Transmetteur à forte tolérance à la dispersion chromatique pour réseaux d’accès de prochaine génération – DIQDOT

Le projet DIQDOT se propose de développer de nouvelles sources ‘vertes’ pour une infrastructure des réseaux d’accès à bas coût, faible consommation énergétique et sans Peltier. Ces transmetteurs optiques exploitent certaines propriétés remarquables de nanostructures InAs appelées ‘bâtonnets quantiques’ (BQ), élaborées sur substrat InP pour applications dans la fenêtre 1.5 µm, et doivent permettre des transmissions à haut débit (>10Gbit/s) sur des distances bien au-delà de la limite imposée par la dispersion chromatique de la fibre standard déjà déployée.
On travaillera plus précisément sur une rupture technologique basée sur l’intégration de deux briques de base innovantes:
• Une source laser DFB à modulation directe (DML) à très faible chirp grâce à la combinaison de nanostructures dopées p à fort gain différentiel, induisant un faible chirp adiabatique, et d’une technologie laser optimisée conduisant à un chirp transitoire négligeable. Un autre atout remarquable de cette source est sa capacité à fonctionner sans isolateur optique.
• Un résonateur en anneau intégré monolithiquement pour une réduction efficace des niveaux ‘0’ et la récupération d’un taux d’extinction dynamique compatible avec les standards actuels des réseaux d’accès (ER > 6 dB)
Afin d’identifier précisément l’impact de la forme du filtre sur les propriétés de transmission à 10 Gbit/s en termes de performance et de tolérance, une solution à base de filtres discrets commerciaux sera étudiée. L’intégration monolithique pour la première fois d’un DFB à BQ et d’un filtre étalon sur InP ouvrira la voie à la réalisation d’un module ‘vert’ pour les applications de type multiplexage en longueur d’onde (CWDM). Une section de phase devrait assurer la compatibilité en longueur d’onde entre le laser mono-fréquence et le filtre étalon, avec une conception de l’ensemble permettant un fonctionnement sans refroidisseur. On vise ainsi le développement d’un composant compact, sans isolateur optique ni refroidisseur, compatible avec une mise en module de type TO et ainsi à très faible coût. C’est une approche tout à fait conforme avec l’initiative GREEN TOUCH de réduction de la consommation énergétique dans le domaine ICT.
L’enjeu sera de pouvoir mettre en œuvre de nouvelles approches de croissance afin d’empiler verticalement un grand nombre de couches à BQs mais également d’optimiser l’effet d’un dopage de type p. Un gain modal record > 60 cm-1 est visé ainsi qu’un facteur de Henry alphaH < 1.5 à fort courant d’injection. Les structures optimisées seront à base de guides d’onde asymétriques et pourvues de transformateurs de mode pour un budget optique maximal. L’une des tâches sera de concevoir, fabriquer et évaluer des filtres étalons hybrides et InP pour leur intégration monolithique avec les lasers DFB sur substrats InP.
Les sources intégrant les filtres discrets ou monolithiques seront testées dans des expériences de transmission à haut débit (10Gbit/s) sur fibre standard. Leur potentiel sur toute la gamme CWDM et à 25 Gbit/s sera également évalué. Un fonctionnement semi-refroidi (45°C) pour un budget optique élevé (29dB) et des distances bien au-delà de la limite de dispersion chromatique et de l’état de l’art à base d’une source DML (>60km) sera mis en œuvre.
Les perspectives du projet seront d’ordre scientifique et technique (approfondir un savoir-faire dans le domaine de l’ingénierie de bande de nouvelles nanostructures en vue de l’amélioration des performances laser, établir le rôle d’un filtre étalon pour étendre les longueurs de transmission pour les réseaux d’accès longue distance) mais également dans le cadre de la normalisation des réseaux NGPON par le partenaire ORANGE à travers la valorisation des résultats du projet.