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| Titre : | Composants et circuits pour liaisons photoniques en micro-ondes | | Type de document : | texte imprime | | Auteurs : | Christian Rumelhard, Auteur ; Algani, Catherine, Auteur ; Billabert,Anne-Laure, Auteur | | Editeur : | Hermes science publ. | | Année de publication : | impr. 2010 | | Autre Editeur : | Lavoisier | | Importance : | 416 p. | | Présentation : | ill., schémas, graph. | | Format : | 24 cm | | ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-7462-2494-0 | | Note générale : |
Bibliogr. p. [389]-411. Glossaire. Index | | Langues : | Français | | Mots-clés : | Dispositifs à micro ondes Circuits pour micro ondes Photonique | | Index. décimale : | 621.382 | | Résumé : | Utilisées dans les liaisons radio sur fibre, dans les antennes à balayage électronique et dans les déports d'antennes, les liaisons photoniques en micro-ondes connaissent aujourd'hui une augmentation radicale de leurs performances et une évolution importante de l'ensemble de leurs composants.
Cet ouvrage reprend de manière méthodique et complète la description et la modélisation de ces éléments en signalant leurs transformations récentes : lasers, modulateurs optiques, fibres optiques, photodétecteurs et amplificateurs optiques. Composants et circuits pour liaisons photoniques en micro-ondes propose une approche pédagogique des grandeurs physiques telles que les gains, les facteurs de bruit opto-micro-ondes et les non-linéarités. La combinaison de ces paramètres conduit à la notion de dynamique sans parasites caractérisant les performances d'une liaison photonique en micro-ondes. L'ouvrage présente également les mesures et les techniques de simulation purement micro-ondes permettant de modéliser et d'optimiser une liaison opto-micro-onde. | | Note de contenu : | Préface 13
Jean Chazelas
Chapitre 1. Généralités 17
1.1. Les liaisons photoniques en micro-ondes 17
1.2. Description d'une liaison 20
1.3. Signal à transmettre 21
1.3.1. Signal micro-onde 21
1.3.2. Porteuse micro-onde pour signal numérique 21
1.3.3. Signal ultra-large bande 22
1.3.4. Porteuse optique 22
1.3.5. En résumé 22
1.4. Les contraintes d'une liaison photonique en micro-ondes 23
1.4.1. Les contraintes dues aux matériaux constituant les différents éléments 23
1.4.2. Sources de bruit dans les liaisons photoniques en micro-ondes 25
1.4.3. Non-linéarités 29
1.5. Les grandeurs à étudier et les éléments d'une liaison photonique en micro-ondes 30
Chapitre 2. Génération et modulation de la lumière 33
2.1. Les lasers 33
2.1.1. Généralités 33
2.1.2. Structure d'un laser à semi-conducteur et gain optique dans la zone active 34
2.1.3. Fonctionnement d'un laser Fabry-Perot 37
2.1.4. Coefficient de confinement et équations de continuité 39
2.1.5. Laser en régime statique 41
2.1.6. Laser en régime dynamique : réponse petit signal 44
2.1.7. Bruit RIN du laser 46
2.1.8. Remontée en 1/f du bruit RIN et superposition d'un petit signal et du bruit 49
2.1.9. Différentes configurations de lasers 50
2.1.10. Modèle de lasers pour la CAO 59
2.1.11. Mesures de lasers et stabilisation en température 65
2.2. Modulateur électro-optique : MEO 67
2.2.1. Principe physique général 68
2.2.2. Effet Pockels ou électro-optique linéaire 69
2.2.3. Modulateur électro-optique de type Mach-Zehnder 71
2.2.4. Single-Drive MZM : commande à une électrode 73
2.2.5. Dual-Drive MZM : commande à deux électrodes 87
2.2.6. Modulateur Mach-Zehnder réel : caractéristiques et performances 89
2.2.7. Technologies des modulateurs Mach-Zehnder 91
2.3. Modulateur à électro-absorption : MEA 93
2.3.1. Effet d'électro-absorption 93
2.3.2. Effet Franz-Keldysh 97
2.3.3. Effet Stark 98
2.3.4. Structure à puits quantiques 100
2.3.5. Fonctionnement d'un MEA 100
2.3.6. Caractéristiques d'un MEA 103
2.3.7. EML : laser DFB intégré au MEA 104
