Division de Fréquence d’Oscillateurs OptoéLectroniques – DIFOOL

L’objectif du projet DIFOOL est de réaliser la démonstration des éléments d’une synthèse de signaux hyperfréquence ultra-bas bruit combinant des oscillateurs optoélectroniques couplés (coupled optoelectronic oscillators, COEOs) et des diviseurs de fréquence haute fréquence et bas bruit. Ces éléments seront applicables aux systèmes de détection, de communication et de positionnement.
Les oscillateurs à quartz semblant atteindre leurs limites de performances, et l’approvisionnement en matériau de qualité n’étant pas assuré, la technologie des oscillateurs optoélectroniques (OEOs) est une alternative très prometteuse pour la génération des signaux dans les futurs systèmes aussi bien civils que militaires. Cela permettrait de garantir leur évolution en capacités et performances (gain de sensibilité en radar et guerre électronique, gain de débit en communication, et gain de stabilité et précision en positionnement et navigation). Le précédent Astrid MINOTOR a montré que l’utilisation de résonateurs optiques actifs ou passifs et de sources lasers spécifiques est une voie prometteuse pour améliorer les performances des OEOs. Ils permettent en effet un gain de compacité significatif par rapport aux OEOs basés sur des délais de fibre kilométriques. En particulier, il a été démontré un COEO à 10 GHz, dont les performances sont proches de celles du produit d’OEwaves, référence du domaine. L’analyse système a aussi montré le besoin d’associer ces OEOs à des composants de synthèse adaptés à leurs spécificités.
Le projet Astrid Maturation DIFOOL se propose donc de progresser significativement dans cette voie, par la réalisation de COEOs à haute fréquence et de diviseurs haute fréquence bas bruit, pour obtenir une démonstration des éléments principaux d’un nouveau type de synthèse de fréquence surpassant les performances des synthèses à quartz.
Ce projet rassemble toutes les compétences requises au travers des cinq partenaires : Thales Research & Technology France (coordinateur), la PME OSAT, le Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des systèmes, Le laboratoire Aimé Cotton et Thales Alenia Space.
Le projet comprend quatre tâches techniques. La première sera dédiée à l’analyse des besoins système pour une application aux charges utiles de télécommunications, et à leur traduction en spécifications pour les oscillateurs et diviseurs. La seconde sera consacrée à l’étude et la réalisation de démonstrateurs de COEOs, l’objectif principal étant la réalisation d’un COEO à 30 GHz compact. Un COEO à 10 GHz, fréquence plus maitrisée, sera réalisé en parallèle pour réduire les risques, tester des architectures plus complexes et permettre des tests intermédiaires des diviseurs. La troisième tâche est consacrée à l’étude et la réalisation des diviseurs haute fréquence et bas bruit. Enfin, la quatrième est dédiée à la démonstration d’une synthèse en assemblant les composants développés, à des tests préliminaires en environnement, aux conclusions et à la valorisation vis-à-vis des applications visées.
Les sorties attendues du projet sont:
- La réalisation de deux COEOs, à 30 et 10 GHz, dont un sous forme de breadboard compact à TRL4, avec des bruits atteignant -125 dBc/Hz à 1kHz et -150 dBc/Hz à 100 kHz,
- La réalisation de diviseurs haute fréquence et bas bruit, permettant de descendre de 30 GHz à 1 GHz (bruit -150 dBc/Hz à 1 kHz, -170 dBc/Hz à 100 kHz), au niveau TRL5 pour les puces, et intégrés dans des modules TRL4,
- la démonstration sur table à TRL4 d’une synthèse partielle combinant COEOs et diviseurs.
Ces résultats seront valorisés par l’intermédiaire d’OSAT, PME spécialisée dans les technologies de synthèse hyperfréquence pour le spatial (segment sol), pour laquelle ce projet sera l’opportunité de se positionner sur de nouvelles technologies, et sur les systèmes embarqués. Cette filière industrielle préliminaire pour les OEOs sera supervisée par TAS, systémier du domaine, et TRT, qui assurera le lien vers les applications radar et guerre électronique.