501_Gholami_present

JNOG’04 , 26 octobre 2004 1
MODÉLISATION MULTI-TECHNOLOGIQUE DE
MODULES OPTOELECTRONIQUES VCSEL
POUR COMMUNICATIONS COURTE DISTANCE
ET HAUT DEBIT
(dans le cadre du projet RMNT « SHAMAN »)
Asghar Gholami, Zeno Toffano, Alain Destrez
Service Radio, Supélec, Ecole Supérieure d’Electricité, Campus de Gif-
sur-Yvette
Patricia Desgreys, Mohammed Karray
Département Communications et Électronique École Nationale
Supérieure des Télécommunications, Paris

JNOG’04 , 26 octobre 2004 2
Modules Optoélectroniques Gigabit
Capot métallique ou
moulage plastique
Électronique
de commande
Support PCB FR4
ou céramique
Sous-ensemble
Optique (OSA)
Composants optoélectroniques
VCSELs, Photodiodes
Fibres optiques,
guide d’onde
Destinés à des applications haut débit (jusqu’à 10 Gb/s par voie) et courte distance
(jusqu’à 300 m). Il s’agit de liaisons sur nappe (12) de fibres optiques multimodes à
gradient d’indice, les sources sont des barrettes de VCSELs et les détecteurs des
barrettes de photodiodes PIN.
Ces modules à bas coût ne sont pas stabilisés en température et sont prévus pour
fonctionner dans la gamme -40°C/+85°C. Ils sont destinés aux marchés des
réseaux locaux, de l’automobile et de l’avionique.
Norme: 10GBASE-SR (850nm Serial LAN PHY) du standard 803.2ae Gigabit Ethernet
Module
optoélectronique
D-Lightsys pour
communication à haut
débit courte distance

JNOG’04 , 26 octobre 2004 3
Projet SHAMAN
(Réseau Micro Nano Technologies 2002-2004)
Partenaires du projet:
Supélec, Gif
Telecom Paris
CNRS PHASE, Lab. Strasbourg
Supaéro, Toulouse
D-Lightsys, THALES, Orsay
IPSIS, Cesson Rennes
Mentor Graphics, France
L'association au sein d'un même
module optoélectronique, de
composants optiques,
électriques, thermiques et
mécaniques, introduit de
nouvelles contraintes dans la
phase de conception et
nécessite une approche
différente en terme de
modélisation.
Composants
Modèles
physiques
définitions
utilisateurs
Modélisations
VHDL-AMS
Méthodes
mathématiques
VHDL-AMS
Coding
Tests sur les
composants
Tests
système
Logiciels pour
télécom
Solveurs
numériques
Integration
système

JNOG’04 , 26 octobre 2004 4
Objectifs de SHAMAN
Identification des composants, des interactions et effets annexes à
modéliser.
Mesures et études physiques pour les composants complexes
(VCSEL).
Développement des modèles physiques des composants et validation
au moyen du logiciel Comsis de IPSIS.
Identification des interactions au sein du module complet.
Création d’une bibliothèque de modèles optoélectroniques VHDL-AMS.
Assemblage des modèles VHDL-AMS pour la simulation du module
complet. Premiers pas vers le prototypage virtuel de MOEMS.

JNOG’04 , 26 octobre 2004 5
Modèles pour les
modules optoélectroniques
Approche physique : élaboration de modèles prédictifs, basés sur la physique
des composants et intégrant tous les paramètres internes des composants.
VCSEL, Fibre optique multimode (MMF), Diode PIN, Circuits électriques.
Approche système : élaboration de modèles descriptifs, définis par un jeu de
paramètres standards. Validation des modèles par comparaison avec des
mesures effectuées sur le démonstrateur.
courant
d’injection
I
Paramètres système
V
Assemblage
l
Puissance
optique
P
l,Dl
q
Temperature T
courant
détecté
Ir
T
VCSEL
coupl.
VCSEL Fiber
paramètres technologiques et géometriques
Pr
detect.
Électronique
coupl.
détect.
detect electronics
qf
Pf Pc
•Etablissement pour chaque
composant du niveau de
modélisation en fonction du besoin.
•Mesures et études physiques
préliminaires pour les composants
complexes.
•Identification des interactions au
sein du module complet