Abstract:

Récemment, beaucoup d’efforts ont été investis afin de développer des modulateurs sur silicium pour les télécommunications optiques et leurs domaines d’applications. Ces modulateurs sont utiles pour les centres de données à courte portée et à haut débit. Ainsi, ce travail porte sur la caractérisation de deux types de modulateurs à réseau de Bragg intégré sur silicium comportant une jonction PN entrelacée dont le but est de réaliser une modulation de la longueur d’onde de Bragg par le biais de l’application d’un tension de polarisation inverse réalisant une déplétion des porteurs au sein du guide d’onde. Pour le premier modulateur à réseau de Bragg, la période de la jonction PN est différente de celle du réseau de Bragg tandis que le deuxième modulateur à réseau de Bragg a la période de sa jonction PN en accord avec celle du réseau de Bragg. Ces différences apporteront un comportement différent du modulateur impliquant donc une transmission de données de qualité différente et c’est ce que nous cherchons à caractériser. L’avantage de ce modulateur à réseau de Bragg est qu’il est relativement simple à designer et possède un réseau de Bragg uniforme dont on connaît déjà très bien les caractéristiques. La première étape dans la caractérisation de ces modulateurs fut de réaliser des mesures optiques, uniquement, afin de constater la réponse spectrale en réflexion et en transmission. Par la suite, nous sommes passé par l’approche usuelle, c’est à dire en réalisant des mesures DC sur les modulateurs. Ce mémoire montre également les résultats pratiques sur le comportement des électrodes et de la jonction PN. Mais il rend compte également des résultats de la transmission de données de ces modulateurs par l’utilisation d’une modulation OOK et PAM-4 et permet de mettre en évidence les différences en terme d’efficacité de modulation de ces deux modulateurs. Nous discutons alors de la pertinence de ce choix de design par rapport à ce que l’on peut trouver actuellement dans la littérature.
Recently, much effort has been invested to develop silicon modulators for optical telecommunications and their application areas. These modulators are useful for data centers and short-range high capacity links. Thus, this work focuses on the characterization of two types of integrated Bragg grating modulators on silicon waveguide and having an interleaved PN junction whose goal is to achieve a modulation of the Bragg wavelength through the application of an reverse bias voltage creating a carrier depleted region in the waveguide. For the first integrated Bragg grating modulator, the period of the PN junction is not matched to the Bragg grating period while the second integrated Bragg grating modulator has the PN junction matched to the Bragg grating period. This difference brings a different behaviour of the modulator thus resulting in a different quality of data that we seek to characterize. The advantage of this Bragg grating modulator is that it is relatively simple to design and has a uniform Bragg grating which has well known characteristics. The first step in the characterization of these modulators was making optical measurements, only to see the spectral response in reflection and transmission. Afterwards, we went through the usual approach, i.e by making DC measurements on the modulators. This thesis shows the practical results on the behaviour of the electrodes and the PN junction. And it also reports the results of the data transmission of these modulators by using an OOK modulation and PAM-4 modulation highlighting the differences in terms of modulation efficiency of these two modulators. We then discuss the relevance of this design choice compared to what we can currently find in the literature.

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Landon, Sébastien. "Micro- et nano-usinage par laser à impulsions ultracourtes : amélioration de procédés par des méthodes tout optique." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719223.

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Abstract:

La technique d'usinage par impulsions laser femtosecondes possède de nombreux avantages du fait des spécificités physique de l'interaction laser/matière en mode ultra-bref et est donc susceptible d'intéresser le monde industriel. Néanmoins elle présente aussi certaines limitations, principalement en terme de flexibilité et de productivité, limitant l'accès à ce marché. Pour repousser ces limites, nous proposons d'adjoindre des techniques de contrôle du faisceau, à la fois en taille, et plus généralement en forme, exploités par ailleurs dans d'autres domaines scientifiques (pincettes optiques notamment). Ces techniques reposent sur l'utilisation de modulateurs spatiaux de lumière (SLM). Deux solutions sont proposées : la modulation d'amplitude en configuration d'imagerie, et la modulation de phase pure en configuration de Fourier. Le formalisme, les différentes problématiques et la mise en oeuvre de ces deux techniques au sein d'une station de travail prototype que nous avons développée sont présentés. Enfin, nous mettons en évidence le gain apporté par ces techniques sur des problématiques concrètes, tels que l'usinage de réseaux résonant à l'échelle nanométrique, la réduction du temps d'usinage de ces réseaux (ou d'autres motifs), et l'amélioration de la qualité d'usinage de rainures

