Echantillonnage electro-optique de circuits integres iii-v avec lasers a semi-conducteurs picosecondes

Electro-optic sampling of iii-v integrated circuits using picosecond semiconductor lasers

• Auteur / Autrice : Lionel Duvillaret
• Direction : Jean-Michel Lourtioz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Nous presentons l'etude d'un nouvel echantillonneur electro-optique de circuits integres iii-v utilisant un laser semi-conducteur picoseconde a 1,55 m comme source d'impulsions. Les proprietes electro-optiques des substrats des circuits sont directement mises a profit (sondage interne) et une caracterisation complete de l'echantillonneur est effectuee dans ces conditions. Dans une premiere partie, nous decrivons la methode de generation des impulsions optiques par commutation du gain du laser a semi-conducteurs. Un schema de compression externe par fibre optique tire parti des effets de glissement de frequence dans le cas de lasers dfb monomodes. Sous forte modulation hyperfrequence du laser, des impulsions d'environ 4 ps sont ainsi obtenues a des taux de repetition continument ajustables de 2,5 a 4 ghz. Les impulsions a 1,55 m sont mesurees par autocorrelation avec un nouveau cristal doubleur dont nous presentons les caracteristiques de facon detaillee. Apres une comparaison des techniques d'analyse de circuits rapides, nous nous consacrons dans la seconde partie a la description de l'echantillonneur realise, a la mesure de ses performances et a son application a des tests de circuits et composants. L'echantillonneur s'adapte indifferemment aux circuits a lignes coplanaires ou microrubans. Sa resolution spatiale est de 16 m. Sa bande passante actuellement de 60 ghz peut etre etendue a plus de 200 ghz avec les progres accomplis dans les impulsions courtes. La sensibilite, imposee par le bruit de grenaille du detecteur, est de l'ordre de 1 mv/hz et la dynamique de mesure depasse 100 db. Des mesures effectuees sur des lignes-tests permettent de remonter a la tension v# de l'arseniure de gallium et laissent envisager une determination absolue des tensions sur un circuit. Les mesures effectuees sur un transistor a haute mobilite electronique de meme que celles sur un amplificateur hyperfrequence a 5 etages permettent dans les deux cas de quantifier les non-linearites d'amplitude ainsi que les variations de phase en regime de fort-signal