Academic literature on the topic 'Télécommunications optiques – Matériaux'

La conception, l'analyse et l'optimisation des performances des systemes de telecommunications optiques sont souvent difficiles. Les techniques de simulation peuvent faciliter cette tache et permettre d'anticiper le comportement d'un systeme optique complexe. Le premier objectif de cette these a ete de developper une bibliotheque de modeles de composants optiques integrable dans un logiciel commercialise. La mise en uvre de cette bibliotheque de modeles a necessite: un choix des modeles mathematiques pour les composants opto-electroniques une comprehension des phenomenes physiques regissant le comportement de ces composants une analyse des methodes numeriques utilisees pour la resolution des equations mathematiques une evaluation des parametres physiques caracterisant les composants optiques un test des programmes informatiques realises. Le second objectif a consiste a confirmer la credibilite de ces modeles a travers des etudes realisees au cnet. Trois etudes ont ete developpees. La premiere a concerne une liaison optique longue distance et haut debit (10 gbit/s). La deuxieme etude a mis l'accent sur les techniques de multiplexage en longueur d'onde. Enfin, la troisieme etude a porte sur l'optimisation et le dimensionnement d'un reseau multicolore en boucle utilisant des amplificateurs a fibre dopee. Ces trois etudes ont permis: d'analyser les performances de nouveaux systemes de transmission optique d'en deduire les parametres physiques importants qui limitent les possibilites du systeme d'en tirer des informations autant qualitatives que quantitatives utilisables pour la realisation et l'optimisation des systemes optiques experimentaux. Enfin, les perspectives d'evolution du logiciel sont discutees dans le dernier chapitre

Les travaux de cette thèse visaient à étudier des méthodes de photo-inscription de guides optiques monomodes avec des polymères adaptés. Pour cela, deux systèmes ont été envisagés : l'un consistant à réaliser une différence d'indice suffisante grâce à une polymérisation sélective dans un film, l'autre, mettant en jeu un polymère intrinsèquement photosensible dans l'UV moyen. C'est ce dernier système qui a été particulièrement étudié. Ainsi, avec ce polymère, l'impact, sous UV, de la rupture de la conjugaison électronique sur le contraste d'indice (entre zone insolée et non insolée) peut être relativement important, même très loin de la bande d'absorption. Par la suite, une analyse des interactions UV-matériau a permis d'améliorer considérablement la variation d'indice, si bien que les contrastes d'indice obtenus expérimentalement (Dn=0,03 à 155 nm), sont désormais très supérieurs à ceux, par exemple, de la silice dopée germanium, largement utilisée en optique intégrée. Enfin, des guides monomodes photo-inscrits ont été réalisés montrant des performances intéressantes et ouvrant la voie à une technologie simple (sans gravure), permettant aussi d'exploiter après coup, la photosensibilité du matériau afin de contrôler les propriétés de guidage.

Le but de ce travail est la réalisation d'un composant intégré pour l'amplification optique des signaux de télécommunications. La fonction d'amplification est primordiale dans tous les types de transmissions de données à moyenne et longue distance. Nous verrons tout d'abord le rôle du composant dans les réseaux de télécommunications optiques, ainsi que la théorie des processus d'amplification appliquée aux deux matériaux utilisés (Nanocristaux de PbSe et particules dopées Erbium). Après la fabrication et la caractérisation optique de la résine de PMMA dopée aux nanocristaux de PbSe, nous décrirons l'élaboration du composant incluant les différentes étapes de simulation et de fabrication. Les propriétés optiques de ce guide amplificateur seront déterminées : pertes de propagation et de couplage, gain on-off et gain net.

