Dual Electroabsorption Modulated Laser: design and characterization of a novel optical transmitter based on an integrated laser modulator for high speed optical fiber communications and Radio-over-fiber applications for acces networks.
Dual Electroabsorption Modulated Laser: étude et caractérisation d'une nouvelle source optique laser-modulateur intégrés pour les transmissions numériques haut-débit et les applications Radio-sur-Fibre.
Résumé
This thesis is related to the physical layer of a terrestrial optical transmission system for a metropolitan network. Our first investigation deals with an optical device, the Electroabsorption Modulated Laser (EML) which is used to constitute the optical source of medium span optical link thanks to its low price, low consumption and small foot print. The work is done in collaboration with an industrial optoelectronics maker, the GIE Alcatel-Thales III-V Lab, We propose an original technique of pre-chirping obtained by modulating the laser in addition to the electro-absorption modulator (MEA). The purpose of this thesis is to develop a novel modulation scheme of the EML in order to overcome the limits set by the chromatic dispersion and nonlinear effects in the transmission fibre. The principle has been demonstrated in the literature with a separate laser and a modulator but never with an integrated device. The technique is based on a pre-compensation of the chromatic dispersion by applying a modulation to the laser of the EML and then the signal is modulated by the MEA. Within the scope of this research work, we have demonstrated experimentally the first increment of the usual distances from around 80 km upto 160 km with a monolithic component and no dispersion compensating element. Radio-over-Fiber application for optical access networks has also been explored, it is also based on an analogue dual modulation, this time tuned so as supress one modulation sideband. This modulation format can carry very high-speed IQ signals over 100 km excluding the periodic degradation of the data signal induced by chromatic dispersion obtained with double-sideband modulation.
Cette étude se situe au niveau de la couche physique d'un système de transmission optique terrestre de type réseau métropolitain. Il s'agit d'y intégrer un composant, le laser modulateur intégrés (Electroabsorption Modulated Laser ou EML) du III-V Lab Alcatel-Thales, un laboratoire industriel de composants optoélectroniques. Et ceci pour en diminuer la complexité par pré-distorsion apportée par la modulation du laser. Les distances de transmission étant limités par des phénomènes physiques intrinsèques aux fibres optiques, le but est de développer un schéma de fonctionnement des EML pouvant dépasser les limites fixées par la dispersion chromatique des fibres et ses effets non-linéaires, principe qui a été démontré avec un laser et un modulateur discret mais jamais avec un composant intégré. La technique est basée sur une pré-compensation de la dispersion chromatique en appliquant une modulation sur le laser de l'EML qui génère la porteuse optique préchirpée qui est ensuite modulée par le modulateur à électro-absorption, raison du nom donné à l'EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser ou D-EML. C'est l'axe majeur de recherche car il met en évidence le principe de la compensation de dispersion permettant d'incrémenter les distances de transmission de 80 km à 160 km pour la première fois avec un composant monolithique. Une application Radio-sur-Fibre pour les réseaux d'accès a été explorée, elle est basée sur une modulation duale analogique, permettant l'extinction d'une raie de modulation optique générant ainsi un signal à bande latérale unique Single Side Band. Ce format permet de transporter des signaux I-Q très haut-débit sur des distances de plus de 100 km.