InP-Based Passive Saturable Absorber-Based Switching Gate for High bit-rate All Optical Regeneration
Composant Passif à Absorbants Saturables sur InP pour le Régénération Tout-Optique de Signaux à Très Hauts-Débits
Résumé
The work carried out during this PhD focus on the fabrication and the investigation of an InP-based saturable absorber (SA) device for high bit rate all-optical reshaping. The principle of operation of this all-optical and passive device is based on the non-linear absorption of quantum well (QW) suitably inserted inside a Fabry-Perot microcavity. Besides its polarisation-insensitive operation and its response time compatible with the futures high bit rate signals, the SA device may process several wavelength simultaneously thanks to its large bandwidth, making it as a promising candidate for future low cost all-optical regenerator for high bit rate WDM links.
Due to an optimised structure, we were able to make a device with a response time as short as the picoseconde and with a saturation fluence of only a few µJ/cm2. The experimental results allowed us to validate the SA-based microcavity autosaturation model developed during this work, as well as the one describing the SA device working at high bit rate by taking into account the important thermal effects.
Thanks to its optimisation and to a better management of the thermal effect, we were able to demonstrate for the first time the extinction ratio enhancement of a 160 GHz signal (+6 dB on 8 nm bandwidth) and the reshaping of a 160 Gbits/s signal with a SA device. Finally, 2R regeneration results got from a recirculating loop experiment at 10 Gbits/s and 43 Gbits/s are also presented and show a factor enhancement of the propagation distance of 9.5 (on 13 nm) and of 6 respectively.
Due to an optimised structure, we were able to make a device with a response time as short as the picoseconde and with a saturation fluence of only a few µJ/cm2. The experimental results allowed us to validate the SA-based microcavity autosaturation model developed during this work, as well as the one describing the SA device working at high bit rate by taking into account the important thermal effects.
Thanks to its optimisation and to a better management of the thermal effect, we were able to demonstrate for the first time the extinction ratio enhancement of a 160 GHz signal (+6 dB on 8 nm bandwidth) and the reshaping of a 160 Gbits/s signal with a SA device. Finally, 2R regeneration results got from a recirculating loop experiment at 10 Gbits/s and 43 Gbits/s are also presented and show a factor enhancement of the propagation distance of 9.5 (on 13 nm) and of 6 respectively.
Ce manuscrit est consacré à la réalisation et à l'étude d'un composant à base d'absorbants saturables (AS) sur InP pour la remise en forme de signaux optiques à très hauts-débits. Le fonctionnement de ce composant tout-optique et passif est basé sur la non-linéarité d'absorption de puits quantiques (PQ) insérés dans une microcavité Fabry-Perot. Outre son insensibilité à la polarisation et son temps de réponse compatible avec les futurs signaux à hauts-débits, le composant AS présente aussi une large bande passante (BP) lui permettant de traiter plusieurs longueurs d'onde simultanément, faisant de lui un bon candidat pour les futurs dispositifs de régénération tout-optique à faible coût pour les liaisons à hauts-débits multiplexés en longueur d'onde (WDM).
Grâce à une structure optimisée, nous avons pu obtenir un composant avec un temps de réponse aussi court que la picoseconde et une fluence de saturation de seulement quelques µJ/cm2. Les résultats expérimentaux ont permis de valider le modèle de l'autosaturation des PQ en microcavité développé lors de cette thèse, ainsi que celui décrivant le fonctionnement du composant AS à hauts-débits et tenant compte des effets-thermique.
Grâce à son optimisation et à une meilleure gestion des effets thermo-optiques, nous avons pu démontrer pour la 1iére fois l'amélioration du taux d'extinction de signaux à 160 GHz (+6 dB sur une BP de 8 nm) et la remise en forme à 160 Gbits/s par un composant AS. Enfin, des résultats de régénération 2R en boucle de recirculation à 10 Gbits/s et à 43 Gbits/s sont aussi présentés et montrent une amélioration de la distance de propagation de 9,5 (sur 13 nm) et de 6 respectivement.
Grâce à une structure optimisée, nous avons pu obtenir un composant avec un temps de réponse aussi court que la picoseconde et une fluence de saturation de seulement quelques µJ/cm2. Les résultats expérimentaux ont permis de valider le modèle de l'autosaturation des PQ en microcavité développé lors de cette thèse, ainsi que celui décrivant le fonctionnement du composant AS à hauts-débits et tenant compte des effets-thermique.
Grâce à son optimisation et à une meilleure gestion des effets thermo-optiques, nous avons pu démontrer pour la 1iére fois l'amélioration du taux d'extinction de signaux à 160 GHz (+6 dB sur une BP de 8 nm) et la remise en forme à 160 Gbits/s par un composant AS. Enfin, des résultats de régénération 2R en boucle de recirculation à 10 Gbits/s et à 43 Gbits/s sont aussi présentés et montrent une amélioration de la distance de propagation de 9,5 (sur 13 nm) et de 6 respectivement.