Déflecteur à base d’un guide optique à fuite en polymère en vue de la réalisation d’un convertisseur analogique-numérique tout-optique à plus de 40 Giga échantillons par seconde – ADC Poly

Les convertisseurs analogique-numérique (ADC pour Analog to Digital Converter) sont des composants indispensables pour améliorer les performances de beaucoup d'équipements et de systèmes, aussi bien civils que militaires. Comme le taux d’échantillonnage des ADCs électroniques sera notamment plafonné par la gigue (100 fs à l’état de l’art) du signal d'échantillonnage quand on veut conserver la résolution, des solutions sont à rechercher dans le domaine de l’optique afin de profiter de la faible gigue des impulsions lasers (la fs voire moins).
Différentes approches ont d'ores et déjà été abordées dans le domaine des ADCs optiques, le projet ADC Poly vise à démontrer la faisabilité d'une solution innovante basée sur l'utilisation d’un déflecteur optique. Celui-ci est réalisé en technologie optique intégrée et constitue le composant central d'un ADC tout-optique pouvant échantillonner, in fine, à un taux supérieur à 40 Giga échantillons par seconde avec une résolution de 6 bits ou plus, ce qui en ferait, à terme, l’un des ADCs les plus performants. Le démonstrateur prévu dans ce projet consistera en un déflecteur, sous la forme d’un guide optique à fuite en technologie optique intégrée à base de polymères électro-optiques (EO), capable d’adresser un masque de codage sur 8 lignes résolues (3 bits). L'angle de fuite du déflecteur est contrôlé par la tension à numériser appliquée au niveau de son électrode de commande.
Les composants d'optique intégrée actifs à base de polymères EO, les plus couramment étudiés étant les modulateurs, fonctionnent habituellement avec une électrode de commande à ondes progressives de type ligne microruban emprisonnant verticalement le guide polymère et assurant un facteur de recouvrement optimal entre les ondes optique et électrique. Dans le cas du déflecteur, la lumière fuit par le dessus du guide optique, rendant cette topologie inopérante et l'électrode de commande doit alors être située latéralement, de part et autre du guide optique, et enterrée de surcroit, afin d’optimiser ce facteur de recouvrement. Le premier challenge du projet est alors de développer un procédé de réalisation adapté, plus complexe que celui couramment utilisé et de valider le comportement EO de la structure. La position des électrodes notamment, à la fois par leur statut "enterré" et leur positionnement dans le même plan ne permet pas d'appliquer le procédé usuellement utilisé pour l'orientation des chromophores (molécules permettant de rendre le polymère électro-actif). Le couplage d'une structure d'alimentation continue à l'électrode à ondes progressives est ici proposé. Le faisceau de fuite, distribué le long du guide, doit être récupéré et focalisé dans le plan de détection. Le second challenge est de concevoir le superstrat du guide ainsi que la micro-optique remplissant ces fonctions.
La conception du démonstrateur comprend donc des activités dédiées aux structures optiques et hyperfréquence du déflecteur ainsi qu'à l’optique collectrice du faisceau de fuite. Le travail de fabrication se décompose en plusieurs étapes permettant d'une part d'avoir un retour continu sur l'étape de conception et, d'autre part, une décorrélation des problématiques: des guides passifs d’abord, des modulateurs de phase intégrant la structure d'électrodes enterrées ensuite. La caractérisation de ces objets intermédiaires permet alors d’optimiser la conception du guide à fuite sur des bases fiables et solides.