Réalisation en optique intégrée de la fonction sommation de signaux microondes : étude et fabrication des structures photodétectrices spécifiques en filière InP

par Gwenn Ulliac

Thèse de doctorat en Micro-ondes et microtechnologies

Sous la direction de Jean-Pierre Vilcot et de Jean Chazelas.

Soutenue en 2005

à Lille 1 .

mots clés

• Sommation cohérente
• Dispositifs optoélectroniques
• Optique des microondes
• Optique intégrée
• Ondes évanescentes
• Phosphure d'indium
• Antennes hyperfréquences

Résumé

Ce travail de thèse, réalisé en collaboration avec Thales Systèmes Aéroportés, s'inscrit dans un projet visant à démontrer la faisabilité du pilotage d'antennes à balayage par voie optique. Il consiste à réaliser la fonction de sommation de signaux hyperfréquences provenant des éléments récepteurs/rayonnants par voie optique dans la bande de fréquence 0-20 GHz. En effet cette fonction, associée aux fonctions retard et pondération, est nécessaire à la formation de faisceaux à la réception. Dans une première partie, nous présentons les avantages apportés par l'emploi d'un sommateur optique à la place d'un combineur hyperfréquence classique. Nous avons ainsi démontré que la sommation optique permet d'améliorer le SNR du signal somme par rapport à son équivalent dans le domaine hyperfréquence. Dans une seconde partie, nous proposons une solution originale en optique intégrée. Elle consiste à réaliser un circuit optoélectronique constitué d'une photodiode PIN couplée par ondes évanescentes à N guides optiques. Nous avons ainsi modélisé les performances optiques et électriques de ces photodiodes afin qu'elles répondent aux différents critères du cahier des charges pour réaliser la fonction sommation. Les différentes géométries de sommateur à 2, 4 et 8 voies envisagées sont également détaillées. Dans une 3ème partie, nous abordons le procédé technologique complet de réalisation des sommateurs opto-hyperfréquences en détaillant en particulier les verrous technologiques rencontrés sur ces composants fortement non-planaires. Enfin dans une 4ème partie, nous présentons les caractérisations optiques et électriques des photodiodes évanescentes et celles des sommateurs opto-hyperfréquences. Les résultats de caractérisation ont montré la validité du concept de sommation à 5. 4GHz.

Titre traduit

Summation function of microwave signals using integrated optics : study and fabrication on InP based specific photodiodes

Pas de résumé disponible.