Thèse Fabien KÉFÉLIAN - Sites personnels de TELECOM ParisTech

Thèse
présentée pour obtenir le grade de docteur
de l’École Nationale Supérieure des Télécommunications
Spécialité : Électronique et Communications
Fabien KÉFÉLIAN
Corrélation du bruit de phase de lasers à réseau de
Bragg par injection optique. Application à la génération
et au transport sur fibre de signaux radiofréquence.
Soutenue le 5 décembre 2005 devant le jury composé de :
Jean-Michel Jonathan Président
Michel Têtu Rapporteurs
Guang-Hua Duan
Jean Chazelas Examinateur
Philippe Gallion Directeurs de thèse
Renaud Gabet
Francisco Mendieta Invité

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Remerciements
Je tiens à remercier en premier lieu Philippe Gallion de m’avoir proposé ce riche sujet de thèse et
d’en avoir assuré la direction.
J’exprime ma profonde reconnaissance à Guang-Hua Duan et Michel Têtu pour avoir accepté la
lourde tache d’être mes rapporteurs. Il en est de même envers Jean Chazelas et Francisco Mendieta, pour
avoir accepté de faire partie de mon jury, et envers Jean-Michel Jonathan, pour l’avoir présidé.
Merci à Renaud Gabet pour son aide durant ces trois années.
Je remercie évidemment tous les membres du groupe télécommunications optiques de l’ENST pour
leur accueil, leur écoute et leurs conseils : Didier Erasme, responsable du groupe, Guy Debarge, Yves
Jaouen, Catherine Lepers, Jean-Claude Bouley, Christophe Minot, Marcia Costa et bien sur tous mes col-
lègues doctorants, ceux qui ont commencé en même temps : Bruno Bristiel et Jérémie Renaudier, ceux
qui avaient commencé auparavant : Sebastien Agnoli, Christophe Gosset, Elena Olmedo, Stefan Lauf-
fenburger, Lydia Lourdiane, Désiré Topomentzo, Carlos Palavicini, Gabriel Campuzano, Cédric Ware, et
ceux qui commencèrent après : Ihsan Fsaifes, Shi-Feng Jiang, Fausto Gomez, Hassan Teimoori, Damien
Fafchamps, Manuel Sabban, Philippe Hamel, Qing Xu, sans oublier les stagiaires Chadi Abou Rjeily,
Sébastien Lebrault, Chao-Wei Gao et Salim Mimouni. Remerciements aussi aux autres membres du dé-
partement Communications et électronique : son responsable, Bruno Thédrez, le personnel administratif,
Chantal Cadiat, Marie Baquero, Danièle Childz, et les doctorants : Anne-Laure Deleuze, Sophie Gault,
Emilio Calvanese, Fernando Rangel, David Champion, Eli Jandot, Axel Le Poupon, Sylvain Chaillou,
Sabine Leveiller, Mariam Kimiaei, Yolada Feideropoulou, Alireza Kazemipour, Ioannis Krikidis, Sara
Abou Chakra, Antonio Cipriano, Nicolas Gresset, Anne-Claire Lepage, Ghaya Rekaya.

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Résumé
Le mélange de deux faisceaux laser sur un photo-détecteur permet de générer un signal radiofré-
quence jusqu’au THz. Par corrélation des deux sources optiques, le signal obtenu peut acquérir la pureté
spectrale requise pour les réseaux de communications radio sur fibre.
Notre travail porte sur la méthode de corrélation par accrochage optique sur un peigne de fréquences.
L’injection optique permet de transférer le bruit de phase d’un laser maître, pris comme référence, à un
laser esclave. En utilisant deux harmoniques d’un laser modulé en fréquence, comme sources distinctes
d’injection, les bruits de phase des deux lasers esclaves sont corrélés et la différence de fréquences est
multiple de la fréquence primaire.
Nous avons réalisé une étude théorique générale de l’injection dans les lasers semi-conducteur à ca-
vité complexe, en particulier les lasers DFB, en mettant notamment en évidence l’asymétrie géométrique
du bruit. Nous avons relié théoriquement le degré de corrélation entre les deux lasers aux paramètres
d’injection et au bruit de phase. L’expression a été confirmée par des mesures sur le contraste de franges
d’interférences et le spectre du photo-courant hétérodyne. Ces battements temporels ont été mis en regard
avec l’optique de Fourier et le speckle. Nous avons étudié la pureté spectrale du battement et établi les
limites fondamentales de cette technique en fonction de la qualité de l’oscillateur primaire, des propriétés
spectrales des lasers, des paramètres d’injection et de transport sur fibre. Les mesures de bruit de phase
sur le signal généré expérimentalement, pour différentes conditions d’injection, sont en très bon accord
avec les expressions analytiques.