Système photonique optimisé ultra-compact pour l’échantillonnage ultime de signaux micro-ondes – AUCTOPUSS

Le projet AUCTOPUSS propose d’étudier et de réaliser une fonction de numérisation de signaux à haute dynamique et à très large bande sur porteuses hyperfréquences en optimisant la fonction d’échantillonnage basée sur un photo-interrupteur à 1,5µm réalisé par utilisation de matériaux semiconducteurs nanostructurés exploitant l’absorption à deux photons. Ce projet de recherche est motivé par les résultats très prometteurs obtenus, en particulier, lors de l’étude de recherche exploratoire financée dans le cadre du Programme REI de la DGA/MRIS sur un "nano photo-interrupteur". Ces résultats ont mis en évidence que cette solution innovante ouvrait la voie aux approches optiques pour l’échantillonnage de signaux hyperfréquences ultra-large bande. Les avantages de cette technologie se déclinent aussi bien au niveau de l’extrême simplicité du dispositif photo-interrupteur que des performances de cette solution qui se situe, d’ores et déjà, très au-delà des approches électroniques conventionnelles.

Afin d’atteindre les performances de dynamique requise pour les applications civiles et militaires, en particulier dynamique hors parasites SFDR (Spurious Free Dynamic Range), et de rapport signal à bruit (SNR : Signal to Noise Ratio) ou de nombre de bits effectifs (ENOB : Effective Number Of Bits), une phase d’optimisation du commutateur est absolument nécessaire.

L’objectif du projet AUCTOPUSS est d’optimiser les performances des échantillonneurs de signaux hyperfréquence à très large bande passante, en se focalisant sur la fonction de photo-commutateur. La rupture technologique proposée dans AUCTOPUSS s’appuie sur l’utilisation de matériau semi-conducteur nanostructuré. Cette nouvelle approche permettra de disposer de durée de vie des porteurs compatible avec la fonction d’échantillonnage visée (soit quelques ps) et d’intégrer à terme la source optique impulsionnelle à très faible gigue (jitter) dans la fenêtre de 1550nm (fenêtre des télécommunications optiques) par utilisation de l’effet à deux photons. Pour optimiser un tel commutateur, il a été montré dans une étude précédente qu’il était nécessaire d’améliorer simultanément, toutes choses égales par ailleurs, les pertes d’insertion et la durée de vie des porteurs du semiconducteur utilisé pour la commutation en regard de la fréquence de répétition des impulsions optiques.