Modélisation des amplificateurs optiques à semi-conducteurs : du composant au système - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Semiconductor Optical Amplifiers Modeling: From Component to System

Modélisation des amplificateurs optiques à semi-conducteurs : du composant au système

Pascal Morel

Résumé

Semiconductor Optical Amplifiers (SOAs) are multifunctional devices that can be used in a lot of various applications, especially in wavelength division multiplexed networks. The purpose of this work is to model the static and dynamic behaviour of SOAs over a wide range of wavelengths, optical powers and bias currents. The SOA modelling has been validated for several SOAs by comparing the simulated gain, amplified spontaneous emission (ASE) and noise factor (NF) to measured ones. Moreover, our SOA modelling demonstrates that it can be applied also in cascaded congurations where a good agreement between measurements and simulations has been obtained for two different SOAs in serial set-up. Our model has then been extended afterwards to take into account gain and ASE ripple, polarisation state of signals and ASE, four-wave mixing (FWM), Gain-clamped SOA (GCSOA), and SOA with enlarged optical bandwidth by a notch-band filter insertion in its active area. We have also considered the dynamic behaviour of SOA by introducing gain compression and by developing the propagation equation using a complex time delay so that picosecond regime can be taken into account. Eventually, we have taken into account complex modulation formats in order to include our model in a system environment.
Les amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) sont des composants multifonctionnels utilisables dans des applications de plus en plus variées, notamment dans les réseaux multiplexés en longueur d'onde. Ce travail est consacré à la modélisation large-bande du comportement statique et dynamique des SOA. Le terme large-bande couvre une large plage de variation de la longueur d'onde des signaux optiques incidents, de leur puissance, ainsi qu'une large plage de variation du courant d'alimentation électrique des SOA. Cette modélisation large-bande a été validée pour plusieurs SOA, à la fois pour le gain, l'émission spontanée ampliée (ASE) et le facteur de bruit (NF). Notre modélisation s'est de plus avérée cascadable puisqu'elle a permis de simuler le comportement de deux SOA en série. Notre modélisation a ensuite été étendue à la prise en compte de l'ondulation du gain et de l'ASE, à la prise en compte de l'état de polarisation des signaux et de l'ASE, du mélange à quatre ondes (FWM), des SOA à gain bloqué (GC-SOA) et à celle des SOA à gain élargi par l'insertion d'un filtre coupe-bande. Nous nous sommes aussi attachés à la modélisation dynamique du comportement des SOA en prenant en compte la compression du gain. Nous avons pour cela développé une écriture sous forme de retard complexe de l'équation de propagation facilement intégrable. Notre modèle permet ainsi de simuler le comportement des SOA jusqu'au régime picoseconde. Enn, nous avons mis en place la prise en compte des formats de modulation complexes an de pouvoir insérer notre modèle dans un environnement système.
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Dates et versions

tel-00556006 , version 1 (14-01-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00556006 , version 1

Citer

Pascal Morel. Modélisation des amplificateurs optiques à semi-conducteurs : du composant au système. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université de Bretagne occidentale - Brest, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00556006⟩
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