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Benoit-Pasanau, Céline. "Modélisation et simulation de composants optiques diffractifs et pixellisés en vue de leur caractérisation et de leur optimisation." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00714697.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à la conception et à l'amélioration de composants pixelisés bidimensionnels compatibles avec des technologies de fabrication à bas cout sortant du champ de réalisation des optiques traditionnelles. Comme ces composants introduisent des phénomènes de diffraction, notre but est de quantifier et de réduire ces effets afin d'améliorer la qualité des images qu'ils formeront par rapport aux géométries périodiques habituelles. Pour cela, nous cassons la périodicité des centres des cellules des modulateurs spatiaux de lumière (SLM) classiques ce qui permet de mieux répartir angulairement l'énergie diffractée en dehors de l'image directe souhaitée. Ce résultat est toutefois obtenu au prix d'une dégradation de cette dernière, dégradation que nous évaluons par son rapport de Strehl. Nous introduisons une adaptation aux SLM de la notion de structure de Voronoi et nous montrons leur supériorité par rapport aux SLM classiques : ils sont donc à privilégier pour la réalisation de composants actifs. Nous déterminons des cas optimaux pour lesquels les pics de diffraction dus aux parois et à la pixellisation, c'est-à-dire à l'approximation de la fonction de phase à implémenter sur le SLM par une fonction constante par morceaux, sont remplacés par un pur halo de diffraction. Les prototypes réalisés permettent de valider les résultats obtenus et de montrer la faisabilité technique du procédé de remplissage retenu malgré certaines limites que nous mettons en évidence. Enfin, nous élargissons le potentiel des composants pixelisés à des applications autres que l'ophtalmique en montrant qu'ils peuvent améliorer les performances d'un objectif photographique.

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Mahé, Hind. "Contribution à l'étude de la réalisation de fonctions électro-optiques intégrées en polymère." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1E009.

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Abstract:

L’évolution des télécommunications, est accompagnée par une recherche permanente d’amélioration des performances des fonctions optiques de traitement du signal, dont la fonction de modulation. La tendance actuelle réside dans la recherche de composants optoélectroniques opérant à plus de 40 Gbit/s pour optimiser la capacité des liaisons optiques. C’est pour cela, récemment, qu’ont été introduits de nouveaux formats de modulation multiniveaux, qui permettent d’augmenter les débits des modulateurs qui sont limités en bande passante, tels ceux à base de LiNbO3 majoritairement utilisés dans les réseaux actuels. Toutefois, sans avoir recours à ces formats et tout en conservant de faibles tensions de commandes, il est possible de disposer de larges bandes passantes (proches de 100 GHz), en exploitant d’autres matériaux comme les polymères à fort coefficient électro-optique. C’est dans ce contexte que s’inscrivent les travaux présentés dans ce manuscrit. La thèse comprend ainsi la conception et la réalisation technologique de guides intégrés monomodes en polymère, incluant des matériaux organiques fortement non linéaires, en vue d’exploiter l’effet Pockels pour la modulation électro-optique à haute fréquence. Dans un premier temps, une étude bibliographique consacrée aux différents types de modulateurs optiques présents sur le marché actuel, nous a guidés dans le choix de nos matériaux, ainsi que de la technologie de réalisation. Une étude de simulation menée en amont, nous a permis de déterminer les dimensions du guide répondant à nos critères. Par ailleurs, dans le souci de réduire la tension de commande ainsi que les pertes optiques totales, nous avons mené une étude d’optimisation de la structure, tenant compte des pertes par effet plasmon dans les électrodes métalliques et les fuites par couplage dans le substrat de silicium. Enfin, nous présenterons nos travaux consacrés à l’étude de la réalisation de guides d’ondes en polymère électro-optiques. Deux voies ont été investiguées. L’une privilégie la stabilité du coefficient électro-optique, grâce à un polymère greffé réticulable, le PAS1. L’autre voie est celle d’un système « guest-host », composé d’un chromophore à fort potentiel électro-optique, le CPO-1, pour lequel deux matrices polymère à haute température de transition vitreuse ont été choisies. Le polycarbonate amorphe « APC » et le poly(Méthacrylimide de Méthyle ) « PMMI ». Les résultats obtenus avec chaque structure, sont présentés et analysés

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Gemayel, Pierre. "Optique adaptative par modulateur spatial de lumière en microscopie et holographie." Thesis, Mulhouse, 2016. http://www.theses.fr/2016MULH9294/document.

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Abstract:

