Développement d'un banc de mesure de la forme d'onde de signaux dynamiques complexes par échantillonnage électro-optique

par Wei Tian

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Georges Boudebs.

Soutenue en 2013

à Angers .


  • Résumé

    Nous proposons une méthode et nous réalisons l'expérience pour la caractérisation de la forme d'onde jusqu'à 100 GHz, par échantillonnage électro-optique. L'échantillonnage électro-optique permet de déterminer l'impulsion ultra rapide générée par une photodiode dans une ligne coplanaire. Dans notre système, l'impulsion électrique est échantillonnée par un train d'impulsions laser ultra-courtes par effet électro-optique. Le faisceau du laser est sépare en deux parties. Une partie du laser excite la photodiode qui génère les impulsions électriques se propageant sur une ligne coplanaire fabriquée sur un substrat en verre. L'autre partie du laser subit un délai optique variable et traverse un matériau électro-optique placé sur la ligne coplanaire. Le champ électrique entre les conducteurs de la ligne coplanaire, modifie la polarisation du laser par l'effet électro-optique. Le changement de polarisation peut être converti en une variation d'amplitude qui peut être mesurée. Pour un retard fixe, les impulsions d'échantillonnage interceptent de manière répétitive une petite portion de la forme d'onde de l'impulsion électrique. Le retard est varié pour enregistrer l'évolution temporelle de la forme d'onde de l'impulsion électrique. Nous utilisons un logiciel de simulation électromagnétique 3D pour optimiser la structure électro-optique constituée d'une ligne coplanaire sur laquelle est posée une lame électro-optique. Nous réalisons 144 lignes coplanaires sur un substrat de verre ainsi qu'un kit d'étalonnage pour étalonner l'analyseur de réseau vectoriel utilisé pour trouver la structure optimale en conditions réelles. Nous utilisons ensuite cette structure pour reconstruire la forme d'onde de l'impulsion électrique générée par la photodiode.


  • Résumé

    We highlight a method and we set up the experiment for the characterization of waveforms up to 100 GHz, by electro-optic sampling. Electro-optical sampling allows to determine ultra fast pulses generated by a photodiode in a coplanar waveguide. In our system, high-speed electrical waveforms are sampled by a train of ultra-short laser pulses via the electro-optic effect. The laser beam is split into two parts. One part of the laser beam excites the photodiode, which generates electrical pulses propagating onto a coplanar waveguide fabricated on a glass substrate. The other part of the laser beam passes through a variable optical delay and crosses an electro-optic material placed on the coplanar waveguide. The electric field between the coplanar waveguide conductors changes the polarization of the optical beam passing through the electro-optical material via the electro-optic effect. The change of polarization can be converted to an amplitude variation which can be measured. For a fixed path delay between the two beams, the sampling pulses intercept repetitively one small portion of the electrical pulse waveform. We can adjust the delay to record the temporal evolution of the electrical pulse waveform. We use a 3D electromagnetic simulation software to optimize the electro-optic structure consisting of a coplanar waveguide on which is placed an electro-optic strip. We design 144 coplanar waveguides on a glass substrate and a calibration kit for the calibration of a vector network analyser used for determining the optimal structure into real working conditions. Then we use this structure for the waveform reconstruction of the electrical pulse generated by the photodiode.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 144-153

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
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