Etude et réalisation d`une liaison optique à sortie variable pour

Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d'Oran
Mohamed Boudiaf (USTO.MB)
Faculté de Génie Electrique
Ecole Doctorale : Génie Electrique
Département d'Electronique
Spécialité : Electronique Option : Système de communication Moderne
Mémoire en vue de l'obtention du diplôme de Magister
Présenté par :
LAZREGUE KAMEL
Thème
SOUTENU DEVANT LE JURY COMPOSE DE :
Président : Mr. A.BELGHORAF (PROF, USTO.MB)
Examinateurs: Mr. A.ALI PACHA (PROF, USTO.MB)
Mr. S.BETTAHAR (MC, USTO.MB)
Mr. K.BENCHOUK (PROF, ES-SENIA d'Oran)
Rapporteur : Mr. A.BOUDGHENE STAMBOLI (PROF, USTO.MB)
Année universitaire : 2010/2011
Année universitaire : 2009/2010
Etude et réalisation d'une liaison
optique à sortie variable pour
multiplexage en puissance

A toute ma famille et tous mes amis
A mon encadreur

Remerciements
Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au sein du laboratoire de recherche
d'optoélectronique, de l'université des Sciences et de la Technologie d'Oran USTO.
Avant tout, je remercie mon grand dieu de m'avoir donné le courage et la patience de réaliser ce
mémoire, Je tiens à remercier tous ceux qui, de près ou de loin, m'ont aidé à le réaliser.
J'exprime mes profonds remercîments à Mr. BOUDGHENE STAMBOULI.A, professeur à
l'université des sciences et de la technologie d'Oran (USTO.MB) pour ses qualités scientifiques,
pédagogiques et humaines.
Je remercie Mlle. Salima Djerroud pour leurs aides techniques.
Je remercie également Mr. A. Belghoraf professeur à l'université des sciences et de la technologie
d'Oran (USTO.MB), Mr. A .Ali Pacha professeur à l'université des sciences et de la technologie
d'Oran (USTO.MB), Mr. S. Bettahar maitre de conférence à USTO.MB, Mr. K.Benchouk professeur
à l'université ES-SENIA d'Oran, pour l'intérêt qu'ils ont manifesté pour ce travail en acceptant d'être
les jurys de cette thèse et d'examiner ce mémoire.

SOMMAIRE
SOMMAIRE……………………………………………………………………………………………...I
LISTE DES FIGURES ………………………………………………………………………………….II
INTRODUCTION GENERALE………………………………………………………………………..III
CHAPITRE 01 : SYSTEMES OPTOELECRTONIQUES
INTRODUCTION
I.1. Physique de la lumière……...……………………………...……………....………………………03
I.1.1. Historique……………………………….. ….…...……..….……………………… ..........03
I.1.2. Optique géométrique……………….. ………………….………………...……..................03
I.1.3. Optique ondulatoire …...………………………..……………………................................06
I.1.4. Optique corpusculaire…………...……………....................................................................12
I.2. Unité radiométriques et photométriques .………………………………...…………………….....12
I.3. Les photoémetteurs………………………………………………………………………………...14
I.3.1. Les diodes électroluminescentes ………..………………………………….………..........14
I.3.1.1.Généralité et principe de fonctionnement..……………………………………… .14
I.3.1.2. Caractéristiques……………… ……………………………………………………20
I.3.2. Les diodes Laser………….. …………………………………………………………… ..26
I.3.2.1. Phénomène de base ...............................................................................................26
I.3.2.2. Evolution de la technologie…… ….……………………...................................29
I.3.2.3. Principe de Fonctionnement…… …………………………………………………30
I.3.2.4. Caractéristiques……………………………………………………………….…...31
I.3.3. Comparaison des photoémetteurs…………………………………………………………….34
I.4. Les photodétecteurs………………..………………………………………………………………36
I.4.1. La photorésistance…………....………………………………………………...................36
I.4.1.1. Principe de fonctionnement..…….…….…………..................................................36
I.4.1.2. Matériau de base……………….….………….........................................................36
I.4.2. La photodiode………..…………..………………………………………………................37
I.4.2.1. Principe de fonctionnement.……………...................................................................37
I.4.2.2. Photodiode PIN …….…..…………………………………………………...……….38
I.4.2.3. Photodiode Schottky …………….…………….........................................................39
I.4.2.4. Photodiode à avalanche ……..…………..................................................................44
I.4.3. Les phototransistors…………… ………………………………...………………………….46
I.4.3.1. Principe de base………………………………………………………………………46
I.4.3.2. Caractéristiques……………………………………………………………………….46
CONCLUSION
CHAPITRE 02 : COMMUNICATION OPTIQUE
INTRODUCTION
II.1. Historique ………….……………………………..……………………...……………………….49
II.2. La fibre optique …………………………………………………………………………………..50
II.2.1. Principe du guidage……………………….……………………………………………….50
II.2.2. Injection dans la fibre optique……………………………………………………………..51
II.2.3. Caractéristiques de la fibre……….………………………………………………………..51
II.2.3.1. L’atténuation………..…………………………………………………….………52
II.2.3.2. La dispersion……..…………………………….…………………………………53
II.2.3.3. La bande passante ….…..…………………………………….…………………..55

SOMMAIRE
II.3. Les types de la fibre optique…………………………………………………………..55
II.4. Bilan énergétique……………………………………………………………………...56
II.5. Principe d’une liaison optique ………………………………………………………58
II.5.1. Méthodes de couplage ………………………………………………………….58
II.5.2. Le multiplexage en communication … ……………………………………60
II.5.3. Evaluation économique……………….. .. ………… …………………………...61
CONCLUSION
CHAPITRE 03 : REALISATION PRATIQUE
INTRODUCTION
III.1. Circuit émetteur .…….…………………………………………………….…...........................64
III.1.1. Circuit de polarisation ……..……………………….......................................................65
III.1.2. Circuit de multiplexage...…………………………………..........….............................67
III.1.3. Circuit de commande……… …………………………………………………………...69
III.1.4. Génération du signal de temporisation ………..………………..................................70
III.1.5. Circuit d’alimentation ………………………………....................................................72
III.2. Circuit récepteur………………………………………………………………………...75
III.3. Caractérisation des composants optoélectroniques utilisés… … ……………………..82
III.3.1. Emetteur optique………………………………… ……………………………82
III.3.1.1. performances de la LED ……………………………....................................82
III.3.2. Récepteur optique ...….…… …………..…..................................................................83
III.3.2.1. Responsivité …...…………………….............................................................83
III.3.2.2. Rendement quantique .................................................................................84
III.3.2.3. Bande passante …...........................................................................................84
III.3.2.4. La linéarité ………..........................................................................................84
III.3.3. La fibre optique……………………………….................................................................86
III.4. Budget de puissance …………………………...........................................................................88
III.5. Résultats et graphes…...… …………….……………………………………………………. 89
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE ………………………………………………………………………..96
ANNEXE
BIBLIOGRAPHIE