Etude de dispositifs tout-optiques à absorbants saturables ultra rapides pour application aux transmissions optiques à très haut débit

par Houtaï Choumane

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean Louis Oudar.

Soutenue en 2002

à Paris 11 .

mots clés

• Micro-cavité
• Télécommunication optique
• Wdm

Résumé

Ce travail de thèse est articulé autour de la conception, du développement, et de la validation d'un nouveau régénérateur tout-optique passif compatible avec les signaux de très haut débit. L'approche suivie est basée sur les composants à absorbants saturables à puits quantiques irradiés par des ions et insérés dans une micro-cavité verticale. Nous avons tout d'abord réussi à concevoir une nouvelle génération de composants à absorbants saturables performants en ce qui concerne leur puissance de commutation tout en gardant une bande passante spectrale compatible avec les systèmes WDM. Cette optimisation nous a permis d'étendre le domaine de fonctionnement de nos composants à des signaux de plus haut débit (de 20 à 40 Gbit/s). Cette nouvelle génération de composants a pu apporter les améliorations escomptées grâce à un procédé de fabrication original, fiable et reproductible. Le développement de cette nouvelle technologie nous a permis de franchir un pas important dans la maîtrise du procédé de fabrication de nos composants. Outre la reproductibilité de ce procédé, une très bonne homogénéité des composants fabriqués a été démontrée. Une caractérisation expérimentale approfondie (à faible et à haut débit) nous a permis de déterminer les points de fonctionnement optimaux des composants développés ainsi que l'environnement "système" idéal (puissance en ligne, longueur d'onde. . ). Grâce à leur énergie de commutation réduite, les nouveaux composants intégrés dans un schéma de régénérateur 2R ont permis de réaliser une transmission quasi-transocéanique à 40 Gbit/s, avec un facteur Q=11,3. L'optimisation, la fabrication, ainsi que la validation des caractéristiques fonctionnelles d'un module à absorbant saturable à 4 canaux fibrés ont également été démontrées.

Titre traduit

Ultra fast all-optical saturable absorber devices for high bit rate optical transmissions

Résumé

This work of thesis is articulated around the design, the development, and the validation of a new passive all-optical regenerator compatible with high bit rate signals. The followed approach is based on ion irradiated quantum wells saturable absorber component inserted in a vertical microcavity. We first of all succeeded in conceiving a new generation of components with high-performance saturable absorber with regard to their commutation power while keeping a spectral band-width compatible with WDM systems. This optimization enabled us to extend the operation range of our components to signals of higher bit rate (from 20 to 40 Gbit/s). This new generation of components could make the improvements discounted thanks to an original fabrication process, reliable and reproducible. This original technology enabled us to cross a significant step in the control of the fabrication process of our components. In addition to the reproducibility of this process, an excellent homogeneity of the fabricated components was shown. An experimental characterization (at low and high rates) enabled us to determine the optimal points of operation of the components as well as the ideal system parameters (power, wavelength, etc). Thanks to their reduced commutation energy, the new components integrated in a 2R regenerator diagram make it possible to carry out a quasi-transoceanic transmission at 40 Gbit/s and Q=11,3. Optimizations, design as well as the validation of the functional characteristics of a saturable absorber module with 4 fibered channels were also shown.