Direct-modulation optoelectronic oscillator : Microwave synthesis and short optical pulses generation
Oscillateur optoélectronique à modulation directe : Génération de signaux micro-ondes et d'impulsions optiques courtes
Résumé
High spectral quality microwave signals are mandatory in many fields of applications such as telecommunications or RADAR technology. Opto-electronic oscillators are oscillators in which an optical fiber is used as a delay line and that can provide with phase noises lower than electronic frequency synthesizers. In this thesis, we study a specific scheme where the loop feedback is done directly on the laser pump current rather than by external intensity modulation. We first propose a phase noise model of the system and its experimental setup. We show stable and single-mode oscillations at 10 GHz with phase noises as low as -135 dBc/Hz at 10 kHz from the carrier. To further improve the versatility of the system, we used nonlinear compression in the fiber to generate short optical pulses. We showed picosecond pulses with low timing jitter while keeping a good phase noise. In order to simulate the system for helping with the experimental work, a measure of the laser's Henry factor was needed. To this end, we proposed a novel, reliable and simple method to measure it with a precision of 3%.
La génération de signaux microondes de grande pureté spectrale est un enjeu majeur dans différentes applications telles que les télécommunications et les technologies RADAR. L'oscillateur optoélectronique utilise la fibre optique pour implémenter un retard dans sa boucle de rétroaction, ce qui permet d'atteindre de meilleurs bruits de phase que les synthétiseurs de fréquences électroniques. Dans ce travail de thèse, nous étudions une architecture particulière qui utilise le courant d'alimentation d'un laser comme support de rétroaction. Nous avons ainsi pu obtenir un signal stable et monomode à 10 GHz dont le bruit de phase était de -135 dBc/Hz à 10 kHz de la porteuse. Dans un deuxième temps, nous avons implémenté une compression d'impulsion en tirant parti d'une propagation nonlinéaire dans la fibre optique. Nous avons pu générer des impulsions de quelques picosecondes présentant une faible gigue temporelle sans dégrader le bruit de phase. Nous avons modélisé le bruit de phase du système et la propagation non-linéaire dans la fibre. Afin de prendre également en compte la dynamique du laser, nous avons dû mesurer le facteur de Henry. Nous y sommes parvenus en développant une nouvelle technique de mesure qui est simple et reproductible et qui a permis d'atteindre des précisions de 3%.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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