2.3.8. Modélisation électrique d'un MEA pour la simulation de signaux ultra-rapides 105
Chapitre 3. Fibres optiques et amplificateurs optiques 109
3.1. Les fibres optiques 109
3.1.1. Généralités 109
3.1.2. Atténuation dans les matériaux 112
3.1.3. Indice de réfraction et dispersion dans les matériaux 114
3.1.4. Réflexion totale, ouverture numérique, fréquence maximum transmise 116
3.1.5. La fibre à saut d'indice 121
3.1.6. La fibre à gradient d'indice 123
3.1.7. La fibre monomode 126
3.1.8. Les fibres optiques plastiques 130
3.2. Les amplificateurs optiques 134
3.2.1. Amplificateur optique à semi-conducteur : SOA 135
3.2.2. Amplificateur optique à fibre dopée à l'erbium : EDFA 136
3.3. Annexe : propagation dans une fibre : analyse modale 138
3.3.1. Les équations de Maxwell 138
3.3.2. Les équations de Maxwell dans une fibre cylindrique 139
3.3.3. Conditions de continuité et équation caractéristique 143
3.3.4. Recherche des différents modes de propagation 144
3.3.5. Approximation de modes polarisés linéairement 148
Chapitre 4. Les photodétecteurs 153
4.1. Définitions concernant les photodétecteurs 153
4.2. Les photodiodes 154
4.2.1. Présentation 154
4.2.2. Absorption de la lumière dans un semi-conducteur 155
4.2.3. La photodiode p-i-n 158
4.2.4. La photodiode métal-semi-conducteur-métal ou MSM 161
4.2.5. Schémas équivalents pour photodiodes p-i-n et MSM 163
4.2.6. Les non-linéarités 163
4.2.7. Les photodiodes UTC 165
4.2.8. Compensation des charges 166
4.2.9. Zone d'absorption partiellement déplétée 167
4.2.10. Eclairage latéral 168
4.2.11. Eclairage latéral : structure à onde progressive 169
4.2.12. Eclairage latéral : structures périodiques 172
4.2.13. Photodétecteurs à cavité optique résonante 173
4.2.14. Guides dilués et couplage par mode évanescent 176
4.2.15. En résumé 177
4.3. Les phototransistors 179
4.3.1. Phototransistors à effet de champ ou bipolaires ? 179
4.3.2. Phototransistors GaA1As/GaAs et InGaP/GaAs 181
4.3.3. Phototransistors InP/InGaAs 184
4.3.4. Phototransistors Si/SiGe 189
4.3.5. Cavités optiques résonnantes pour phototransistors 193
4.3.6. Simulations et modèles de phototransistors 193
4.3.7. Valeur de la charge micro-onde de la base 197
4.3.8. En résumé 200
4.4. Annexes 200
4.4.1. Accord de maille, couche pseudomorphique, couche métamorphique 200
4.4.2. Effet de survitesse 203
4.4.3. Le transistor bipolaire à hétérojonction 205
Chapitre 5. Performances des liaisons photoniques en micro-ondes 209
5.1. Schémas de liaisons photoniques en micro-ondes et définitions 209
5.1.1. Schéma d'une liaison à modulation directe et définitions 209
5.1.2. Schéma d'une liaison avec modulation externe et définitions 213
5.1.3. Schéma simplifié d'une liaison et premier calcul de gain 215
5.2. Paramètres S et gains opto-micro-ondes de chacun des éléments de la liaison photonique 217
5.2.1. Présentation 217
5.2.2. Paramètres S et gain opto-micro-onde du laser 218
5.2.3. Paramètres S et gain opto-micro-onde de la fibre optique 219
5.2.4. Paramètres S et gain opto-micro-onde de la photo-diode 220
5.2.5. Paramètres S et gain opto-micro-onde d'un modulateur externe à éléments localisés 222
5.2.6. Paramètres S et gain opto-micro-onde d'un modulateur externe à éléments distribués 223
5.2.7. Récapitulatif des paramètres S et gain opto-micro-onde des éléments 225
5.3. Paramètres S et gains opto-micro-ondes des liaisons photoniques en micro-ondes 227
5.3.1. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 227
5.3.2. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 227
5.3.3. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 228
5.3.4. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 229
5.3.5. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 230
5.3.6. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 231
5.3.7. Généralisation du calcul de gain pour une liaison 232
