Radio sur fibre pour un réseau local domestique millimétrique

National audienceLe projet FUI ORIGIN (Optical-Radio Infrastructure for Gigabit/s Indoor Networks) adresse le marché du Réseau Local Domestique pour lequel il propose une nouvelle infrastructure à très haut débit associant un câblage à fibre optique avec une diffusion radio 60GHz. Les premiers tests de cette infrastructure ont donné des résultats probants : un lien Radio sur Fibre en fréquence intermédiaire étendant la portée d'une transmission radio millimétrique est ici proposé et caractérisé complètement en termes d'EVM. Ce concept est validé par l'utilisation de produits commerciaux Wireless HD. Les études se poursuivent pour intégrer les systèmes optique-microondes en utilisant des composants bas coûts et innovants, comme les phototransistors SiGe/Si et des VCSEL analogiques

Un algorithme pour le déploiement des réseaux FTTH

International audienceLe problème de déploiement optimal d'un réseau FTTH (Fiber To The Home) consiste à concevoir un plan d'installation de fibres optiques de coût minimal permettant de connecter un ensemble de clients à un noeud de raccordement via un ensemble de coupleur. Nous présentons une modélisation de ce problème basée sur le concept de flot avec multiplicateurs et nous montrons comment obtenir par génération de colonnes une solution optimale fractionnaire du programme linéaire correspondant. Cette approche nécessite de résoudre à chaque itération un problème de plus court chemin généralisé multi-contraint. Pour cela, nous décrivons un algorithme pseudo-polynomial qui généralise au cas avec multiplicateurs l'algorithme de plus court chemin multi-contraint introduit dans [DS88]

Liaison sans fils à 60 GHz et réseau domestique multi-gigabit/s basé sur une infrastructure radio sur fibre bas coût

National audienceLe projet FUI8 ORIGIN (Optical Radio Infrastructure for Gigabit/s Indoor Network) s'adresse au marché du Réseau Local Domestique (RLD) en proposant une infrastructure bas coût qui combine l'efficacité de la fibre optique pour la diffusion radio avec les avantages d'une transmission sans fils. Les premières réalisations et les tests réussis sont présentés dans ce papier

Contributions à l'étude des résonateurs laser à l'état solide munis de miroirs coniques et holographiques

Les travaux que nous présentons dans cette thèse portent sur l'étude des résonateurs optiques à l'état solide munis de miroirs coniques et holographiques. Nous présentons brièvement dans une première partie une méthode de duplication que nous avons proposée afin de remédier aux défauts liés au matériau photosensible dans lequel sont fabriqués les réseaux holographiques apodisants. Cette méthode de duplication s est avérée être peu reproductible. Nous avons alors proposé d'utiliser la méthode de gravure par plasma. Nous montrons que le transfert de la structure périodique du matériau photosensible au verre de silice fondue change la forme sinusoïdale de son profil en profil rectangulaire. Nous montrons que les profils spatiaux des faisceaux réfléchis par ces réseaux à profil rectangulaire sont similaires à des profils gaussiens. Nous avons introduit cet élément holographique comme coupleur de sortie en configuration Littrow dans un résonateur optique avec un miroir convexe. Le profil du faisceau de sortie obtenu est proche de la limite de diffraction (i.e. similaire à un profil gaussien) dans le champ lointain. En second lieu, nous avons étudié les résonateurs optiques avec un miroir conique convexe et avec différents coupleurs de sortie. Nous montrons que ces résonateurs optiques ont une sélectivité angulaire très faible. Les faisceaux de sortie correspondent à des modes Bessel-Gauss avec un ordre angulaire élevé ou des faisceaux du type Mathieu-Gauss lorsqu'il y a un désalignement du coupleur de sortie. Finalement, nous proposons une méthode originale pour fabriquer des réseaux holographiques circulaires qui permettent de générer des faisceaux de Bessel. L'intérêt que présentent ces axicons holographiques est que la période du réseau est inversement proportionnelle à l'angle caractéristique d'un axicon conventionnel utilisé pour l'inscription du réseau. Ceci nous permet de faire des axicons avec des angles caractéristiques inférieurs à 0.5°. Nous avons introduit ce type de réseau dans un résonateur avec un miroir convexe et le faisceau de sortie dans le champ lointain présente une forme annulaire très caractéristique des faisceaux de Bessel

Réflectométrie optique dans le domaine fréquentiel pour l’analyse des réseaux locaux domestiques optiques

