Département Electronique, Optronique et Signal de l'ISAE
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Systèmes opto-hyperfréquences

18 juin 2009

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Permanents : J.-C. Mollier, A. Risson

Doctorants : A. Bacou, A. Hayat, K. Ly, M. Varon Duran

Contact : angelique.rissons@isae.fr, tél : 05 61 33 81 35

Coopérations

Coopérations industrielles, étatiques et universitaires :

  • Airbus France SAS – EDYNR2,
  • D-Lightsys,
  • Laboratory of Physics of Nanostructures (LPN) de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL),
  • BeamExpress,
  • BAE System.

Depuis plusieurs années, les systèmes opto-hyperfréquence intéressent tout particulièrement le groupe MOSE. En parallèle des travaux menés sur la conception d’oscillateurs opto-hyperfréquences, des modèles et caractérisations de diode laser ont été réalisés. Début 2000, le laboratoire s’est tourné vers les diodes laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL). De part ses nombreux avantages, ce composant intéressait tous les concepteurs de liaisons optoélectroniques.

En effet, grâce à l’émission perpendiculaire à zone active, le VCSEL est le seul laser intégrable selon le procédé Planar et pouvant être assemblé en matrice. Ces avantages vont de paire avec la petite taille, la faible consommation en puissance électrique et la fabrication en série utilisant les technologies de la microélectronique et permettant une réduction considérable du coût de fabrication. Depuis plusieurs années, la technologie VCSEL est en progrès constant : son coût réduit et ses performances lui permettent dans certains cas de remplacer les LED et dans d’autres les diodes laser conventionnelles notamment pour les transmissions sur fibre optique courte distance. Cette application phare du VCSEL requiert une bonne connaissance de son comportement dynamique, d’autant que comme pour tout composant récent, les performances ne sont par forcément connues. En vue d’optimiser les performances du laser, plusieurs modèles ont été développés. Un modèle en signal et en bruit avec schéma électrique équivalent des premières générations de VCSELs (longueur d’onde d’émission 850 nm) a tout d’abord été développé dans le cadre de deux projets. Lors de cette première phase, le département, grâce au soutien de la DGA et de la région Midi-Pyrénées, a acquis du matériel adapté à la caractérisation optique, optoélectronique et opto-hyperfréquence de diode lasers en puce tel que deux testeurs sous pointes dont l’un permet un contrôle en température de la puce sur la gamme de -65 à 200°C.

Compte de tenu de la maturité de ces premiers VCSEL, il a été possible d’une part de les introduire comme source pour oscillateur opto-microonde en vue de générer des signaux à haute pureté spectrale et d’autre part d’étudier en collaboration avec Airbus et la société DLightsys la possibilité de les introduire dans des liaisons avioniques. Le premier sujet a fait l’objet d’une thèse (soutenue en octobre 2008) ouvrant des perspectives d’intégration du dispositif pour des applications aéroportées ou spatiales. Le second sujet a également été présenté lors d’une soutenance de thèse (octobre 2008) et a convaincu un auditoire industriel et académique de l’intérêt d’utiliser le VCSEL dans des liaisons avioniques. Par ailleurs début 2008, un projet transnational soutenu par EraNet a débuté en collaboration avec Dlightys (France), l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse), Beam Express (Suisse) et BAE System (Grande-Bretagne) comme observateur industriel. Le savoir-faire en opto-hyperfréquence et en modélisation et caractérisation de VCSEL est mis à contribution en vue de participer non seulement à la validation et à l’amélioration des performances de VCSEL émettant à grande longueur d’onde, mais aussi à la conception de nouveaux modules intégrés d’interconnexion optique.

D’autres projets sont en perspective en collaboration notamment avec Thales et DLightsys .

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