5.4. Comparaison des différents gains d'une liaison 234
5.4.1. Calculs de gains pour une liaison à modulation directe 234
5.4.2. Calculs de gains pour une liaison à modulateur externe localisé 236
5.4.3. Calculs de gains pour une liaison à modulateur externe distribué 237
5.5. Facteurs de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 238
5.5.1. Schéma et méthode de calcul du facteur de bruit de la liaison 238
5.5.2. Facteur de bruit du laser 240
5.5.3. Facteur de bruit de la fibre optique 240
5.5.4. Facteur de bruit de la photodiode 240
5.5.5. Facteur de bruit de la liaison à modulation directe 241
5.5.6. Effet d'une adaptation à l'entrée de la liaison à modulation directe 242
5.5.7. Généralisation du calcul de facteur de bruit pour la liaison 243
5.6. Facteur de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes à modulation externe 244
5.6.1. Schéma équivalent et rappel de la démarche 244
5.6.2. Facteur de bruit d'un modulateur externe localisé 244
5.6.3. Facteur de bruit d'un modulateur externe distribué 245
5.6.4. Nouveau facteur de bruit du photodétecteur 247
5.6.5. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 248
5.6.6. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé à entrée adaptée 248
5.6.7. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 249
5.7. Comparaison des différents facteurs de bruit d'une liaison 249
5.7.1. Calcul de facteur de bruit pour une liaison à modulation directe 249
5.7.2. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe localisé 251
5.7.3. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe localisé à entrée adaptée 252
5.7.4. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe distribué 253
5.7.5. Puissance de bruit en sortie 255
5.7.6. Quelques valeurs de facteurs de bruit effectivement mesurées 257
5.8. Les non-linéarités d'une liaison photonique en micro-ondes : les phénomènes de distorsion 259
5.8.1. Non-linéarités avec un seul signal micro-onde 259
5.8.2. Non-linéarités avec plusieurs signaux micro-ondes en entrée 260
5.8.3. Non-linéarités avec des signaux large bande en entrée 262
5.8.4. Combinaison des non-linéarités des composants d'une liaison photonique en micro-ondes 263
5.9. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes 264
5.9.1. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes avec un seul signal en entrée 264
5.9.2. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes avec plusieurs signaux en entrée 265
5.9.3. Quelques valeurs de dynamique sans parasite effectivement mesurées 267
5.10. Annexes 268
5.10.1. Relations entre paramètres S, Z, Y et ABCD 268
5.10.2. Choix d'une expression pour le calcul du facteur de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes 269
5.10.3. Calcul de la dynamique sans parasite pour une liaison photonique en micro-ondes ayant deux signaux en entrée 279
Chapitre 6. Compléments aux performances des liaisons photoniques en micro-ondes 285
6.1. Atténuation du signal micro-onde lors de la modulation en double bande latérale 285
6.1.1. Rappel sur la modulation en double bande latérale 285
6.1.2. Rappel des caractéristiques de la propagation dans une fibre optique monomode 286
6.1.3. Propagation d'un signal modulé en double bande latérale dans une fibre optique 288
6.1.4. Photodétection d'un signal modulé en double bande latérale à la sortie d'une fibre optique 289
6.2. Structures de modulateurs pour éliminer la porteuse optique ou les bandes latérales basse ou haute 291
6.2.1. Rappel sur la modulation optique 291
6.2.2. Modulateurs optiques à suppression de porteuse ou à bande latérale unique 292
6.2.3. Modulateur optique à bande latérale unique et à suppression de porteuse 295
6.3. Dégradation de la pureté spectrale d'un signal micro-onde par une liaison optique 298
6.3.1. Description du phénomène 298
6.3.2. Quelques définitions concernant les bruits autour d'une porteuse micro-onde 299