In order to develop high capacity future-proof home network, the FUI 12 RLDO project suggests passive star network topology using multimode couplers. This topology encounters implementation difficulties due to the non-uniformity of the power distribution in the output ports of multimode couplers. Analyzing this problem shows that the properties of modes propagating in the network elements plays a key role in this non-uniform characteristics of multimode couplers. In order to characterize these modes propagating in the network, we have developed a complex optical frequency domain reflectometry (OFDR) setup. The phenomena limiting the sensitivity to the phase in OFDR – in fact, those related to the non-linear frequency tuning of the laser source - are investigated to contribute to a better understanding of the limiting mechanisms. Then we have tested the intensity and phase measurement performance of the developed setup. Later, we studied the optimal resolution conditions to characterize the modes in a multimode waveguide. We have also analyzed the uncertainty of the measurement of the chromatic dispersion of modes in case where it is impossible to determine whether one or several modes are present in a given dispersion curve. Additionally, we have introduced an adaptive time-frequency method, to obtain the dispersion curves with optimal resolution. This method allows us to show the versatility of the special RLDO multimode fiber (single-mode behavior under single-mode excitation at 1310 nm and 1550 nm). The analysis of the propagation in the optical fibers, associated with a model we have developed to study the behavior of multimode couplers, has permitted to explain encountered difficulties with the experiments of the multimode passive star network topology. This also gives insights to develop a functional prototype of networkLe projet FUI12 RLDO – dans le cadre duquel s’inscrit cette thèse – préconise une solution de réseau de topologie en étoile passive pour la montée en débit des réseaux domestiques. Cette solution de réseau rencontre des difficultés dans son implémentation avec la non-uniformité des puissances des ports de sortie des coupleurs multimodes. L’analyse de ce point nous a permis de comprendre que les propriétés des modes de propagation dans les éléments du réseau jouent un rôle clé dans les problèmes rencontrés. Pour caractériser la propagation dans le réseau, nous avons développé un banc de réflectométrie optique complexe dans le domaine fréquentiel. Les phénomènes limitant la sensibilité à la phase – liés en particulier à la non-linéarité du balayage en fréquence de la source laser – sont étudiés pour contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes. Puis les performances de la mesure en intensité et en phase de l’instrument que nous avons mis en place sont testées. Nous avons aussi étudié les conditions de résolution optimales pour caractériser les modes d’un guide multimode et analysé l’incertitude sur la dispersion chromatique dans le cas où il est impossible de déterminer si on a accès à un mode ou plusieurs modes dans un diagramme de dispersion donné. Nous introduisons par la suite une méthode d’analyse temps-fréquence adaptative, permettant d’obtenir les courbes de dispersions avec une résolution optimale. Cette méthode nous a permis de montrer le caractère quasi-monomode, en condition d’excitation monomode, de la fibre multimode spéciale RLDO à 1310 nm et à 1550 nm. L’analyse de la propagation dans les fibres optiques, associée au modèle que nous avons développé pour comprendre le fonctionnement des coupleurs multimodes, a permis d’expliquer les difficultés rencontré avec les premières expérimentations de la topologie de réseau en étoile passive multimode et d’envisager des pistes de réalisation d’un prototype de réseau fonctionne

Fabrication et caractérisation d’hybrides optiques tout-fibre 120° et 90° achromatiques