Depuis les années 50, la récupération de la phase d’un faisceau optique diffracté par un objet quelconque, est un sujet important dans plusieurs domaines scientifiques, comme la microscopie, l’astronomie et bien d’autres. Généralement, les méthodes qui le permettent se divisent en deux grandes catégories : les méthodes interférométriques et les méthodes itératives basées sur la propagation du faisceau. L’intérêt de ces dernières, réside dans le fait qu’elles sont moins sensibles au bruit, et leur implémentation expérimentale est plus simple. Aussi, le développement des techniques informatiques a rendu cette approche plus rapide et plus intéressante. Cependant, même si l’efficacité de ces méthodes a été démontrée dans plusieurs domaines, leur utilisation est restée limitée à cause de certaines exigences sur les conditions expérimentales, et à la non-convergence de leur algorithme vers une solution unique dans un grand nombre de cas. Ceci est encore plus vrai pour les objets dits "objets complexes", possédant une amplitude et une phase, ce qui réduit fortement leur champ d’application. Afin de surmonter ces problèmes de convergence, diverses stratégies expérimentales ont été développées. Elles ont toutes comme principe d’introduire de nouvelles contraintes bien connues dans le plan de l’objet. Cela permet d’augmenter le nombre de spectres acquis, et donc accroitre et diversifier les sources d’informations sur l’objet de base, ce qui va aider l’algorithme itératif à converger plus rapidement vers une solution finale et unique. Comme exemple de ces stratégies expérimentales, on peut acquérir plusieurs spectres provenant de différentes zones de l’objet, ou moduler la longueur d’onde du faisceau incident, ou même enregistrer les spectres dans des plans parallèles, connectés entre eux par la transformée de Fresnel. Dans ce contexte, le présent travail vise à démontrer expérimentalement une technique connue sous SSPR (Spread Spectrum Phase Retrieval), proposé en 2007 par Zhang, tout en lui introduisant un certain nombre de modifications, afin de la rendre plus pratique. L’idée consiste à moduler le front d’onde de l’objet par M phases aléatoires, générées avec un modulateur spatial de lumière à base de cristaux liquides (LC-SLM), puis enregistrer dans le plan de Fourier les M spectres correspondants. Ces M spectres seront ensuite utilisés dans un algorithme itératif permettant de remonter au front d’onde de l’objet initial, en simulant la propagation du front d’onde entre les deux espaces, spatial et fréquentiel.La première partie de cette thèse comporte une étude détaillée sur les modulateurs spatiaux de lumière, afin de pouvoir choisir le mieux adapté à notre application. Une fois que le modulateur à base de cristaux liquides (LC-SLM) est sélectionné, on présentera ses caractéristiques techniques, ainsi que les tests et les étapes de calibrations nécessaires pour assurer son fonctionnement linéaire et optimal. Ensuite, on montrera plusieurs types d’applications possibles avec ce composant, et dans divers domaines scientifiques, comme l’holographie, la microscopie, l’optique adaptative ainsi que les méthodes interférométriques permettant de reconstruire la phase d’un faisceau lumineux. Dans la deuxième grande partie, on concentre notre travail autour de la méthode itérative SSPR. On montrera comment on peut rendre l’application de cette méthode plus simple en utilisant un modulateur spatial de lumière à base de cristaux liquides, et en travaillant dans le plan de Fourier à la place du plan de Fresnel. Cependant, après avoir appliqué expérimentalement cette méthode, on remarque que les résultats obtenus sont très mauvais par rapport aux résultats des simulations. On effectue donc, une étude détaillée concernant les sources de bruits pouvant être responsable de la dégradation de la qualité des reconstructions obtenues. [...]
Since the 50s, recovering the phase information of a diffracted beam has a major interest in several fields such as microscopy, astronomy and many others. Generally, the solutions fall into two broad categories: interferometric methods and iterative methods based on beam propagation. The advantage of the latter is that they are less sensitive to noise, and their experimental implementation is simpler. Also, the progress in computer technologies as well in digital imaging devices makes the application of this approach easier and more interesting. However, even if the effectiveness of these methods has been demonstrated in several fields, their use remained limited because of certain requirements on the experimental conditions and the non-convergence of their algorithm to a single solution in many cases. This is even more true for the so-called "complex objects", having an amplitude and a phase, which can greatly reduce their field of application. To overcome the convergence problems and improve the robustness of these methods, many experimental strategies have been employed. They are all based on the same principle, which consists of introducing new well-known constraints in the object plane. This increases the number of acquired spectrum, and therefore diversifies the sources of information about the starting object, which will help the iterative algorithm to converge more quickly towards the final solution. As examples of such experimental strategies, one can record several spectra from different areas of the object, or modulate the wavelength of the incident beam, or also acquire the spectrums across two or more parallel planes connected through Fresnel or Fourier transform.In this context, the present work aims to experimentally demonstrate a technique known as SSPR (Spread Spectrum Phase Retrieval), proposed in 2007 by Zhang, while modifying it in order to make it more flexible. The idea is to introduce, using a liquid crystal spatial light modulator M strong phase modulation into the object field, then record in the Fourier plane the M corresponding spectrums. These M acquisitions will then be used in an iterative algorithm what will allow us to recover the object wavefront by simulating the propagation of the light between spatial and frequency spaces. The first part of this thesis includes a complete study on spatial light modulators; in order to select which one will be best suited for our application. Once liquid crystal spatial light modulators are selected, we present their technical characteristics, as well as the calibration tests needed to ensure their linear and optimal functioning. Then we show several possible applications with this type of component, in various scientific fields, like holography, microscopy, adaptive optics and interferometric methods to reconstruct the phase of a beam.In the second part, we focus our work around the SSPR iterative method. We will show how to make the application of this method simpler by using a liquid crystal spatial light modulator, and by working in Fourier plane instead of Fresnel plane. However, after applying SSPR we have noticed that the quality of experimental results is very inferior to the quality of simulation results. Therefore, a detailed study of the noise sources is conducted. Each of these noise sources adds its own contribution, yet modulator cross-talk remains the factor that deteriorates the most the quality of reconstruction. In fact liquid crystal spatial light modulators are known to have a strong cross-talk between their pixels commonly recognized as fringing field effect. As the pixels are micrometric, each addressed one affects its neighbors, and thus, the phase retardation obtained from a pixel will not be uniform over its entire surface. This will result in a blurring effect of the desired sharp edge between the pixels; therefore, the real displayed phase map will be very different from the addressed one. [...]