6.3.3. Bruits d'amplitude et de phase dans une liaison optique 301
6.3.4. Calcul du bruit de phase d'un signal micro-onde transmis par liaison optique 302
6.3.5. Calcul du bruit d'amplitude d'un signal micro-onde transmis par liaison optique 304
Chapitre 7. Les amplificateurs électroniques dans les liaisons photoniques en micro-ondes 307
7.1. Les amplificateurs électroniques dans des liaisons optiques 307
7.2. Amplificateurs d'entrée des liaisons optiques 307
7.2.1. Différents rôles des amplificateurs d'entrée d'une liaison optique 307
7.2.2. Emission : amplificateurs à l'entrée du laser ou du modulateur (drivers) 308
7.3. Réception : amplificateurs à la sortie du photodétecteur 312
7.3.1. Généralités 312
7.3.2. Amplificateurs à transimpédance 313
7.3.3. Amplificateurs distribués 315
7.3.4. Combinaison entre amplificateur à transimpédance et amplificateur distribué 316
7.3.5. Amplificateurs à bande étroite 317
7.3.6. Préamplificateur derrière un phototransistor 317
7.3.7. Autres circuits derrière un phototransistor 318
7.4. Annexe : les amplificateurs analogiques et micro-ondes 318
7.4.1. Généralités 318
7.4.2. Les amplificateurs analogiques 319
7.4.3. Les amplificateurs en micro-ondes : expression des coefficients de réflexion pour un transistor 322
7.4.4. Les amplificateurs en micro-ondes : expression des gains 324
7.4.5. Modèle du transistor unilatéralisé : calcul des quadripôles d'adaptation 325
7.4.6. Transistor non unilatéralisé : cas général du transistor avec S12 (...) 0 331
7.4.7. Amplificateur à faible bruit 332
7.4.8. Topologies générales d'amplificateurs faible signal en micro-ondes 334
Chapitre 8. Simulation et mesures des liaisons photoniques en micro-ondes 339
8.1. Etat de l'art et contexte 339
8.1.1. Objectif et état de l'art 339
8.1.2. Choix du logiciel de simulation 339
8.1.3. Les différents moteurs de simulation d'ADS 340
8.2. Modèles de la liaison optique en micro-ondes 342
8.2.1. Approche avec des quadripôles électriques 342
8.2.2. Le transducteur électro-optique : le laser 343
8.2.3. Le support de transmission : la fibre optique 347
8.2.4. Le transducteur opto-électrique : la photodiode 351
8.3. Les effets non linéaires dans la liaison 355
8.3.1. Sources de non-linéarité 355
8.3.2. Point de compression 1 dB et dynamique d'ordre 1 de la liaison 356
8.3.3. Intermodulation d'ordre 3 et dynamique d'ordre 3 de la liaison 357
8.4. Modélisation du bruit de la liaison 358
8.4.1. Bruit dans le laser 358
8.4.2. La fibre optique 360
8.4.3. Bruit dans la photodiode 360
8.4.4. Facteur de bruit de la liaison en modulation directe 361
8.4.5. Puissance de bruit à la réception 363
8.5. Autres types de modulation ou de signaux transmis sur fibre optique 366
8.5.1. Modulation de signaux ultra-large bande 366
8.5.2. Modulation externe 371
8.5.3. Génération d'un signal micro-onde par battement de fréquence 376
8.6. Conclusion 379
8.7. Annexes 380
8.7.1. Modulation MB-OOK 380
8.7.2. Modulation OFDM 381
Glossaire 385
Bibliographie 391
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Composants et circuits pour liaisons photoniques en micro-ondes [texte imprime] / Christian Rumelhard, Auteur ; Algani, Catherine, Auteur ; Billabert,Anne-Laure, Auteur . - [S.l.] : Hermes science publ. : [S.l.] : Lavoisier, impr. 2010 . - 416 p. : ill., schémas, graph. ; 24 cm. ISBN : 978-2-7462-2494-0
Bibliogr. p. [389]-411. Glossaire. Index Langues : Français | Mots-clés : | Dispositifs à micro ondes Circuits pour micro ondes Photonique | | Index. décimale : | 621.382 | | Résumé : | Utilisées dans les liaisons radio sur fibre, dans les antennes à balayage électronique et dans les déports d'antennes, les liaisons photoniques en micro-ondes connaissent aujourd'hui une augmentation radicale de leurs performances et une évolution importante de l'ensemble de leurs composants.
