Etude de l'autopulsation par verrouillage de modes passif dans les lasers à semi-conducteurs à réflecteur de Bragg distribué. Application à la récupération d'horloge tout-optique à 40 Gbit/s.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'autopulsation à 40 GHz générée par verrouillage de modes passif dans les lasers DBR à semi-conducteurs, et de leur application à la récupération d'horloge tout-optique à 40 Gbit/s. Un modèle théorique a montré que le blocage de modes passif dans ces lasers est engendré par mélange à quatre ondes et génère une corrélation des bruits de phase des modes du laser. La signature expérimentale de l'autopulsation est alors la réduction de largeur spectrale du spectre lorentzien du photocourant. L'importance du mélange à quatre ondes a ensuite guidé les démarches de conception de ces composants, et les lasers DBR autopulsants réalisés ont permis l'étude expérimentale du blocage de modes passif, à travers la mesure d'une relation de phase fixe entre modes et la démonstration de la corrélation de leurs bruits de phase. Par la suite, la caractérisation de lasers à boîtes quantiques, développés au III-V Lab, a montré leur potentiel à générer des signaux autopulsants de haute pureté spectrale, avec des largeurs spectrales proches du kHz. Enfin, l'étude de la synchronisation externe du laser autopulsant a montré le rôle clé de la largeur spectrale et l'intérêt des lasers à boîtes quantiques pour les applications telles que la récupération d'horloge tout-optique ou la génération de porteuses optiques micro-ondes. Ces lasers ont d'ailleurs permis la réalisation d'une récupération d'horloge tout-optique à 40 Gbit/s présentant une fonction de transfert de gigue compatible avec le gabarit de la norme ITU-T G825.1. Ce résultat prometteur permet d'envisager l'utilisation de lasers DBR autopulsants dans une interface de régénération

Etude de l'autopulsation par verrouillage de modes passif dans les lasers à semi-conducteurs à réflecteur de Bragg distribué (application à la récupération d'horloge tout optique à 40 Git/s)

Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'autopulsation à 40 GHz générée par verrouillage de modes passif dans les lasers DBR à semi-conducteurs, et de leur application à la récupération d'horloge tout-optique à 40 Gbit/s. Un modèle théorique a montré que le blocage de modes passif dans ces lasers est engendré par mélange à quatre ondes et génère une corrélation des bruits de phase des modes du laser. La signature expérimentale de l'autopulsation est alors la réduction de largeur spectrale du spectre lorentzien du photocourant. L'importance du mélange à quatre ondes a ensuite guidé les démarches de conception de ces composants, et les lasers DBR autopulsants réalisés ont permis l'étude expérimentale du blocage de modes passif, à travers la mesure d'une relation de phase fixe entre modes et la démonstration de la corrélation de leurs bruits de phase. Par la suite, la caractérisation de lasers à boîtes quantiques, développés au III-V Lab, a montré leur potentiel à générer des signaux autopulsants de haute pureté spectrale, avec des largeurs spectrales proches du kHz. Enfin, l'étude de la synchronisation externe du laser autopulsant a montré le rôle clé de la largeur spectrale et l intérêt des lasers à boîtes quantiques pour les applications telles que la récupération d'horloge tout-optique ou la génération de porteuses optiques micro-ondes. Ces lasers ont d'ailleurs permis la réalisation d'une récupération d'horloge tout-optique à 40 Gbit/s présentant une fonction de transfert de gigue compatible avec le gabarit de la norme ITU-T G825.1. Ce résultat prometteur permet d'envisager l'utilisation de lasers DBR autopulsants dans une interface de régénération.This PhD thesis deals with the study of 40 GHz self-pulsation induced by passive mode-locking in semiconductor DBR lasers and its application to 40 Gbit/s all-optical clock recovery. A theoretical model has shown that four-wave mixing generates passive mode-locking in such DBR lasers and is responsible for phase correlation between modes. Phase correlation then leads to a lorentzian shape photocurrent spectrum with a reduced spectral linewidth being the signature of self-pulsation. This theoretical study has provided guidelines to design self-pulsating DBR lasers. The fabricated DBR lasers were used to experimentally investigate passive mode-locking through the measurement of fixed phase relationships between modes, as well as the demonstration of phase correlation. Afterwards, the characterization of quantum-dots lasers, developed at the III-V Lab, has shown their potential to generate high spectral purity self-pulsating signals, with spectral linewidths down to several kHz. Finally, the study of injection locking of self-pulsating lasers has pointed out the key role of the free running spectral linewidth, and consequently the interest of self-pulsating quantum-dots lasers for applications such as all-optical clock recovery and low jitter microwave optical sources. The high spectral purity of these components has lead to experimental achievement of 40 Gbit/s all-optical clock recovery scheme with jitter transfer function compliant with ITU-T G825.1 standard. This promising result is a new step towards practical application of self-pulsating DBR lasers in regeneration interfaces.PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

InP DHBT test structure optimization towards 110 GHz characterization

International audienceIn this paper, three different designs of test structures are explored in order to accurately characterize InP DHBTs up to 110 GHz. In particular, a new design, optimized for high frequency measurements while keeping high device density, has been proposed. De-embedding test structures are analyzed and InP DHBT RF figures of merit are extracted for the three designs. Extraction of the maximum oscillation frequency, fMAX, confirms the relevance of optimized test structures as well as good performances of the new design

Generation and detection of 28Gbaud Polarization Switched-QPSK in WDM Long-Haul Transmission Systems

We report on an experimental long-haul transmission of a 28 Gbaud PS-QPSK signal in WDM scenarios. This report presents, to the authors’ knowledge, a novel implementation of an optical coherent receiver for the polarization-switched quadrature phase shift keying (PS-QPSK) modulation format, with minor variations on the standard coherent PDM-QPSK receiver. We compare the performance of PS-QPSK with that of PDM-QPSK, over a WDM system based on 100 Gb/s PDM-QPSK and standard single mode fiber (SSMF), and we demonstrate its interest for software-defined optical transceivers operating over dispersion managed and non-managed transmission links