Gabriel, Campuzano (2003) Génération et télécontrôle de signaux radiofréquences par synchronisations optiques multiples de lasers à semi-conducteurs. PhD thesis Télécommunications, ENST - COMELEC Communication et Electronique, ENST p.127.
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Abstract
La génération de signaux RF, basée sur la transmission et le battement de signaux optiques de fréquences différentes et de phases fortement corrélées, est une des techniques attractives pour la provision des réseaux radio sur fibre. La synchronisation optique de deux lasers esclaves sur différentes bandes latérales de modulation d’un même laser maître accomplit la corrélation de phase. L’approche théorique, d’un côté, consiste à analyser les performances d’une telle liaison optique où le bruit de phase de la porteuse RF générée est calculé. Il est déterminé que les transmissions sans erreur, à une porteuse de 60 GHz modulée en QPSK 155 Mbps sur des distances ~15 km, sont faisables, pourvu que la dispersion chromatique de la fibre soit compensée par un retard différentiel entre les deux lasers esclaves. D’un autre côté, une méthode basée sur la théorie des ondes couplées pour décrire les variations optiquement induites de la fréquence et du gain des lasers à réaction distribuée permet d’établir la dépendance de la bande d’accrochage sur les caractéristiques du réseau de Bragg de la cavité. Dans l’approche expérimentale, la réflectométrie optique à faible cohérence est utilisée pour mesurer ces variations de fréquence et gain débouchant sur l’estimation du facteur d’élargissement d’Henry. Une procédure expérimentale est développée pour optimiser les caractéristiques spectrales des signaux RF en termes des densités spectrales de puissance des lasers et des conditions d’injection. Des porteuses RF montant jusqu’aux 20 GHz ont été générées gardant un bruit de phase inférieure au hertz, un signal sur bruit de 45dB et un taux de rejection de fréquences résiduelles >23dB.
| Item Type: | PhD Thesis (PhD) |
|---|---|
| Thesis Supervisor: | Gallion, Philippe |
| Date: | 17 March 2003 |
| Board of examiners: | Guy Michel, Stephan and Klaus, Petermann and Michel, Têtu and Didier, Decoster and Bruno, Thedrez |
| Ecole Doctorale: | ED 130 INFORMATIQUE, TELECOMMUNICATIONS ET ELECTRONIQUE (EDITE) |
| Discipline: | Télécommunications |
| Collection (Fonds): | ENST |
| Institution: | ENST |
| Department: | ENST - COMELEC Communication et Electronique |
| Subjects: | 2. Information and Communication Sciences and Technologies 3. Physics, Optics |
Table of content
Table of Contets
LIST OF FIGURES - 1
CHAPTER 0: INTRODUCTION - 1
0.1 INTERACTIVE BROADBAND APPLICACTIONS - 2
0.2 JUSTIFYING FIBER RADIO SYSTEMS - 3
0.3 EXPLORATION OF POSSIBLE TECHNIQUES - 5
0.3.1 Direct Modulation of Semiconductor Lasers - 6
0.3.2 Modulation Sideband Technique - 6
0.3.3 Dual Mode Laser - 7
0.3.4 External Modulation Technique - 7
0.3.5 Mode-Locked Lasers - 8
0.3.6 Sideband Injection Locking Technique - 8
0.4 THESIS OVERVIEW - 9
0.5 REFERENCES - 11
CHAPTER 1: GENERALITIES OF THE HETERODYNE DETECTION SCHEME - 15
1.1 HETERODYNE DETECTION SCHEME - 16
1.1.1 Differential Delay Influence on Phase Noise - 18
1.1.2 Bit Error Rate Analysis - 23
1.1.3 RF Output Power - 28
1.2 PHOTODETECTORS - 31
1.2.1 Recent Photodiode Technology - 32
1.2.2 Three-port Detectors - 33
1.2.3 Optical Control of MMIC Devices - 33
Summary - 34
1.3 CONCLUSION - 35
1.4 REFERENCES - 36
CHAPTER 2: INJECTION LOCKED DFB LASERS - 39
2.1 COUPLED-WAVE THEORY OF DFB SEMICONDUCTOR LASERS - 40
2.2 OPTICALLY INDUCED FREQUENCY AND GAIN CHANGES - 42
2.3 INJECTION LOCKING DYNAMIC MODELING - 46
2.3.1 Stability - 47
2.3.2 Numerical Model Implementation - 49
2.3.3 Injection Regimes - 50
2.3.4 Chirp Reduction and Optical PSK Modulation - 53
2.3.5 Microwave Generation - 54
2.4 CONCLUSION - 56
2.5 REFERENCES - 57
CHAPTER 3: EXPERIMENTAL STUDY I, LASER CHARACTERISTICS AND INJECTION LOCKING
PROPERTIES - 59
3.1 DESCRIPTION OF DFB SEMICONDUCTOR LASERS USED - 60
3.1.1 Laser Chip Assembly - 60
3.1.2 Static Characteristics - 61
3.1.3 Modulation Properties - 64
3.1.4 Laser Linewidth - 66
3.2 INJECTION LOCKING CHARACTERISTICS - 68
3.2.1 Schema and Control Parameters - 68
3.2.2 Locking Bandwidth - 69
3.2.3 Injection Regimes - 72
3.3 OPTICALLY INDUCED INDEX CHANGES - 73
3.3.1 OLCR Technique - 74
3.3.2 Reflection Coefficient of a DFB Laser - 75
3.3.3 Free-Running Lasers at 0 mA Bias - 77
3.3.4 Free-Running Lasers Above Threshold - 78
3.3.5 Injection-Locked Lasers - 79
3.4 CONCLUSION - 81
3.5 REFERENCES - 82
CHAPTER 4: EXPERIMENTAL STUDY II, MICROWAVE GENERATION - 84
4.1 EXPERIMENTAL PROCEDURE - 85
4.2 MODULATION CONDITIONS FOR THE MASTER LASER - 86
4.2.1 Master Laser Modulation - 86
4.2.2 Free-Running Beating - 87
4.3 SIDEBAND INJECTION LOCKING CHARACTERISTICS - 88
4.3.1 Locking Bandwidth Overlapping - 89
4.3.2 Injection Rate Influence - 90
4.3.3 Frequency Detuning Influence - 92
4.3.4 Injection Locking Stability - 93
4.4 EXPERIMENTAL DEMONSTRATION OF MICROWAVE GENERATION - 95
4.4.1 Optimal Sideband Injection Locking - 95
4.4.2 Spectral Analysis of RF Frequencies - 97
4.4.3 Influence of the Injection Rate on RF Spectrum - 99
4.4.4 Transmission Over 30 km of a Single-Mode Fiber - 100
4.4.5 RF Characteristics - 102
4.5 CONCLUSION - 104
CHAPTER 5: GENERAL CONCLUSION - 105
JOURNAL AND CONFERENCE PUBLICATIONS ISSUED FROM THIS WORK : - 109
| ID Code: | 2459 |
|---|---|
| Deposited By: | Gabriel Campuzano |
| Deposited On: | 25 June 2007 |
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