Realization of pulsed sources for telecommunications
Réalisation de sources impulsionnelles pour les télécommunications
Résumé
The work carried out during this PhD within ENSSAT's ""Laboratoire d'optronique"" has been associated with the development of a new research theme on the realisation and characterisation of 1.55 μm pulsed sources with high extinction ratios, low chirp and high repetition rates. Such sources can find applications in optical telecommunications such as in transmission, or in the development of new methods for all-optical measurement or all optical clock recovery. To realise such sources, we have used mode-locked semiconductor laser diodes subject to optical feedback, and the thesis describes a detailed experimental and theoretical study of such lasers. After a brief review of the main techniques used to develop ultrashort pulse sources, we present the theoretical background required to understand the principles of optical feedback, and give an overview of the existing types of pulse sources reported in the literature. We then focus on a numerical analysis of the dynamics of a semiconductor laser subject to nonlinear optical feedback and show that such feedback can be used to achieve passive mode-locking with repetition rates as high as 20 GHz. Moreover, the use of a filtered feedback (provided by a fiber Bragg grating as an external reflector) allows
Fourier transform limited pulses to be obtained. We also describe the manufacturing process of cavities composed of a Bragg grating and a microlens. We then present a theoretical model appropriate for both a numerical study of lasers subject to filtered optical feedback as well as a steady states analysis. We finish this study with the analysis of the role of the injected signal in the dynamical behaviour of a laser diode subject to optical feedback.
Fourier transform limited pulses to be obtained. We also describe the manufacturing process of cavities composed of a Bragg grating and a microlens. We then present a theoretical model appropriate for both a numerical study of lasers subject to filtered optical feedback as well as a steady states analysis. We finish this study with the analysis of the role of the injected signal in the dynamical behaviour of a laser diode subject to optical feedback.
Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de sources impulsionnelles, constituées de lasers à semi-conducteurs soumis à une rétroaction optique non linéaire ou filtrée, pour des applications dans les domaines liés aux télécommunications optiques. Après un bref rappel des principales méthodes utilisées pour réaliser des sources impulsionnelles, nous présentons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de rétroaction optique ainsi que les principales réalisations de sources impulsionnelles, utilisant une contre-réaction, disponibles dans la littérature. Puis nous nous intéressons à l'analyse, principalement numérique, de la dynamique d'un laser contre-réactionné par un miroir non linéaire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un régime de blocage de modes passif conduisant à la génération d'impulsions caractérisées par un taux de répétition pouvant atteindre 20 GHz. D'autre part, nous montrons que l'utilisation d'un réseau de Bragg à pas variable comme réflecteur externe d'un laser fonctionnant en régime de blocage de modes permet la génération d'impulsions en limite de Fourier. La méthode de fabrication d'une telle cavité composée d'un réseau de Bragg et d'une microlentille est décrite. Et nous présentons un modèle permettant d'analyser numériquement le comportement de lasers soumis à une contre-réaction filtrée ainsi qu'une analyse statique de ce dernier. Nous terminons cette étude par l'analyse de l'influence d'une injection optique sur les caractéristiques de ces impulsions.