Hybrid Integrated opto-electronic oscillators
Circuits intégrés photoniques hybrides pour l'intégration d'un oscillateur optoélectronique
Résumé
Optoelectronic Oscillators (OEOs) allow the generation of electrical signals with high spectral purity in the microwave domain. OEOs start to be deployed in several systems for applications such as electronic warfare. However, OEOs are still limited in deployment for which SWaP (size, weight and power consumption) is a key factor. Photonic Integrated Circuits (PICs) allow for the fabrication of devices with different functions on the same substrate, with a sensitive reduction of the total footprint. This thesis has the objective to study the performances of integrated OEOs, for which an architecture with a hybrid InP/SiN PIC is proposed. Indium Phosphide (InP) is the platform of choice for the fabrication of active components, namely lasers (DFB), optical amplifiers (SOA), electro-absorption modulators (EAM) and photodiodes (PD). The fabrication platform has been consolidated through the years at III-V Lab. The passive PIC is fabricated on a Silicon-on- Insulator (SOI) platform with Silicon Nitride (SiN) waveguides to reach low propagation losses performances, developed with the CEA-Leti in Grenoble. These PICs try to replace the optical fiber with on-chip delay lines, but also integrate ring resonators as electrical filters. Experimental data are used to validate the different building blocks of the proposed architecture
Les Oscillateurs Opto-Electroniques (OEO) permettent la génération par voie optique de signaux ultra-pures dans le domaine des micro-ondes, et commencent à être déployés dans différents systèmes, y compris les systèmes de guerre électronique (RADAR, échantillonnage optique). Toutefois la taille des OEOs empêche leur intégration dans des systèmes exigeants en termes de SWaP (size, weight and power consumption). A ce propos, les technologies d’intégration des Circuits Intégrés Photoniques (PICs) offrent la possibilité de fabriquer des composants avec différentes fonctions optiques sur la même puce, avec des avantages sensibles pour la compacité.L’objectif de la thèse est l’étude des performances d’un OEO intégré, dont nous en proposons une architecture avec un PIC hybride InP/SiN. Le Phosphure d'Indium (InP) est le substrat choisi pour la fabrication des composants actifs, notamment diodes laser (DFB), amplificateurs optiques (SOA), modulateurs à électro-absorption (EAM) et des photodiodes (PD). Ces composants sont fabriqués dans une plateforme de fabrication consolidée du III- V Lab. Le PIC passif est fabriqué sur une plateforme Silicon- on-insulator (SOI) avec des guides en Nitrure de Silicium (SiN) pour atteindre des faibles pertes de propagation, développée dans le cadre de cette thèse avec le CEA-Leti de Grenoble. Ces PICs incluent des lignes à retard, pour remplacer la fibre optique, mais aussi des résonateurs en anneau pour la fonction de filtrage électrique. Une étude expérimentale a permis de valider les différentes briques de l’architecture proposée.
Origine : Version validée par le jury (STAR)