Le dénominateur commun des travaux réalisés pendant cette thèse est l'étude de matériaux composites polymère cristal liquide (PDLC), en vue de leurs applications dans des fonctions optiques dynamiques pour les réseaux de télécommunications optiques. Les matériaux PDLC sont une classe de matériaux qui combinent les avantages des cristaux liquides avec les bonnes propriétés mécaniques des polymères. Leurs effets électro-optiques les plus importants sont les effets diffusant, déphasant et diffractant. Dans cette thèse, après une présentation des résultats d'études et de mise au point des matériaux pour les trois régimes des effets électro-optiques, nous nous sommes concentrés sur les PDLC diffractants (ou PDLC holographique). Nous avons réalisé des fonctions optiques particulières avec ces matériaux, un miroir semi-transparent variable et un filtre spectral variable.

Les travaux de cette these s'inscrivent dans le contexte de recherche et de developpement de nouveaux dispositifs pour les telecommunications optiques a haut debit. L'etude s'appuie sur un cycle de developpement : modelisation (propagation du champ apres decomposition modale) - realisation de dispositifs tests et caracterisation. Les performances obtenues sont encourageantes et prometteuses pour l'avenir du materiau organique-inorganique qui a ete choisi : des structures guidantes unimodales et multimodales performantes et des circuits optiques integres operationnels aux longueurs de telecommunications ont ete concus et fabriques.

Nous étudions, en collaboration avec la société SILIOS Technologies, le potentiel de l’implantation d’ions titane pour réaliser des composants d’optique intégrée. L’indice de réfraction de la silice étant ainsi accru, nous développons des guides d’ondes d’atténuation variant de 0,1 à 0,6 dB/cm, en fonction de la dose implantée et après optimisation du recuit. Leurs indices effectifs augmentent avec la dose. A faible dose, le couplage fibre optique – guide atteint 90%. A forte dose, des guides courbes de rayon aussi faible que 500 µm transmettent 90% de l’énergie. Nos mesures confirment les modélisations. Un adaptateur de mode original assure la transition entre guides à faible et fort confinement. Trois solutions originales peuvent corriger la sensibilité à la polarisation de ces guides : l’implantation latérale, l’anisotropie artificielle du cœur ou la rotation de l’état polarisation. Enfin des filtres spectraux en amplitude et en phase sont synthétisés en guides plans segmentés
We study, in collaboration with the company SILIOS Technologies, the potential of titanium ion implantation for fabricating integrated optics components. As the refractive index of silica is increased, we develop waveguides exhibiting an attenuation between 0. 1 and 0. 6 dB/cm, depending of the implanted dose and after the optimization of the annealing. Their effective indices increase with the dose. At a low dose, the coupling between a fibre and a waveguide reaches 90%. At a high dose, bend waveguides of radius as small as 500 µm transmit 90 % of the energy. Our measurements agree well with the modeling. A new mode converter links the waveguides of low and high confinement. Three solutions have been found to correct the polarization sensitivity of the waveguides: the lateral implantation, the artificial anisotropy of the core and the rotation of the polarization state. Finally, spectral filters in amplitude or in phase are synthesized using segmented planar waveguides