Cet ouvrage reprend de manière méthodique et complète la description et la modélisation de ces éléments en signalant leurs transformations récentes : lasers, modulateurs optiques, fibres optiques, photodétecteurs et amplificateurs optiques. Composants et circuits pour liaisons photoniques en micro-ondes propose une approche pédagogique des grandeurs physiques telles que les gains, les facteurs de bruit opto-micro-ondes et les non-linéarités. La combinaison de ces paramètres conduit à la notion de dynamique sans parasites caractérisant les performances d'une liaison photonique en micro-ondes. L'ouvrage présente également les mesures et les techniques de simulation purement micro-ondes permettant de modéliser et d'optimiser une liaison opto-micro-onde. | | Note de contenu : | Préface 13
Jean Chazelas
Chapitre 1. Généralités 17
1.1. Les liaisons photoniques en micro-ondes 17
1.2. Description d'une liaison 20
1.3. Signal à transmettre 21
1.3.1. Signal micro-onde 21
1.3.2. Porteuse micro-onde pour signal numérique 21
1.3.3. Signal ultra-large bande 22
1.3.4. Porteuse optique 22
1.3.5. En résumé 22
1.4. Les contraintes d'une liaison photonique en micro-ondes 23
1.4.1. Les contraintes dues aux matériaux constituant les différents éléments 23
1.4.2. Sources de bruit dans les liaisons photoniques en micro-ondes 25
1.4.3. Non-linéarités 29
1.5. Les grandeurs à étudier et les éléments d'une liaison photonique en micro-ondes 30
Chapitre 2. Génération et modulation de la lumière 33
2.1. Les lasers 33
2.1.1. Généralités 33
2.1.2. Structure d'un laser à semi-conducteur et gain optique dans la zone active 34
2.1.3. Fonctionnement d'un laser Fabry-Perot 37
2.1.4. Coefficient de confinement et équations de continuité 39
2.1.5. Laser en régime statique 41
2.1.6. Laser en régime dynamique : réponse petit signal 44
2.1.7. Bruit RIN du laser 46
2.1.8. Remontée en 1/f du bruit RIN et superposition d'un petit signal et du bruit 49
2.1.9. Différentes configurations de lasers 50
2.1.10. Modèle de lasers pour la CAO 59
2.1.11. Mesures de lasers et stabilisation en température 65
2.2. Modulateur électro-optique : MEO 67
2.2.1. Principe physique général 68
2.2.2. Effet Pockels ou électro-optique linéaire 69
2.2.3. Modulateur électro-optique de type Mach-Zehnder 71
2.2.4. Single-Drive MZM : commande à une électrode 73
2.2.5. Dual-Drive MZM : commande à deux électrodes 87
2.2.6. Modulateur Mach-Zehnder réel : caractéristiques et performances 89
2.2.7. Technologies des modulateurs Mach-Zehnder 91
2.3. Modulateur à électro-absorption : MEA 93
2.3.1. Effet d'électro-absorption 93
2.3.2. Effet Franz-Keldysh 97
2.3.3. Effet Stark 98
2.3.4. Structure à puits quantiques 100
2.3.5. Fonctionnement d'un MEA 100
2.3.6. Caractéristiques d'un MEA 103
2.3.7. EML : laser DFB intégré au MEA 104
2.3.8. Modélisation électrique d'un MEA pour la simulation de signaux ultra-rapides 105
Chapitre 3. Fibres optiques et amplificateurs optiques 109
3.1. Les fibres optiques 109
3.1.1. Généralités 109
3.1.2. Atténuation dans les matériaux 112
3.1.3. Indice de réfraction et dispersion dans les matériaux 114
3.1.4. Réflexion totale, ouverture numérique, fréquence maximum transmise 116
3.1.5. La fibre à saut d'indice 121
3.1.6. La fibre à gradient d'indice 123
3.1.7. La fibre monomode 126
3.1.8. Les fibres optiques plastiques 130
3.2. Les amplificateurs optiques 134
3.2.1. Amplificateur optique à semi-conducteur : SOA 135
