Novel Miniaturized Tunable Filters with Optical Control

par Paul Leshauris

Thèse de doctorat en Electronique des hautes fréquences, optoélectronique et photonique

Sous la direction de Serge Verdeyme, Nicolas Delhote et de Langis Roy.

Soutenue le 27-10-2016

à Limoges en cotutelle avec Carleton university (Ottawa) , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .

Le jury était composé de Nicolas Delhote, Langis Roy, Steven Mcgarry, Bernard Jarry, Thierry Monédière, Jim Wright.

Les rapporteurs étaient Valérie Vignéras-Lefebvre, Cédric Quendo.

  • Titre traduit

    Filtres réglables miniaturisés innovants avec contrôle optique


  • Résumé

    Au cours de ces dernières années, les chercheurs ont démontré l’importance de l’accordabilité dans les systèmes de télécommunications fonctionnant pour des multiples bandes de fréquences, afin de réduire leur complexité et leur coût. Ce travail se focalise sur des filtres innovants accordables optiquement et propose ainsi une solution alternative aux méthodes plus classiques comme les MEMS ou les diodes. Cette thèse retrace la conception de trois résonateurs pouvant être de bons candidats à intégrer dans le système accordable optiquement développé au travers du manuscrit. Ces éléments sont conçus par le biais de différentes technologies comme : la technologie « Substrate Integrated Waveguide » combinée avec un effet dit métamatériau et la méthode de cavité chargée par un plot capacitif. Tous ces résonateurs ont été créés dans le but d’avoir des performances intéressantes pour trois critères : le facteur de qualité à vide (Q0), la plage d’accord (TR) et la taille. La dernière partie, quant à elle, se consacre au système d’accordabilité basé sur l’utilisation de capacité CMS et de switches RF contrôlés optiquement et fabriqués à l’aide de la technologie silicium CMOS. Plusieurs méthodes ont été utilisées afin d’améliorer les pertes d’insertion des switches RF et par conséquent les performances du système global, démontrant la faisabilité de ce concept innovant accordable optiquement.


  • Résumé

    Researchers have demonstrated over the last decade the importance of tunability to reduce the complexity and the cost of telecommunication systems operating at multiple frequency bands and standards. This work focuses on novel optically tunable filters for microwave applications and therefore proposes alternative solution to commonly used tuning methods such as MEMS or diodes. The thesis has investigated different resonators for having good candidates for the novel optically tunable system developed throughout this manuscript. Different technologies are used to design such components, namely: Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology combined with metamaterial effect and cavity loading. All manufactured resonators are designed to be balanced between three features: the unloaded quality factor (Q0), the tuning range (TR) and the size. The last part deals with the tuning system based on SMT capacitance and optically controlled RF switches based on Si CMOS technology. Several methods have been used to improve the insertion loss of manufactured switches and therefore the performance of the whole system, demonstrating the feasibility of this novel optically based tunable concept.


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