Ce mémoire traite de la fabrication et de la caractérisation d’hybrides optiques tout-fibre. Les hybrides optiques tout-fibre ont la forme de coupleurs à trois (3 × 3) ou quatre fibres (4×4). Un hybride est un composant ayant deux fonctions, il sert de diviseur de puissance et d’interféromètre. Sa fonction d’interféromètre permet de trouver l’amplitude et la phase d’un signal optique par rapport à une référence. Un peu comme pour la radio, un oscillateur local joue le rôle de référence et interfère avec le signal dans l’hybride. L’amplitude complexe du signal est reconstruite avec les puissances sortantes de l’hybride. Cette technique est connue sous le nom de . Puisque ceci est le deuxième mémoire publié sur le sujet, l’objectif principal est d’améliorer le procédé de fabrication des coupleurs afin de le rendre plus répétable et reproductible. Puisque le procédé est semblable pour les deux types d’hybrides, c’est le coupleur 3 × 3 qui sert de plateforme de développement. L’objectif secondaire est de valider les concepts théoriques d’un hybride large bande sous forme de coupleur 4 × 4 doublement asymétrique. Les deux coupleurs en question sont étudiés théoriquement et les paramètres expérimentaux nécessaires à leur fabrication sont établis. La méthode de fabrication utilisée est celle de fusion-étirage, utilisée depuis plusieurs années pour la fabrication de coupleurs à deux fibres et de fibres effilées. Elle consiste à maintenir de façon tangente les fibres optiques et de les fusionner en une structure monolithique avec une flamme au propane. La structure est ensuite étirée à chaud avec des moteurs linéaires. Le procédé est arrêté lorsque le composant atteint la réponse optique désirée et il est ensuite emballé dans un tube protecteur. L’étape cruciale du procédé est le maintien des fibres dans la géométrie voulue et les nouveaux moyens employés pour accomplir ceci sont détaillés. Les méthodes de caractérisation en transmission et en phase sont détaillées et les résultats obtenus sont présentés. Le images des structures fusionnées sont présentées et discutées. Suite à cela, la caractérisation en transmission et en phase du coupleur 3 × 3 fabriqué est présentée. La dérive de la phase en longueur d’onde est aussi analysée sur toute la bande C (1530-1565 nm). Le composant fabriqué fonctionne de façon satisfaisante avec des pertes maximales de 0,8 dB et montre une dérive de la phase inférieure à 5 sur une plage de 40 nm. La capacité du coupleur à reconstruire la phase d’un signal modulé est démontrée par la génération d’un diagramme de constellation QPSK sur un oscilloscope. Pour la validation des concepts théoriques des hybrides large bande, une nouvelle recette de fusion-étirage est mise au point et validée expérimentalement.----------Abstract This thesis presents the fabrication and characterization of optical hybrids as all-fiber 3 × 3 and 4 × 4 couplers. A hybrid does two things; it splits power equally and acts as an interferometer. As an interferometer, it allows to accurately measure the amplitude and phase of an optical signal with respect to a reference signal. Like in a radio receiver, a local oscillator is used to interfere with the incoming signal to produce a beating signal. The complex amplitude is then rebuilt using the output signals of the hybrid. This is known as coherent detection. Since this thesis is a follow-up to a previous project, the main goal is to improve the fabrication process of the couplers in order to give it a certain level of repeatability and reproducibility. The 3 × 3 coupler will be used as a platform of development since the fabrication process is pretty much the same for both couplers. The secondary objective is to validate the theoretical concepts of a broadband hybrid in the form of an asymmetric 4 × 4 coupler. The theory explaining the functioning these couplers is presented and the experimental parameters necessary to their fabrication are derived. The fabrication method used is that of fusion-tapering that has been used for many years to produce 2×2 couplers and fiber tapers. The procedure consists of holding fibers together tangentially and fusing them into a monolithic structure with the help a propane flame. The structure is then tapered by linear motorized stages and the procedure is stopped when the desired optical response is achieved. The component is then securely packaged in a hollow metal tube. The critically step of the procedure is holding the fibers together in a desired pattern - a triangle for 3 × 3 couplers and a square or a diamond for 4 × 4 couplers. New methods to make this step more repeatable are highlighted. Several cross-sections of fused couplers are shown and the level of success of the new methods is discussed. The characterization methods in transmission and phase are described and the experimental results are presented. The transmission spectra of the 3 × 3 coupler that was built are presented. Its performances in phase at several wavelengths of the C band (1530-1565 nm) are measured and analyzed. The built hybrid has low loss (<0,8 dB) and shows a phase drift lower than 5 on about 40 nm. Its ability to measure phase accurately is demonstrated by demodulating a digital QPSK signal. In order to validate the theory of the broadband 4 × 4 hybrid, a new fusion-tapering approach is developed and tested. It is used to make biconical 2 × 2 couplers that allow to test the adiabatic transfer of supermodes, a core concept of broadband hybrids. This however does not yield the expected result and an alternative approach is proposed and tested

Convergence des techniques de transmission fibre optique et radio MIMO haut débit

