Étude du bruit dans les transmissions hybrides optiques/hyperfréquences

Study of noise in microwave-photonics transmission links

• Auteur / Autrice : Mohammad Reza Salehi
• Direction : Béatrice Cabon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude des différentes sources de bruit et l'influence de la dispersion chromatique de la fibre-optique dans les transmissions optiques de signaux hyperfréquences. Nous nous sommes intéressés au traitement de signal microondes par voie optique, en utilisant un interféromètre de type Mach-Zehnder. Nous avons calculé la formule théorique du bruit d'intensité (RIN) avec et sans dispersion chromatique de la fibre optique. Nous avons comparé la réponse microondes expérimentale des lasers DFB, et le RIN, et proposé des modèles de simulation du RIN basé sur un nombre limité de paramètres. Une très bonne correspondance entre les données expérimentales et les prévisions théoriques issues de notre modèle est observée. Ensuite, nous avons présenté les bruits à la photodétection et avons également expliqué la dépendance du bruit à la puissance optique sur le photodétecteur. Nous avons analysé ensuite le bruit de phase du laser dans un système interférométrique optique de tratement de signal microonde. Nous avons calculé et simulé la densité spectrale de bruit dans la puissance optique détectée dans le cas du bruit blanc et de buit flicker en 1/f additif. La comparaison entre le bruit d'intensité direct (RIN direct) et le bruit de phase converti (RIN interférométrique) a été présenté dans cette thèse. Nous avons également analysé l'influence sur le RIN interférométrique de la dispersion dans la raie émise par le laser. L'accent de cette étude porte sur la conversion de bruit-FM en bruit d'intensité et l'influence de l'indice de modulation de fréquence dans un lien optique-RF incluant un interféromètre UMZ et un laser DFB modulé directement. Les résultats théoriques et les résultats de mesures ont été comparés et sont en excellent accord. Enfin, nous avons également illustré les solutions pour réduire le bruit dans un lien optique.

This Ph. D. Investigates the different sources of noise and the noise and the chromatic dispersion in optical processing of microwave signal using Mach-Zehnder interferometer. We calculated the theoretical formula of the RIN with and without chromatic dispersion of the optical fiber. We compared the response H(f) of DFB laser, and the RIN, and proposed a simple model of RIN that uses a limited number of parameters only. A very good agreement is found between the experimental results and the theoretical calculations from our model. Then, we presented the photodetected noise and explained the dependence of noise to the optic power on the photodetector. We analysed the effects of the power spectra of the laser phase noise in an optic interferometric system for microwave signal processing. We calculated and simulated the noise spectral density in the power photo-detected in the case of white noise and additive flicker noise 1/f. We also analyzed the influence on the interferometric RIN of the dispersion in the laser source spectra. We presented the conversion of FM-moise to intensity noise and the influence of the the frequency modulation index in a RF-optic link made of a UMZ interferometer and a DFB laser directly modulated. The theoretical results and the measured results have been compared and are in excellent agreement. Finally, we also gave some solutions to reduce the noise in optical links.