Expliciter les principes de fonctionnement et les technologies des dispositifs photoniques semi-conducteurs, dans une perspective d’intégration. On s’appuiera d’abord sur un cas mature, les télécoms optiques pour les réseaux actuels et les tendances émergentes prochainement déployées. On donner dans la fin du cours les méthodes de traitement du signal par voie électro-optique et acousto-optique, tels qu’elles sont utilisées au-delà des télécom en photonique micro-onde et dans les lidars.

1) Couplages d’ondes, dispositifs emblématiques (6h, H. Benisty) :
On commencera par un rappel des descriptions de couplage d’onde et de semi-conducteur. Puis on étudiera à titre de base générale l’application de ces concept au travers de dispositifs emblématiques (QW laser,DFB, VCSEL,QD laser)

2) le cycle performance – technologie des composants télécoms (Béatrice Dagens, IEF)
• On revisite ensuite plus en détail des composants individuels puis intégrés en les resituant dans le contexte des réseaux télécoms et en montrant leur apport à la performance globale.
• Nous considérerons d’abord en détail le cas « élémentaire » du laser à semi-conducteur, pour introduire progressivement les principes physiques sous-jacents à l’ensemble des composants optoélectroniques, leur technologie de fabrication, les principes et les degrés de liberté de leur conception. Cela nous conduira jusqu’à l’intégration des composants en circuits photoniques et les compromis supplémentaires sur la conception liés à l’ensemble de la technologie. Nous aborderons également les autres technologies de composants optoélectroniques (verre, SOI, LiNbO3), et nous évoquerons les circuits photoniques développés pour des applications non télécom (bioplasmonique). Ces bases étant acquises, nous pourrons approfondir la physique du fonctionnement et certains principes de caractérisation des composants phares de l’optoélectronique évoqués au début du cours.

3) Composants télécom et datacom : tendances émergentes : (Guang-Hua DUAN, 3-5Lab) (COULD BE IN ENGLISH, pls inform)
• On traitera dans cette partie plusieurs tendances observées ces dernières années dans le domaine de télécommunications et de data communication : le multiplexage et le routage en longueur d’onde, les nouveaux formats de modulation et l’intégration photonique sur silicium. Dans la partie multiplexage et routage en longueur d’onde l’accent sera mis sur les sources accordables en longueurs d’onde et la manipulation de la longueur d’onde (filtrage, routage, translation etc.).
• Sur les nouveaux formats de modulation, on détaillera les circuits photoniques utilisant par exemple une combinaison de plusieurs interféromètres Mach-Zehnder. Sur l’intégration photonique sur silicium, on expliquera les différentes briques de base : laser, modulateur, photo-détecteurs, guides passifs sur silicium, etc. On montera plusieurs exemples d’intégration pour les applications en télécommunications et en "data communication".

4) Traitement du signal électro- et acousto-optique, applications micro-ondes et lidar (D. Dolfi et J.P. Huignard -TRT Thales)
• Phénomènes électro et acousto-optiques et applications : biréfringence induite dans les cristaux et les céramiques, opération en espace libre et en guidage de modes, modulateurs pour les télécom, commutation et balayage électro et acousto-optique de faisceaux lasers.
• Propriétés optiques et électro-optiques des cristaux liquides : phases de cristal liquide, tenseurs optiques et électro-optiques, technlogies des cellules de cristaux liquides.
• Applications :afficheurs, vannes à lumières, optique non linéaire
Comparaisons avec d’autres technologies, application au mélange d’onde dans les matériaux, holographie en volume – matériaux : photoréfractifs, à gain, Diffusion Brillouin stimulée ; application du mélange d’onde à l’amplification d’image et à la conjugaison optique. Applications au traitement du signal, au contrôle de faisceau laser, aux compensations d’effets thermiques
• Liaisons électro-optiques, des télécoms aux radars. Principales caractéristique d’une liaison (gain, figure de bruit, linéarité, gamme dynamique) :des exigences systèmes à la physique du composant ; Applications au traitement optoélectronique de signaux radars (antennes intelligentes [phased array antennae], filtrage agile, corrélation, analyse spectrale, oscillateurs, horloges ultra-précises) ; Génération photonique et détection de signaux millimétriques (fréquence> micro-onde) et THz ; Principes de base des systèmes lidars.

Niveau requis : Pré-requis Diode laser de base (Fabry-Perot), milieux à gain et électro-optiques, bases des télécoms optiques (fibres, modes, débit)

Dernière mise à jour : Wednesday 23 November 2011