Oscillateurs Opto-Electroniques – O²E

Principes Un O²E (oscillateur opto-électronique) se sert d'une conversion de l'énergie lumineuse d'un laser en signal micro-onde dont la pureté spectrale peut être très élevée [3]. Ce type d'oscillateur est constitué par une boucle de contre réaction optoélectronique comprenant un élément de stockage optique de l'énergie RF portée par l'onde lumineuse (grand retard réalisé par une fibre optique, ou cavité optique résonante). Les performances importantes de cet oscillateur sont liées à l'utilisation de propriétés physiques qui sont à l'origine du formidable succès des télécommunications optiques : très large bande passante, et très faible absorption des milieux de propagation optique. Dans la configuration la plus simple de l'O²E, le faisceau optique issu d'une diode laser est injecté dans un modulateur d'intensité large bande de type Mach-Zehnder. La sortie du modulateur électro-optique est reliée à une fibre optique de grande longueur, qui joue le rôle de ligne à retard. L'onde optique modulée en intensité est détectée par une photodiode rapide dont la sortie électrique est amplifiée et filtrée. Le signal est ensuite rebouclé sur l'entrée électrique du modulateur. Lorsque les conditions classiques de gain et de phase sont réalisées dans la boucle d'oscillation, le système génère un peigne de fréquences. Le filtre sélectif électronique permet un fonctionnement monomode de l'oscillateur. Ce procédé conduit à un signal électrique de fréquence micro-onde et à un signal optique modulé à cette même fréquence. Une des originalités essentielles réside dans la très grande capacité de stockage d'énergie dans le domaine optique, du fait des très faibles pertes et de l'excellent guidage (les longueurs de fibre alors utilisées sont typiquement plusieurs kilomètres, ou bien dans le cas des micro-résonateurs optiques, ceux-ci ont des coefficients de surtension allant théoriquement jusqu'à 1013 pour les microsphères). Un inconvénient concerne le très grand nombre de modes retournés en phase après un tour dans l'O²E (espacement de quelques dizaines de kHz entre 2 modes adjacents dans le cas des retards fibrés). Les difficultés majeures résident donc dans la sélection d'un seul de ces modes, mais aussi dans la compensation par amplification RF des faibles rendements de conversion RF/Optique Optique/RF, et dans la stabilisation et le contrôle de l'ensemble des paramètres environnementaux de l'oscillateur. C'est grâce à des approches physiques (microsphère, anneaux en optique intégrée) et/ou inspirées des télécommunications optiques, que nous proposons d'aboutir à une architecture de seconde génération présentant les nombreux avantages déjà évoqués -extrême pureté spectrale, compacité, agilité- au travers de solutions originales encore inexplorées. Approche Système Télécom des O²E (FEMTO-ST) : Cette approche a pour but d'imaginer tout un ensemble de solutions originales afin de résoudre la plupart des verrous scientifiques actuellement posés par les O²E de première génération. Ces solutions seront d'abord abordées sous un aspect système non nécessairement compact, pour ensuite évoluer vers des fonctions implémentées en optique intégrée LiNbO3, en étroite collaboration avec les partenaires du LAAS et de l'ENSSAT qui aborderont dès le début les problèmes d'intégration au travers des études sur les micro-sphères ou encore des micro-anneaux sur Silicium. Une conséquence du problème déjà évoqué du fort gain RF nécessaire à la compensation de la faible efficacité de conversion E/O et O/E, concerne l'existence de boucles d'oscillations secondaires par rayonnement des signaux de forte puissance (driver RF du modulateur E/O), sur les signaux faible puissance (sortie du photodétecteur de conversion O/E). Ces niveaux de couplage électromagnétique direct bien que très faibles du fait des blindages des composants utilisés, sont toutefois loin d'être négligeables pour ne pas entraîner des dégradations non contrôlées du bruit de phase. La solution alors en.