UNIVERSITE DE LIMOGES

UNIVERSITE DE LIMOGES
Ecole Doctorale 521 : Sciences et Ingénierie de l’Information
Faculté des Sciences et Techniques
Laboratoire Xlim UMR CNRS n°6172-Département photonique
Thèse N° 66-2009
Thèse
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LIMOGES
Discipline: Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
Présentée et soutenue publiquement par
Nicolas Mothe
le 1er décembre 2009
Composants optiques à fibres multiples : applications à la
sommation opto-microonde et aux fibres microstructurées
mono et multicœurs
Directeur de Thèse : Professeur Philippe Di Bin
Jury:
Rapporteurs :
Jean-Claude Mollier Professeur, ISAE Toulouse
Henri Porte Directeur de recherche CNRS, Photline Technologies Besançon
Examinateurs :
Suzanne Lacroix Professeur, Ecole Polytechnique de Montréal Québec
Bernard Jarry Professeur, Xlim Limoges
Dominique Pagnoux Chargé de recherche CNRS, Xlim Limoges
Philippe Di Bin Professeur, Xlim Limoges
Invité :
Stéphane Formont Ingénieur, Thalès Systèmes Aéroportés Elancourt

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A ma famille
A mes amis

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INTRODUCTION
Aujourd’hui, les performances des technologies optoélectroniques poussent les industriels à
redéfinir leurs systèmes purement électriques. En effet, le transport de signaux analogiques ou
numériques par fibres optiques associé aux progrès des convertisseurs électro-optiques et opto-
électriques conduit à réaliser les fonctions jadis effectuées par des dispositifs hyperfréquences via
des composants optiques.
Les antennes réseaux, de par leur dépointage rapide et leur possibilité d’émettre plusieurs
diagrammes de rayonnement simultanément, constituent les radars et les systèmes de
communication de demain. Les opérations de distribution, pondération, déphasage et sommation
nécessaires à leur fonctionnement doivent être repensées pour trouver leurs équivalents optiques.
Le travail de thèse développé ici dans le cadre d’une bourse DGA (Délégation Générale pour
l’Armement) se place dans ce contexte. Il s’inscrit dans un projet visant à réaliser la fonction de
sommation de signaux hyperfréquences par voie optique dans la bande 0-20 GHz. Cette dernière
apparaît comme un verrou technologique dans les antennes réseaux en mode réception.
Mon travail consiste en l’étude, la réalisation et la caractérisation d’un sommateur opto-
hyperfréquence en optique fibrée. Il s’articule autour de 4 chapitres :
Dans un premier temps, nous montrons que la fonction sommation constitue non seulement
un élément clé des futures antennes optoélectroniques fixes ou à balayage mais est également
présente dans le traitement du signal opto-hyperfréquence, domaine en forte évolution. L’étude de
l’état de l’art indique que les solutions existantes souffrent toutes de limitations dont certaines
s’avèrent ne pas être fondées ouvrant ainsi la voie à des sommateurs simples et performants.
Le deuxième chapitre décrit le banc sur lequel notre composant a été réalisé. Il s’agit d’un
système de fusion-étirage délicat dont la gestion doit être particulièrement soignée. Les étapes de
fabrication d’un sommateur sont détaillées. Les performances optiques et microondes de notre
composant sont caractérisées et comparées aux spécifications du cahier des charges données à la fin
du premier chapitre.