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Abelard, Clément. "Micro modulateur spatial de lumière transmissif pour modulation de phase et d’amplitude." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT092/document.

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Abstract:

Le LETI possède un savoir-faire permettant de réaliser des micro modulateurs spatiaux de lumière (Spatial Light Modulators, SLMs) réalisés en technologie microélectronique sur silicium, ayant des très grandes résolutions et de très petits pas de pixels. Le LETI souhaite utiliser une technologie LCD particulière (la technologie IPS) dont d’une part les performances électro-optiques dans le domaine des micro-écrans ne sont pas connues mais d’autre part permet de garder des coûts réduits et de réduire le nombre d’étapes de fabrication. L’objectif de cette thèse est d’évaluer sur la base de simulations puis de réalisations techniques, les performances d’un micro-SLM IPS utilisé en modulation de phase et d’amplitude.Les recherches effectuées au cours de cette thèse portent sur 4 axes d’études. Le premier axe consiste à la recherche et à l’essai d’un logiciel spécifique (LCDMaster) permettant de simuler des cellules à cristaux liquides ainsi que des électrodes flottantes. Le second axe consiste à étudier en fonction du design du pixel et des différents modes d’alignements des cristaux liquides (Homogène, vertical et twisté) avec un pilotage de type IPS, les performances en modulation de phase. Les meilleurs résultats sont obtenus pour un alignement vertical fournissant un déphasage de 2 Pi. De plus, les performances d’un dispositif d’optique adaptative intégrant le SLM étudié ont été investiguées. Le troisième axe d’étude, consiste avec le même logiciel à investiguer sur les performances d’un SLM à cristaux liquide avec un pilotage de type IPS utilisant un alignement homogène en modulation d’amplitude (étude statique et dynamique). Cette étude permet également d’étudier les possibilités de diminution du temps de réponse de la cellule. Cette étude a aboutie à deux designs de SLM. Le premier design avec deux niveaux d’électrodes séparés par un isolant permettant de reproduire un effet type « cage de faraday ». La seconde a permis de diminuer de manière drastique le temps de réponse. Le quatrième axe de recherche consiste à tester des prototypes basés sur ces deux designs pour vérifier les performances obtenues en simulation grâce à un banc de caractérisation électro-optique. Des résultats concordants ont étés obtenus et de nouveaux types de SLM à pilotage IPS proposant un temps de rafraichissement rapides se rapprochant de l’état de l’art ont donc pu être désignés et caractérisés
LETI possesses an expertise allowing to realize Spatial Light Modulators (SLMs) made in microelectronic technology on silicon, having very high resolutions and very small pixel steps. LETI wishes to use a specific LCD technology (IPS technology), on the one hand the electro-optical performances in the field of micro-display had to be investigated but on the other hand allows to keep costs down and reduce the number of manufacturing steps. The objective of this thesis is to evaluate on the basis of simulations and technical achievements, the performance of a micro-SLM IPS used in phase modulation and amplitude.Our investigations have been carried out on four major areas of study. The first axis is the search and testing of a specific software (LCDMaster) to simulate liquid crystal cells and floating electrodes. The second axis according to different designs of pixel and the different liquid crystal alignment modes (Homogeneous, vertical and twisted) with an IPS type control, to investigate the performances in modulation phase. The best results were obtained for a vertical alignment providing a phase shift of 2π. In addition, the performance of an adaptive optics device integrating the studied SLM has been investigated. The third axis of study focused on the performance investigation of a liquid crystal SLM with an IPS-type control using a homogeneous alignment in amplitude modulation (static and dynamic study). This study also makes it possible to study the possibilities of reducing the response time of the cell. It resulted in two SLM designs. The first design with two levels of electrodes separated by an insulator to reproduce a Faraday type effect. The second has drastically reduced the response time. The fourth area of research consists in testing prototypes based on these two designs to validate the performances obtained in simulation. Concordant results have been obtained and new types of IPS-controlled SLMs with state-of-the-art refreshing times have thus been designated and characterized

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Bui, Dang Thanh. "Étude et réalisation d'un système instrumental de stabilisation d'un modulateur électrooptique : application à l'amélioration du comportement d'un oscillateur optoélectronique." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618230.

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Abstract:

Les modulateurs electro-optiques (EOM) sont des composants importants dans les systemes de telecommunication. Malheureusement, ils ne sont pas parfaitement stables dans Ie temps et leur fonction de transfert (TF) a tendance a se decaler durant Ie temps d'operation. La derive de la TF d'un EOM peut etre expliquee par des effets differents tels que les changements de la temperature ambiante, de la polarisation ou de l'efficacite de couplage optique. La these presente une methode de me sure de la derive de la TF de I'EOM (a grace d'estimation du comportement non-linearite du modulateur, NLl), et propose deux systemes instrumentaux pour ameliorer son fonctionnement: Ie premier pour contraler la temperature de l'EOM, il est possible de forcement reduire cette derive, Ie deuxieme pour compenser la derive (la stabilisation du point de fonctionnement autour du point quadrature est obtenue jusqu'au 0,22% ou la fluctuation de phase est de 0,44°). Ces techniques ont ete aussi appliquees pour ameliorer Ie comportement d'un oscillateur optoelectronique haute frequence. Nous avons realise les experiences par asservissement de temperature, par compensation de la derive. Pour une stabilite de I'OEO a court terme, la stabilisation de la frequence est amelioree jusqu'a 28% en utilisant un contrale de temperature seule etjusqu'a 71 % avec les deux processus. Pour une stabilite de l'OEO a long terme, en deux cas sans contra Ie, I'OEO fonctionne pendant 3 heures et pendant 1,6 heure (puis I'OEO ne marche plus). En utilisant une compensation de la derive de la TF de I'EOM, l'OEO fonctionne bien meme apres 7 heures et 8 heures.