3.2.2. Amplificateur optique à fibre dopée à l'erbium : EDFA 136
3.3. Annexe : propagation dans une fibre : analyse modale 138
3.3.1. Les équations de Maxwell 138
3.3.2. Les équations de Maxwell dans une fibre cylindrique 139
3.3.3. Conditions de continuité et équation caractéristique 143
3.3.4. Recherche des différents modes de propagation 144
3.3.5. Approximation de modes polarisés linéairement 148
Chapitre 4. Les photodétecteurs 153
4.1. Définitions concernant les photodétecteurs 153
4.2. Les photodiodes 154
4.2.1. Présentation 154
4.2.2. Absorption de la lumière dans un semi-conducteur 155
4.2.3. La photodiode p-i-n 158
4.2.4. La photodiode métal-semi-conducteur-métal ou MSM 161
4.2.5. Schémas équivalents pour photodiodes p-i-n et MSM 163
4.2.6. Les non-linéarités 163
4.2.7. Les photodiodes UTC 165
4.2.8. Compensation des charges 166
4.2.9. Zone d'absorption partiellement déplétée 167
4.2.10. Eclairage latéral 168
4.2.11. Eclairage latéral : structure à onde progressive 169
4.2.12. Eclairage latéral : structures périodiques 172
4.2.13. Photodétecteurs à cavité optique résonante 173
4.2.14. Guides dilués et couplage par mode évanescent 176
4.2.15. En résumé 177
4.3. Les phototransistors 179
4.3.1. Phototransistors à effet de champ ou bipolaires ? 179
4.3.2. Phototransistors GaA1As/GaAs et InGaP/GaAs 181
4.3.3. Phototransistors InP/InGaAs 184
4.3.4. Phototransistors Si/SiGe 189
4.3.5. Cavités optiques résonnantes pour phototransistors 193
4.3.6. Simulations et modèles de phototransistors 193
4.3.7. Valeur de la charge micro-onde de la base 197
4.3.8. En résumé 200
4.4. Annexes 200
4.4.1. Accord de maille, couche pseudomorphique, couche métamorphique 200
4.4.2. Effet de survitesse 203
4.4.3. Le transistor bipolaire à hétérojonction 205
Chapitre 5. Performances des liaisons photoniques en micro-ondes 209
5.1. Schémas de liaisons photoniques en micro-ondes et définitions 209
5.1.1. Schéma d'une liaison à modulation directe et définitions 209
5.1.2. Schéma d'une liaison avec modulation externe et définitions 213
5.1.3. Schéma simplifié d'une liaison et premier calcul de gain 215
5.2. Paramètres S et gains opto-micro-ondes de chacun des éléments de la liaison photonique 217
5.2.1. Présentation 217
5.2.2. Paramètres S et gain opto-micro-onde du laser 218
5.2.3. Paramètres S et gain opto-micro-onde de la fibre optique 219
5.2.4. Paramètres S et gain opto-micro-onde de la photo-diode 220
5.2.5. Paramètres S et gain opto-micro-onde d'un modulateur externe à éléments localisés 222
5.2.6. Paramètres S et gain opto-micro-onde d'un modulateur externe à éléments distribués 223
5.2.7. Récapitulatif des paramètres S et gain opto-micro-onde des éléments 225
5.3. Paramètres S et gains opto-micro-ondes des liaisons photoniques en micro-ondes 227
5.3.1. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 227
5.3.2. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 227
5.3.3. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 228
5.3.4. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 229
5.3.5. Paramètres S de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 230
5.3.6. Gains de la liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 231
5.3.7. Généralisation du calcul de gain pour une liaison 232
5.4. Comparaison des différents gains d'une liaison 234
5.4.1. Calculs de gains pour une liaison à modulation directe 234
5.4.2. Calculs de gains pour une liaison à modulateur externe localisé 236