Les télécommunications optiques, en plein essor depuis plus de 20 ans, sont arrivées à un virage technologique. Tous les liens optiques commerciaux installés aujourd'hui utilisent la modulation de lumière la plus simple OOK (On Off Keying), et aussi la plus facile à mettre en place. Ce type de modulation a permis depuis ses débuts et jusque dans la fin des années 90 à transmettre de plus en plus vite les informations. Pour encore augmenter la vitesse de l'information, on doit nécessairement monter en débit binaire, en puissance, en nombre de canaux. Le problème est que ces améliorations ne sont plus possibles avec la OOK, des effets physiques s'y opposant. A l'heure où les besoins en capacité de transport, elles, n'ont pas de limites, une solution est de changer le type de modulation de lumière utilisé, afin de repousser encore un peu plus loin les limites physiques de la transmission. Les formats de modulation DPSK, DQPSK et PSBT sont de très bons candidats mais nécessitent d'ajouter dans les systèmes de réception ou d'émission des composants optiques de démodulation: les interféromètres de Mach-Zehnder (MZI). Ces composants ont donc un avenir prometteur dans les futurs liens de communication optiques. Aujourd'hui, la fabrication de ce type de composant repose sur la connaissance précise de son fonctionnement et des paramètres caractéristiques s'y rapportant. La fabrication des MZIs nécessite aussi de connaître les caractéristiques minimales à garantir pour que le composant soit viable dans un système de transmission entier, une stabilisation thermique poussée étant aussi un élément incontournable. Cette thèse tente donc de répondre à ces problématiques, en confirmant d'abord les performances supérieures de la DPSK par rapport à la OOK. Ensuite, les structures MZIs et leur fabrication sont étudiées pour d'une part obtenir par simulation l'ordre de grandeur des performances requises, et d'autre part pour établir un protocole de fabrication adapté. Plusieurs structures MZIs ont été fabriquées, caractérisées et testées sur un système de transmission PSBT 43 Gbit/s, donnant des résultats très prometteurs
Optical communications have grown very fast over the past 20 years, and are now faced with a technology gap. The modulation format On Off Keying (OOK) is the simplest to implement and so is the most of used in commercial links. This modulation format can provide high speed transmissions. In order to develop faster transmissions, bit rate, channel power and channel number must be increased. The physical effects associated with OOK mean that such increases can no longer be obtained with OOK. But there is a continuing need for increased transmission capacity and so one solution to push back physical limits is to use new modulation formats. DPSK, DQPSK and PSBT formats can be efficient solutions, but they require new optical components (Mach Zehnder Interferometers, MZI), located in reception or emission devices. Therefore, MZIs have a promising future in optical communication systems. MZI manufacture requires a precise knowledge of their behaviour and characteristics. In order to obtain operational devices, tolerance levels must be determined and considered during the fabrication process. A highly accurate thermal stabilisation must also be contained in the device so that it can be used efficiently. This PhD thesis tries to answer these questions, first with a confirmation of the superior performances of the DPSK compared to OOK. Then, MZI structures and their fabrication are studied, and some computer simulations give numerical values for the required performances of the MZI components. Several MZI structures have been produced, characterized and tested in a real PSBT 43 Gbit/s transmission system, with promising results

L'objet de la thèse est l'étude théorique, la fabrication et la caractérisation des composants atténuateur optique variable (VOA) à base de cristal liquide dispersé dans du polymère (PDLC), destinés aux réseaux WDM (wavelength division multiplexing). Un modèle de diffusion par des sphères anisotropes a été développé afin d'étudier les propriétés électromagnétiques du VOA. Expérimentalement, on a fabriqué des composants en utilisant deux architectures différentes : VOA splice et VOA cellule. Au cours de cette étude, il s'est avéré que le VOA cellule est plus performant que le VOA splice. Toutefois, sans parler de l'intérêt économique, le VOA splice est plus compact avec un simple processus de fabrication tandis que les modes opératoires du VOA cellule sont assez délicats. Dans ce point de vue, une étude plus approfondie sur le VOA splice serait très intéressante.

La demande d'accroissement des capacités des réseaux de transmission de données a fait naître un besoin en composants tout optique. Le principal objectif de cette thèse a été de mettre au point une nouvelle architecture de micro-miroir et d'en faire l'évaluation de ses performances. Celle-ci était destinée à être implantée dans des multiplexeurs-démultiplexeurs en longueurs d'ondes ou dans des routeurs optiques. Deux approches comparatives ont été menées, une analytique et une par simulation. Elles ont permis la réalisation puis la caractérisation de micro-miroirs qui sont aujourd'hui commercialisables. Pour des raisons de miniaturisation, nous nous sommes intéressé aux alimentations intégrées spécifiques nécessaires à ce type d'application. Après un état de l'art des solutions existantes pour en déduire des solutions compatibles en taille avec notre application, nous présentons notre contribution à l'avancement des travaux permettant l'obtention d'éléments passifs de stockage.