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Bosc, Dominique. "Polymères et transmission optique : application aux fibres optiques multimodes et monomodes." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20066.

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Nous avons aborde globalement l'etude des potentialites en transmission optique des polymeres amorphes et leur application aux fibres optiques multimodes et monomodes. Dans un premier temps, nous avons montre, qu'il est possible de proceder a une purification des materiaux pouvant aboutir a des pertes optiques par diffusion de lumiere relativement basses. Ceci nous a conduit a mettre au point une filiere complete de laboratoire, de fabrication de fibres multimodes, a base de polymethyl-methacrylates. Le niveau des pertes optiques obtenu nous a permis de mettre en evidence l'importance de certains parametres vis-a-vis de l'attenuation. Parallelement, une recherche de nouveaux polymeres chlores et fluores, moins absorbants, a abouti, a l'obtention de quatre nouveaux materiaux. La cinetique de polymerisation et la fibrabilite du plus accessible ont ete etudiees. Enfin, nous avons montre la faisabilite d'obtention des fibres optiques monomodes qui pourraient servir a l'elaboration des composants optiques actifs

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Peigné, Arnaud. "Holographie adaptative pour la réalisation de capteurs à fibres optiques de très grande sensibilité : application à la détection d’ondes acoustiques sous-marines." Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4005/document.

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Abstract:

Ces dernières années, des avancées considérables ont été obtenues dans le domaine des capteurs à fibres optiques, principalement grâce à l’élan des applications industrielles, de plus en plus diverses et nombreuses (monitoring de structures, surveillance, environnement, applications médicales, ….). Cette thèse concerne le domaine des antennes acoustiques SONAR en technologie « tout-optique » Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l’étude d’un capteur de contrainte longitudinale à fibre optique. La modulation de phase optique induite par la contrainte est démodulée par un interféromètre adaptatif basé sur le principe de l’holographie dynamique. Cet interféromètre permet, par essence, (i) le filtrage des perturbations basse fréquence de l’environnement, (ii) un fonctionnement en régime linéaire (iii) la démodulation d’un front d’onde complexe, type speckle issu d’une fibre optique multimode. L’holographie dynamique repose sur l’interaction entre deux ondes optiques dans un milieu non-linéaire. Pour notre application, le milieu non-linéaire retenu est un modulateur spatial de lumière adressé optiquement (OASLM) à 1,55 μm. Nous présentons tout d’abord nos travaux de conception, réalisation et caractérisation de l’interféromètre adaptatif. Nous démontrons ensuite un capteur de contrainte à fibre optique basé sur cet interféromètre. Nous étudions également l’augmentation de sensibilité du capteur par l’utilisation d’une fibre optique multimode. Nous discutons finalement nos résultats et le potentiel de la technologie étudiée au regard de l’application visée
Fiber optic sensors are a key technology for future developments with a large field of applications ranging from structure health monitoring to medical applications. Due to its high compactness, its electromagnetic immunity and the low transmission losses in the telecom window, optical fibers are very promising for underwater acoustic waves detection. We present a method relying on adaptive holographic interferometry based on two beam coupling in an optically addressed spatial light modulator (OASLM). This method allows filtering the slow phase perturbations coming from the environment directly on the sensing optical fiber. In this work, we will first introduce the OASLM operating at 1,55 μm that we have manufactured and the realization of an adaptive holographic interferometer based on this component. Moreover, we will show that it is possible to associate this demodulation method with a multimode optical fiber to reach a better sensitivity. Finally, we will focus on sensors architectures to evaluate the benefit of this technology compared to conventional techniques

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Madec, Morgan. "Conception, Simulation et Realisation d'un processeur optoélectronique pour la reconstruction d'images médicales." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00166879.