5.4.3. Calculs de gains pour une liaison à modulateur externe distribué 237
5.5. Facteurs de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes à modulation directe 238
5.5.1. Schéma et méthode de calcul du facteur de bruit de la liaison 238
5.5.2. Facteur de bruit du laser 240
5.5.3. Facteur de bruit de la fibre optique 240
5.5.4. Facteur de bruit de la photodiode 240
5.5.5. Facteur de bruit de la liaison à modulation directe 241
5.5.6. Effet d'une adaptation à l'entrée de la liaison à modulation directe 242
5.5.7. Généralisation du calcul de facteur de bruit pour la liaison 243
5.6. Facteur de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes à modulation externe 244
5.6.1. Schéma équivalent et rappel de la démarche 244
5.6.2. Facteur de bruit d'un modulateur externe localisé 244
5.6.3. Facteur de bruit d'un modulateur externe distribué 245
5.6.4. Nouveau facteur de bruit du photodétecteur 247
5.6.5. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé 248
5.6.6. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe localisé à entrée adaptée 248
5.6.7. Facteur de bruit d'une liaison photonique en micro-ondes à modulateur externe distribué 249
5.7. Comparaison des différents facteurs de bruit d'une liaison 249
5.7.1. Calcul de facteur de bruit pour une liaison à modulation directe 249
5.7.2. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe localisé 251
5.7.3. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe localisé à entrée adaptée 252
5.7.4. Calcul de facteurs de bruit pour une liaison à modulateur externe distribué 253
5.7.5. Puissance de bruit en sortie 255
5.7.6. Quelques valeurs de facteurs de bruit effectivement mesurées 257
5.8. Les non-linéarités d'une liaison photonique en micro-ondes : les phénomènes de distorsion 259
5.8.1. Non-linéarités avec un seul signal micro-onde 259
5.8.2. Non-linéarités avec plusieurs signaux micro-ondes en entrée 260
5.8.3. Non-linéarités avec des signaux large bande en entrée 262
5.8.4. Combinaison des non-linéarités des composants d'une liaison photonique en micro-ondes 263
5.9. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes 264
5.9.1. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes avec un seul signal en entrée 264
5.9.2. Dynamique sans parasite d'une liaison photonique en micro-ondes avec plusieurs signaux en entrée 265
5.9.3. Quelques valeurs de dynamique sans parasite effectivement mesurées 267
5.10. Annexes 268
5.10.1. Relations entre paramètres S, Z, Y et ABCD 268
5.10.2. Choix d'une expression pour le calcul du facteur de bruit opto-micro-onde d'une liaison photonique en micro-ondes 269
5.10.3. Calcul de la dynamique sans parasite pour une liaison photonique en micro-ondes ayant deux signaux en entrée 279
Chapitre 6. Compléments aux performances des liaisons photoniques en micro-ondes 285
6.1. Atténuation du signal micro-onde lors de la modulation en double bande latérale 285
6.1.1. Rappel sur la modulation en double bande latérale 285
6.1.2. Rappel des caractéristiques de la propagation dans une fibre optique monomode 286
6.1.3. Propagation d'un signal modulé en double bande latérale dans une fibre optique 288
6.1.4. Photodétection d'un signal modulé en double bande latérale à la sortie d'une fibre optique 289
6.2. Structures de modulateurs pour éliminer la porteuse optique ou les bandes latérales basse ou haute 291
6.2.1. Rappel sur la modulation optique 291
