Étude et réalisation de sources photoniques intégrées sur InP pour les applications télécoms à hauts débits et à 1,55 µm - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Study and fabrication of InP integrated photonic sources for high bit rate telecom applications at 1.55µm

Étude et réalisation de sources photoniques intégrées sur InP pour les applications télécoms à hauts débits et à 1,55 µm

David Carrara
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 934418

Résumé

Advanced modulation formats, encoding data on the phase, polarization or multi-level intensity of the light are currently a hot topic in the telecommunication domain. By using them, high spectral efficiency and therefore higher bit rate signals could be generated. Those characteristics are really attractive for the telecommunication systems manufacturers in order to answer to the constant need of increased bandwidth in fiber optic communications. The study of advanced modulation formats generation in Photonic Integrated Circuits (PICs) based on a new concept of preset phases switching by Electro-Absorption Modulators is the main task of the current work. Compared to the actual technology used for generate advanced modulations, our choice could allow a strong reduction of the dimensions and of the energy consumption of the transmitter as well as bit rate up to 56 GB. After validating specific transmitters' architectures by simulations, we fabricated the studied photonic integrated circuits in clean room. The wafers were processed by using efficient InP integration techniques based on the AlGaInAs multiple quantum wells, gap engineering by selective area growth and semi-insulating buried heterostructure regrowth. In order to minimize reflexions and optical losses, we optimize the passive sections of our circuits with simulations and reflectometry measurements. Through static characterizations, we verify that all integrated functions of the transmitters (up to 20 integrated components for the most complex PIC) are working and we show the efficiency of our technological choices. Using the available equipments at the lab, we prove the validity of our concept of EAM based phase switching by using a BPSK transmitter. A 12.4 GB BPSK modulation is obtained as well as a wide open eye diagram. This result demonstrates the smallest BPSK integrated photonic source at this time. Due to their complexity, others fabricated transmitters will be measured commonly with laboratories specialized in telecommunication systems and transmissions. For this purpose, standardized packaging of the PICs is studied. In our opinion, combining the low footprint and high efficiency benefits of our new concept of advanced modulations transmitters will permit the compulsory migration of complex modulation formats toward low cost applications.
Les formats de modulation avancés, codant l'information sur la phase, la polarisation ou plusieurs niveaux d'amplitude de la lumière reçoivent aujourd'hui un intérêt croissant. En effet, ceux-ci permettent d'atteindre une meilleure efficacité spectrale et par conséquent des débits plus élevés. Ces caractéristiques sont actuellement très recherchées dans les télécommunications pour répondre à la demande constante d'augmentation de capacité des transmissions optiques fibrées. L'essentiel du travail effectué porte sur la génération de tels signaux dans des sources photoniques monolithiques faisant appel à un concept nouveau de commutation de phases optiques préfixées avec des modulateurs électro-absorbants. Une comparaison de notre technologie intégrée avec la technologie actuelle de génération de formats de modulation avancés démontre des possibilités nouvelles de réduction de taille, de diminution de consommation énergétique et d'évolution en vitesse de modulation jusqu'à 56 GBauds. Suite à la validation, par simulations, d'architectures de transmetteurs spécifiques pour la génération de formats de modulation avancés, nous réalisons en salle blanche les circuits photoniques intégrés d'étude. Le procédé de fabrication utilisé s'appuie sur des techniques d'intégration performantes et efficaces sur InP basées sur le matériau à puits quantiques AlGaInAs, l'ingénierie de gap par croissance épitaxiale sélective SAG et l'enterrement de l'hétérojonction par InP semi-isolant SIBH. L'optimisation des parties passives de nos transmetteurs fait l'objet d'une importante étude par simulations et mesures afin de réduire les pertes et les réflexions de ces sections. Les caractérisations statiques confirment le fonctionnement de toutes les fonctions intégrées des circuits (jusqu'à 20 composants intégrés pour le plus complexe de nos PICs) et soulignent l'efficacité de la filière technologique. Pour une première démonstration de fonctionnalité nous choisissons un transmetteur BPSK, possible à caractériser avec les équipements disponibles. Une modulation de phase à 12,4 GB produit un diagramme de l'oeil très ouvert. Ce résultat démontre la plus petite source intégrée BPSK à l'heure actuelle. Plus complexes, d'autres circuits fabriqués seront mis en oeuvre en partenariat avec des laboratoires étudiant les systèmes de transmission. Pour ce faire, la mise en modules standardisés des composants est aussi étudiée. Selon nous, la combinaison des avantages économiques et des performances de cette nouvelle technique autorisera une nécessaire migration des formats vectoriels vers des applications de terminaux à faibles coûts.
Fichier principal
Vignette du fichier
These.pdf (42.37 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00767407 , version 1 (20-12-2012)
tel-00767407 , version 2 (16-10-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00767407 , version 1

Citer

David Carrara. Étude et réalisation de sources photoniques intégrées sur InP pour les applications télécoms à hauts débits et à 1,55 µm. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00767407v1⟩

Collections

THESES-UPMC
367 Consultations
692 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More