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Abstract:

Le traitement optique des données tomodensitométriques fournies par les systèmes d'exploration volumique pourrait permettre d'accélérer considérablement les algorithmes de génération d'images dans le but de répondre aux besoins des futurs systèmes de thérapie assistée. Dans ce document, deux architectures optiques, correspondant aux deux opérations de base dans ce domaine, sont présentées : un système de filtrage et un système de rétroprojection. Ils sont abordés sous l'aspect matériel, puis sous l'aspect algorithmique. Quelle que soit la fonction réalisée, un processeur optique est toujours constitué de sources de lumière, d'afficheurs et de capteur d'images. L'état de l'art de ces composants révèle une faiblesse au niveau des afficheurs (SLM). En particulier, les SLM à base de cristaux liquides ferroélectriques sont étudiés en détail (modélisation, simulation et caractérisation de produits existants). L'intérêt des systèmes optiques de traitement est examiné à la fois du point de vue du temps de calcul, en comparaison avec les technologies numériques classiques, et en terme de qualité de traitement. Pour cela, les deux systèmes sont étudiés, dans un premier temps en simulation à l'aide d'un modèle approprié, puis expérimentalement sur un prototype. Dans le cadre du processeur de filtrage, les résultats restent plutôt moyens. Le rapport signal à bruit (SNR) sur les images reconstruites est de l'ordre de 20 dB en simulation avec un modèle dans lequel la majorité des distorsions géométriques n'ont pas été prises en compte. Les résultats expérimentaux mettent encore mieux en avant les limites de la méthode. Le travail de la lumière cohérente semble être un obstacle important. En revanche, les résultats avec le processeur de rétroprojection sont plutôt encourageants. Le modèle, beaucoup plus complet, et les simulations montrent qu'il est possible d'obtenir des images de qualité comparable à celles obtenues par calcul numérique (plus de 50 dB de SNR), avec une accélération d'un à deux ordres de grandeur. Les résultats obtenus avec le prototype expérimental confirment le potentiel de cette architecture. Une extension de ce travail concernant la réalisation d'un processeur hybride dédié à des algorithmes plus complexes (ex : l'algorithme ASSR pour la reconstruction d'image des CT-scan) est également présentée à la fin de ce document.

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Lambert, Jean-François. "Cristallogénèse et caractérisation physico-chimiques et optiques des matériaux semiconducteurs AIn2Te4 (A = Cd, Zn et Mn). Leurs potentialités comme modulateurs dans la bande spectrale 1,06-10,6 micromètres." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136625.

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Abstract:

Des monocristaux des semiconducteurs ternaires AIn2Te4 (A=Cd, Zn, Mn) ont été préparés par une methode de croissance dérivant de la méthode Bridgman et applicable aux composes a fusion non congruente. Les caractérisations physico-chimiques et cristallographiques ont montre l'homogéneite, la stoéchiometrie et la bonne qualité cristalline des cristaux obtenus. L' etude structurale, réalisee sur CdIn2Te4 a permis de conclure que ce compose appartient au groupe d'espace 14 2m. La réflectivité infrarouge et la spectroscopie Raman ont confirme ce groupe d' espace. Les caractérisations électrique et optique de ces matériaux ont été réalises. L'étude des transitoires de courant photo-induit a révélé la présence d' une distribution continue d' etats dans la bande interdite

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Ftaich, Bouchra. "Aide à la conception et à la caractérisation expérimentale de composants optoélectroniques pour les interfaces RF-Optique à très haut débit : Optimisation du packaging associé par une approche hybride électromagnétique-circuit." Limoges, 2010. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4a54c9a0-56d1-4253-bacc-fab31eba0b72/blobholder:0/2010LIMO4019.pdf.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont porté : En première partie sur des études électromagnétiques appliquées à un modulateur électrooptique puis un dispositif Laser Modulateur Intégré. Celles-ci apportent tout d’abord une aide à la conception d’un modulateur électro-optique «QPSK de type Mach Zehnder–coupe Z» avec son entourage. Puis elles concernent l’optimisation de l’intégration du composant EML (Electroabsorption Modulated Laser) par report flip-chip sur un substrat d’accueil, dans une bande de fréquence allant jusqu’à 100GHz, en utilisant l’approche hybride qui couple la simulation électromagnétique au circuit. En seconde partie, sur la caractérisation d’un amplificateur à semi-conducteur suivi d'un modulateur à électro-absorption fonctionnant en réflexion «RMEA-SOA» utilisé dans le contexte du réseau d’accès. Des tests ont d’abord été effectués en utilisant des signaux OOK-NRZ puis dans un contexte de convergence RF/optique au travers de l’étude d’une transmission d’un signal WiMAX sur fibre
This work is focused : In first part on electromagnetic studies applied to an electro-optical modulator then to an Integrated Modulating Laser device. These simulations give an help to the design of an electro-optical modulator « QPSK of the type Mach Zehnder - cut Z» with its entourage. Then they concern, the optimization of the integration of device EML (Electro-absorption Modulated Laser) by reporting flip-chip mounted onto a reception substrate of frequency band going up to 100GHz, by using the hybrid approach (by coupling the electromagnetic simulation and circuit). In second part, on the characterization of a semiconductor optical amplifier coupled with an electro-absorption modulator functioning in reflexion (RMEA-SOA) used in the context of access network. Tests were initially carried out by using signals OOK-NRZ then in a context of RF/optique convergence through the study of a transmission of a WiMAX signal on fibre

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Beuret, Marc. "Approche dynamique de formation d'image et de compensation d'aberrations pour un système de réalité augmentée." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00747808.