6.2.2. Modulateurs optiques à suppression de porteuse ou à bande latérale unique 292
6.2.3. Modulateur optique à bande latérale unique et à suppression de porteuse 295
6.3. Dégradation de la pureté spectrale d'un signal micro-onde par une liaison optique 298
6.3.1. Description du phénomène 298
6.3.2. Quelques définitions concernant les bruits autour d'une porteuse micro-onde 299
6.3.3. Bruits d'amplitude et de phase dans une liaison optique 301
6.3.4. Calcul du bruit de phase d'un signal micro-onde transmis par liaison optique 302
6.3.5. Calcul du bruit d'amplitude d'un signal micro-onde transmis par liaison optique 304
Chapitre 7. Les amplificateurs électroniques dans les liaisons photoniques en micro-ondes 307
7.1. Les amplificateurs électroniques dans des liaisons optiques 307
7.2. Amplificateurs d'entrée des liaisons optiques 307
7.2.1. Différents rôles des amplificateurs d'entrée d'une liaison optique 307
7.2.2. Emission : amplificateurs à l'entrée du laser ou du modulateur (drivers) 308
7.3. Réception : amplificateurs à la sortie du photodétecteur 312
7.3.1. Généralités 312
7.3.2. Amplificateurs à transimpédance 313
7.3.3. Amplificateurs distribués 315
7.3.4. Combinaison entre amplificateur à transimpédance et amplificateur distribué 316
7.3.5. Amplificateurs à bande étroite 317
7.3.6. Préamplificateur derrière un phototransistor 317
7.3.7. Autres circuits derrière un phototransistor 318
7.4. Annexe : les amplificateurs analogiques et micro-ondes 318
7.4.1. Généralités 318
7.4.2. Les amplificateurs analogiques 319
7.4.3. Les amplificateurs en micro-ondes : expression des coefficients de réflexion pour un transistor 322
7.4.4. Les amplificateurs en micro-ondes : expression des gains 324
7.4.5. Modèle du transistor unilatéralisé : calcul des quadripôles d'adaptation 325
7.4.6. Transistor non unilatéralisé : cas général du transistor avec S12 (...) 0 331
7.4.7. Amplificateur à faible bruit 332
7.4.8. Topologies générales d'amplificateurs faible signal en micro-ondes 334
Chapitre 8. Simulation et mesures des liaisons photoniques en micro-ondes 339
8.1. Etat de l'art et contexte 339
8.1.1. Objectif et état de l'art 339
8.1.2. Choix du logiciel de simulation 339
8.1.3. Les différents moteurs de simulation d'ADS 340
8.2. Modèles de la liaison optique en micro-ondes 342
8.2.1. Approche avec des quadripôles électriques 342
8.2.2. Le transducteur électro-optique : le laser 343
8.2.3. Le support de transmission : la fibre optique 347
8.2.4. Le transducteur opto-électrique : la photodiode 351
8.3. Les effets non linéaires dans la liaison 355
8.3.1. Sources de non-linéarité 355
8.3.2. Point de compression 1 dB et dynamique d'ordre 1 de la liaison 356
8.3.3. Intermodulation d'ordre 3 et dynamique d'ordre 3 de la liaison 357
8.4. Modélisation du bruit de la liaison 358
8.4.1. Bruit dans le laser 358
8.4.2. La fibre optique 360
8.4.3. Bruit dans la photodiode 360
8.4.4. Facteur de bruit de la liaison en modulation directe 361
8.4.5. Puissance de bruit à la réception 363
8.5. Autres types de modulation ou de signaux transmis sur fibre optique 366
8.5.1. Modulation de signaux ultra-large bande 366
8.5.2. Modulation externe 371
8.5.3. Génération d'un signal micro-onde par battement de fréquence 376
8.6. Conclusion 379
8.7. Annexes 380
8.7.1. Modulation MB-OOK 380
8.7.2. Modulation OFDM 381
Glossaire 385
Bibliographie 391
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