Pour répondre à l'accroissement de la demande en bande passante, de nouveaux réseaux optiques sont mis en place. Ce déploiement s'accompagne de la mise en service de nouveaux standards de fibres optiques, ce qui pose la question de l'utilisation et de la mise en valeur du réseau fibré existant, et notamment des fibres multimodes déjà installées, rapidement vouées à l'obsolescence. On cherche ainsi à mettre à profit la diversité spatiale que procure la nature multimode des ces fibres, via une analogie avec le domaine radiofréquences. L'utilisation des techniques MIMO, largement répandue dans le contexte de transmission radiofréquences, peut constituer une solution à cette amélioration nécessaire de la capacité de transmission de ces fibres optiques multimodes. Ce travail de thèse s'intéresse donc à l'étude et à la transposition des techniques MIMO dans le cadre de transmissions sur fibre optique et aux enjeux et défis associés. La transmission de signaux OFDM via un schéma de transmission SIMO optique permet de démontrer l'intérêt de la transposition des techniques MIMO à l'optique et la faisabilité de tels dispositifs.New technological uses such as cloud computing, smartphones, take part to the huge current increase of data consumption. This growth goes along with the development of optical networks, which will replace the copper networks with an higher and higher transmission capacity, thanks to new standards of fibers. This situation raises the question of the obsolete optical fibers reuse. It's shown in this thesis that MIMO techniques can be applied to multimode optical fibers in order to benefit from their inherent spatial diversity. This thesis focuses on the optical SIMO scheme, showing an improvement of the multimode fiber capacity for OFDM signals transmissions. We prove hereby the interest of such a technique, combining radio MIMO aspects and optical transmissions principles.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Dispositifs tout-fibre pour le démultiplexage en longueur d'onde

Équations d'onde et modes -- Multiplexeur/démultiplexeur obtenu avec un coupleur 2X2 -- Filtres spectraux à partir de fibres effilées -- Structures composées -- Coupleur cascadé avec un filtre -- L'interféromètre de Mach-Zehnder -- Composants à réseaux de Bragg -- Différentes conceptions de démultiplexeurs avec des réseaux -- Réalisation de réseaux de Bragg dans la partie centrale du coupleur 2X2 fusionné

Peignes de fréquences optiques par effet Kerr dans les micro et mini résonateurs optiques

Les peignes de fréquences optiques trouvent de nombreuses applications dans les domaines de l'optique, la physique, la spectroscopie et l'optoélectronique entre autres. Le laser á verrouillage de modes est, historiquement, le système à l'origine de ces peignes de fréquences. Plus récemment, dans la quête pour la miniaturisation des générateurs de peignes de fréquences optiques, les micro-résonateurs et mini-résonateurs ont émergé comme des alternatives attirantes grâce à leur compacité et aux propriétés d'accumulation de puissance, de sélectivité modale et de stabilité mécanique. Les travaux de thèse présentés ici portent sur l'étude et la modélisation des peignes Kerr à base de résonateurs passifs. Le premier chapitre fait un état de l'art des micro et mini peignes Kerr et met en avant les avantages de ces plateformes pour la génération de peignes de fréquences optiques. Le deuxième chapitre présente le formalisme utilisé pour l'étude des résonateurs passifs en régime linéaire et non-linéaire. L'approche non-linéaire est basée sur un modèle itératif issu des travaux d'Ikeda, permettant d'étudier la formation de peignes Kerr dans les résonateurs passifs. Dans le troisième chapitre, des résultats de génération de peignes Kerr dans un résonateurs intégré sont présentés et confrontés à des résultats de simulations basés sur le modèle introduit dans le chapitre qui précède. Le dernier chapitre vise à étudier l'impact d'un couplage d'accès non idéal sur la génération de peignes Kerr dans les résonateurs passifs. Des simulations sont présentées, mettant en lumière l'influence importante du choix du coupleur sur le type de peigne généré par l'ensemble résonateur-coupleur.Optical frequency combs find applications in optics, physics, precision spectroscopy and opto-electronics among others. The mode-locked laser is historically the system at the origin of these combs. More recently, in the quest for the miniaturization of optical frequency comb generators, micro-resonators and mini-resonators have emerged as attractive alternatives due to their compact nature as well as their mode selectivity and power enhancement properties. The work presented in this thesis is centered on the modeling of passive resonator based Kerr frequency combs. The first chapter of this thesis presents a state of the art of micro and mini Kerr frequency combs and puts forth the advantages of resonator-based platforms for the generation of optical frequency combs. The second chapter presents the model used to study passive optical resonators in the linear and non-linear regimes. The non-linear approach is based on an Ikeda map, allowing the study of Kerr comb formation in passive resonators. In the third chapter, Kerr frequency combs generated in an integrated resonator are presented. These results are compared to simulation results based on the model presented in the preceding chapter. The last chapter studies the impact of frequency-dependent access coupling parameters on the generation of Kerr frequency combs. Simulation results are presented, bringing to light the importance of the influence that these coupling parameters have on the combs generated in the resonator