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Abstract:

La réalité augmentée consiste à superposer à l'environnement réel des informations virtuelles générées numériquement. Parmi les systèmes qui permettent de réaliser un tel mélange, nous nous intéressons dans ce travail aux systèmes de visualisation en réalité augmentée liés à la tête de l'utilisateur, généralement appelés HMD (Head-Mounted Display). Dans un tel système, la superposition des informations virtuelles à l'environnement réel peut être réalisée par un élément optique (optique mélangeuse) positionné devant l'oeil de l'utilisateur. La conception d'un système HMD est cependant une tâche complexe. En effet, la proximité de la tête introduit des contraintes géométriques importantes et provoque des déformations (aberrations) des images virtuelles. Généralement, ces aberrations sont minimisées de façon simultanée sur l'ensemble du champ de vision de l'utilisateur. Cette optimisation du système se fait néanmoins soit au détriment de la compacité ce qui s'avère problématique pour le confort d'utilisation du HMD, soit au détriment de la qualité de l'image au centre du champ de vision. Nous proposons dans ce travail ce qui nous semble être une nouvelle approche de conception en associant un modulateur spatial de lumière (SLM) et une optique mélangeuse diffractive statique. L'image virtuelle est créée séquentiellement point par point en modifiant l'incidence sous laquelle on éclaire l'optique mélangeuse. Le SLM permet d'adapter dynamiquement la correction des aberrations associées à chaque point virtuel. Nous avons dans un premier temps défini la fonction optique de l'optique mélangeuse diffractive et le champ de vision maximal (18° x 18°) qu'il est possible d'atteindre en respectant les contraintes géométriques d'utilisation. Nous avons pu alors montrer théoriquement que l'approche proposée permet d'atteindre une qualité d'image optimale sur l'ensemble du champ de vision. Les fonctions de correction sont réalisables avec les technologies actuelles. La validation expérimentale de ces résultats a été réalisée.

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Carette, Michèle. "Etude des propriétés remarquables de nanofils optiques InP/polymère en vue de la réalisation de fonctions optoélectroniques hyperfréquences." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00460628.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est l'évaluation des potentialités de la nanophotonique à fort contraste d'indice pour la réalisation de deux fonctions optoélectroniques hyperfréquences : une fonction retard variable et un interrupteur tout optique ultrarapide. Nous proposons l'utilisation de nanofils d'InP insérés dans une matrice de faible indice optique en benzocyclobutène par report de substrat. Cette structure bénéficie des propriétés des matériaux III-V pour la réalisation de fonctions actives. La réalisation d'une telle structure passe par l'optimisation d'un procédé technologique de haute résolution, pour palier la forte sensibilité des nanofils à toute variation de taille. La qualité de la technologie employée a été démontrée par la caractérisation optique de nos structures, avec la mise en évidence de pertes de propagation inférieures à 10 dB/cm et d'une réduction importante des pertes de couplage. Les caractéristiques ainsi obtenues font des nanofils d'InP dans le BCB une structure de qualité pour la réalisation de fonctions actives et nous permettent d'étudier les phénomènes physiques à l'origine des fonctions envisagées. Ainsi, la faisabilité de réseaux de Bragg sur nanofil d'InP dans le BCB a pu être mise en évidence et leur potentialité pour la création de retards hyperfréquences liés au phénomène de lumière lente a été évaluée à environ 1 ns pour des réseaux de 1 mm de long. Par ailleurs, le phénomène de saturation d'absorption a également été démontré et permettra la création d'un interrupteur tout optique. En outre, des pistes ont été proposées pour assurer le caractère ultrarapide et en diminuer la puissance de commande.

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Pham, Toan Thang. "Advances in opto-electronic oscillator operation for sensing and component characterization." Thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015DENS0013/document.

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Abstract:

