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Fiche détaillée Thèses
Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG (21/05/2002), COURTOIS Bernard (Dir.)
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Conception de commutateurs micro-usinés sur silicium pour les réseaux tout optiques
S. Martinez1

Les systèmes à fibre optique ont été commercialement utilisés depuis les années 80 pour la transmission de signaux haut débit sur de longues distances. Plus récemment, l'introduction de l'amplificateur optique et du multiplexage en longueur d'onde a permis la
transmission et la régénération de signaux de très haut débit directement dans le domaine optique. Cependant, la faible connectivité des réseaux actuels rend encore inefficace l'utilisation de la bande passante disponible. A présent, les systèmes à fibre optique évoluent en permettant de plus en plus, non seulement la
transmission mais aussi la commutation de signaux directement dans le domaine optique.

Parmi les technologies existantes pour réaliser la commutation de signaux lumineux, les commutateurs micro-usinés en silicium avec propagation de signaux dans l'air se sont révélés comme une des
technologies les plus prometteuses. Ces dispositifs présentent des niveaux de pertes d'insertion et de diaphonie intercanaux plus faibles que les commutateurs à base de guides d'onde surtout dans les commutateurs à très grand nombre de ports.

Ce travail de recherche a été focalisé sur la conception de commutateurs optiques micro-usinés. Après avoir révélé les avantages et les possibles applications de ces dispositifs dans les réseaux optiques, nous avons modélisé la propagation de signaux dans les
commutateurs optiques et nous avons appliqué ces modèles pour calculer les pertes d'insertion. Une étude comparative a été réalisée sur les microactionneurs électrostatiques et plusieurs modèles ont été obtenus par couplage des théories électrostatique
et structurelle. La cosimulation multilangage à été examinée comme méthodologie pour la validation globale de commutateurs optiques.
Finalement, nous avons exploré les technologies de fabrication à travers la conception d'un prototype sur micro-usinage en surface.
1 :  TIMA - Techniques of Informatics and Microelectronics for integrated systems Architecture
microsystemes – systèmes héterogènes
http://tima.imag.fr/publications/files/th/dsm_175.pdf

Design of silicon micromachined cross-connects for all-optical networks
Fiber-optic systems have been used commercially since the 1980s for transmission of high bit-rate signals over long distances. More recently, the introduction of optical amplifiers and wavelength division multiplexing have permitted the transmission and regeneration of very high bit-rate signals directly in the optical domain. However, the weak connectivity in present networks makes still inefficient the use of the available bandwidth. Nowadays, fiber-optic systems are evolving to progressively allow, not only the transmission but the switching of signals directly in the optical
domain.

Among the existing technologies to achieve optical switching, free-space micromachined devices in silicon have appeared as one of the most promising. These devices present lower levels of insertion loss and cross-talk when compared to devices based on waveguides, especially in high port-count cross-connects.

Our research has been focused on designing micromachined optical cross-connects. After having revealed the advantages and possible applications of these devices in the optical networks, we have
modeled the propagation of signals in the optical cross-connects and we have applied these models to calculate the insertion losses. A comparative study has been carried out on electrostatic actuators and several models have been obtained by coupling the electrostatic and structural theories. Multi-language cosimulation has been examined as a methodology for global validation of optical cross-connects. Finally, we have explored the manufacturing technologies through fabrication of a prototype by surface micromachining.
microsystems – heterogeneous system modeling