Contribution à la réduction du bruit d'intensité relatif des lasers à semiconducteurs pour des applications aux radars

par Ghaya Baili

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Fabien Bretenaker.

Soutenue en 2008

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L’objectif du travail de thèse présenté est d’étudier deux techniques originales de réduction du bruit d’intensité relatif (RIN) des lasers à semiconducteur pour le transport des signaux radar par voie optique. La première technique consiste à exploiter, dans une fibre à compensation de dispersion et à faibles pertes, les mécanismes de conversion du bruit d’amplitude en bruit de phase et du bruit de phase en bruit d’amplitude avec une bonne dynamique sur une bande fréquence égale à 20 GHz. La deuxième technique consiste à supprimer les oscillations de relaxation dans le laser SC en recherchant un fonctionnement de type classe-A. Deux architectures de lasers classe-A sont proposées, analysées théoriquement et validées expérimentalement. La première architecture est basée sur un amplificateur optique à SC dans une cavité fibrée longue. La deuxième architecture utilise un milieu à gain à émission par la surface (un demi-VSCEL) dans une cavité étendue à surtension élevée. Au moyen de ces deux architectures, nous montrons que le comportement dynamique de classe-A permet de ramener le RIN du laser SC à la limite quantique standard (-155 dB/Hz pour 1 mA détecté) sur une large bande de fréquence, typiquement de 100 MHZ à 18 GHz.

  • Titre traduit

    Relative intensity noise reduction in semiconductor lasers for radar applications


  • Résumé

    The objective of the following thesis is to study two original techniques aiming at reducing the Relative Intensity Noise (RIN) of semiconductor lasers used in optical links for transmission of radar signals. Within the first technique, a dispersion compensating fiber exhibiting low losses is used to study the phase to amplitude noise and amplitude to phase noise conversion mechanisms with a very good signal-to-noise ratio over à 20 GHz bandwidth. The second technique consists in increasing the photon lifetime well above the carrier lifetime in order to eliminate adiabatically the carrier population effects, leading to a relaxation oscillation free class-A laser operation. Two laser architectures have been proposed, theoretically analyzed and experimentally validated. The first configuration is based on a semiconductor optical amplifier in a long fibred cavity. The second one uses a ½-VCSEL in a high-Q external cavity. For both configurations, we demonstrated that class-A laser operation leads to a shot-noise-limited RIN (at -155 dB/Hz for 1 mA detected) over a frequency bandwidth from 100 MHz to 18 GHz.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (209 p.)
  • Annexes : Bibliogr., 8 p.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)362
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