L'oscillateur optoélectronique (OEO) a été introduit pour la première fois en 1996 par S. Yao et L. Maleki, en tant qu'oscillateur microondes à très faible bruit de phase et obtenu par synthèse directe. Les développements de l'OEO concernent les applications en photonique microondes, télécommunications optiques, radar et traitement du signal. Mais l'OEO devrait aussi pouvoir être utilisé dans le domaine des capteurs. Dans cette thèse nous étudiants plusieurs aspects de l'OEO pour son application à la mesure d'indice de réfraction d'un liquide. Compte tenu de sa structure l'OEO dépend fortement des conditions ambiantes d'utilisation. S'il n'est pas bien optimisé ni contrôlé, il ne peut pas fonctionner correctement sur une longue durée. Nous avons étudié les influences de la température sur le modulateur électrooptique (EOM) et sur le comportement global de l'OEO. Un contrôle de température réduit de façon significative le phénomène de dérive de l'EOM. Afin de la supprimer complètement, nous avons mis au point une instrumentation construite autour d'une carte DSP, permettant de détecter et compenser la dérive du point de fonctionnement optique de l'EOM tout en contrôlant simultanément sa température. Une première technique est basée sur un signal de test, basse fréquence, appliqué à l'électrode DC du modulateur. Une deuxième solution consiste à travailler sur la puissance optique en sortie du modulateur. En combinant les deux on peut profiter des avantages de ces deux méthodes. Utilisant ainsi l'OEO nous avons testé plusieurs configurations pour mesurer l'indice de réfraction de quatre solutions chimiques bien connues, nous avons obtenu une variance de 3 pour mille. Les résultats sont en assez bon accord avec les publications correspondantes. Enfin nous avons aussi introduit une nouvelle méthode pour améliorer les mesures d'indice de réfraction faites à long terme en suivant, grâce à un analyseur vectoriel de réseau, les évolutions au cours du temps du temps de propagation dans la fibre optique. En introduisant à partir de cette mesure une correction aux mesures de la fréquence d'oscillation il est possible de réduire les fluctuations de cette fréquence à seulement 606 Hz, sur une durée de 62 h, ce que l'on peut comparer aux 8 GHz de l'oscillateur. Ainsi le rapport signal à bruit, peut être grandement amélioré lors de la mesure d'indice de réfraction et il doit être possible de diminuer la limite de détection des variations de l'indice de réfraction au cours du temps
The optoelectronic oscillator (OEO) was first introduced in 1996 by S. Yao and L. Maleki as a very low phase noise microwave oscillator working in direct synthesis. The OEO developments concern applications in microwave photonics, optical telecommunication, radar and high speed signal processing systems but it should also be used in the sensing domain. In this thesis, we study several aspects to apply the OEO to liquid refractive index measurement. Because of its structure the OEO is very dependent on the ambient conditions. If the OEO is not optimized and controlled, it cannot operate well for long duration. We have analyzed the influences of temperature on the electrooptic modulator (EOM) and the global OEO behavior. Temperature control can significantly reduce the drift phenomena of the EOM. In order to totally remove this drift, we have developed a complete digital system, based on a DSP kit, to detect and compensate automatically the EOM optical bias point drift and to control simultaneously its temperature. The first technique is based on a dither signal at low frequency, injected to DC electrode of the EOM. The second one is based on the average optical output power of the EOM. A combination of these two techniques can take advantages from both of them. Using like that the OEO, we have tested several configurations to measure the refractive index of four classical chemical solutions leading to a standard deviation of 3 per thousand. The results are in rather good agreement with previous publications. Finally, we have introduced a new method to improve the long-term refractive index measurement by monitoring, with a vector network analyzer, the variations of the optical delay in the fiber loop of the OEO. Introducing by this way a correction to the long-term frequency measurement it is possible to reduce the oscillation frequency fluctuations to only 606 Hz, compared to the 8 GHz of the oscillator, for a duration of 62 hours. Therefore the signal-to-noise ratio in the refractive index measurement can be enhanced and so the detection resolution of the refractive index variations during time

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Contreras, Villalobos Kevin. "Conception, validation et mise en oeuvre d’une architecture de stockage de données de très haute capacité basée sur le principe de la photographie Lippmann." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112017/document.

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Abstract:

Le stockage de données par holographie suscite un intérêt renouvelé. Il semble bien placé pour conduire à une nouvelle génération de mémoires optiques aux capacités et débits de lecture bien supérieurs à ceux des disques optiques actuels basés sur l’enregistrement dit surfacique. Dans ce travail de thèse, nous proposons une nouvelle architecture de stockage optique de données qui s’inspire du principe de la photographie interférentielle de Lippmann. Les informations y sont inscrites dans le volume du matériau d’enregistrement sous la forme de pages de données par multiplexage en longueur d’onde en exploitant la sélectivité de Bragg. Cette technique, bien que très voisine de l’holographie, n’avait jamais été envisagée pour le stockage à hautes capacités. L’objectif de la thèse a été d’analyser cette nouvelle architecture afin de déterminer les conditions pouvant conduire à de très hautes capacités. Cette analyse s’est appuyée sur un outil de simulation numérique des processus de diffraction en jeu dans cette mémoire interférentielle. Elle nous a permis de définir deux conditions sous lesquelles ces hautes capacités sont atteignables. En respectant ces conditions, nous avons conçu un démonstrateur de mémoire dit de « Lippmann » et avons ainsi démontré expérimentalement que la capacité est bien proportionnelle à l’épaisseur du matériau d’enregistrement. Avec une telle architecture, des capacités de l’ordre du Téraoctet sont attendues pour des disques de 12 cm de diamètre
Nowadays, the holographic data storage presents a renewed interest. It seems well placed to lead a new generation of optical storage capacity and playback speeds much higher than current optical discs based on the recording onto a surface. In this thesis, we propose a new architecture for optical data storage that is based on the principle of Lippmann photography interferential. Information are included in the volume of the recording material in the form of pages of data multiplexing in wavelength by exploiting the Bragg selectivity. This technique, although very similar to holography, had never been considered for high storage capacities. The aim of the thesis was to analyze this new architecture to determine the conditions that can lead to very high capacities. This analysis was based on a numerical simulation tool of diffraction process involved in this memory interferential. It allowed us to define two conditions under which these high capacities are achievable. In accordance with these conditions, we developed a demonstrator called "Lippmann’s memory" and have thus demonstrated experimentally that the capacity is proportional to the thickness of the recording material. With such an architecture, Terabyte disks of 12 cm in diameter are expected

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Dissertations / Theses on the topic 'Modulateurs de lumière – Électrooptique'

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