Contrôle en temps et en fréquence des impulsions multi-longueurs d'onde émises par un laser à fibre à verrouillage actif de modes J. Vasseur, M. Hanna, J. Dudley and J.-P. Goedgebuer GTL-CNRS Telecom 2-3, rue Marconi 57070 Metz 25 Octobre 2004

Plan Laser à fibre multi-couleur Motivation Principe Opération multi-longueur d’onde Opération multi-longueur d’onde Contrôle de l’émission laser Contrôle de l’émission laser Travail futur Travail futur

Motivation Laser à fibre multi-couleur Réseaux de télécommunications de demain systèmes de communications à haut débit systèmes peu coûteux Principe Objectifs Opération multi-longueur d’onde créer une source facilement réalisable générer des trains d’impulsions multi-longueurs d’onde autour de 1550 nm Contrôle de l’émission laser Applications conversion photonique analogique-numérique CDMA optique bidimensionnel temps-fréquence Travail futur

Principe Laser à fibre multi-couleur Motivation Deux opérations de base à réaliser géneration d’impulsions par verrouillage actif de modes sélection de longueur d’onde par filtrage accordable Principe Opération multi-longueur d’onde Utilisation d’un composant-clé Contrôle de l’émission laser interféromètre de Mach-Zehnder déséquilibré (IMZD) insertion dans un laser à fibre dopée erbium Travail futur

IMZD: domaine temporel Laser à fibre multi-couleur IMZD: domaine temporel Structure: différence de chemin optique variable Motivation DV(t) : forme sinusoïdale Ein Eout Principe Opération multi-longueur d’onde Pour une longueur d’onde donnée, modulation d’intensité temporelle T intensité optique I(t) 1/fm Contrôle de l’émission laser Vp: tension demie-onde fréquence de modulation fm Travail futur temps N entier Dn: distance entre deux modes longitudinaux successifs Verrouillage actif et harmonique de modes

IMZD: domaine spectral Laser à fibre multi-couleur IMZD: domaine spectral Structure: différence de chemin optique fixée non nulle Motivation DL=L1-L2 Ein L1 Eout Principe L2 Opération multi-longueur d’onde Filtrage de la fréquence optique T Contrôle de l’émission laser l0 = 1550nm ISL = 60nm DL = 40mm ISL Intervalle Spectral Libre Maxima Travail futur ISL/2 (k entier) longueur d’onde optique Filtrage

IMZD: domaine temps-fréquence Laser à fibre multi-couleur IMZD: domaine temps-fréquence Accordabilité via la tension appliquée Motivation gain EDFA Filtre Principe Opération multi-longueur d’onde Contrôle de l’émission laser longueur d’onde optique Evolution du maximum de la fonction de transfert du IMZD Travail futur Vcc=amplitude crête-à-crête de modulation c0: vitesse de la lumière

Montage expérimental Laser à fibre multi-couleur sortie laser Motivation IMZD EDFA Principe CP Opération multi-longueur d’onde C Contrôle de l’émission laser sortie laser C: coupleur de sortie Travail futur EDFA: amplificateur à fibre dopée erbium à gain plat CP: contrôleur de polarisation

Résultats expérimentaux Laser à fibre multi-couleur Résultats expérimentaux Motivation Paramètres: fm = 3.8 GHz Dt = 1.9 10-15 s Principe l1 l2 l3 Opération multi-longueur d’onde Puissance optique (u.a.) Puissance optique (dBm) Contrôle de l’émission laser Temps (ps) Longueur d’onde (nm) Travail futur Génération de 3 trains d’impulsions à 3 couleurs MAIS pas de contrôle précis en temps et en fréquence des impulsions émises

Modifications du montage Laser à fibre multi-couleur Modifications du montage Motivation IMZD EDFA IMZD CAO CP CP Principe FMZ MP Opération multi-longueur d’onde C EDFA Contrôle de l’émission laser sortie laser Contrôle en temps des impulsions Travail futur Modulateur de phase (MP) Contrôle des longueurs d’onde émises Filtre Mach-Zehnder (FMZ) + commutateur de fréquence acousto-optique (CAO)

Résultats Laser à fibre multi-couleur le MP est modulé à fPM, une harmonique de fm Motivation fm = 1.34 GHz fPM = 7*fm = 9.4 GHz Dt = 1.2 10-15 s Principe le FMZ est un filtre périodique de période DlFMZ = 5.8 nm Opération multi-longueur d’onde l1 l2 l3 Contrôle de l’émission laser Puissance optique (u.a.) Puissance optique (dBm) Travail futur Temps (ps) Longueur d’onde (nm)

Longueur d’onde optique(nm) Laser à fibre multi-couleur Spectrogramme l’insertion d’un MP impose une GRILLE TEMPORELLE Motivation l’insertion d’un FMZ impose une GRILLE SPECTRALE 1/fPM Principe Opération multi-longueur d’onde DlFMZ Longueur d’onde optique(nm) Contrôle de l’émission laser courbe théorique Travail futur points expérimentaux Temps (ps)

Conclusion et travail futur Laser à fibre multi-couleur Conclusion et travail futur Motivation Réalisation d’un laser à fibre dopée erbium à verrouillage actif de modes générant des trains d’impulsions multi-longueurs d’onde alternés Principe Contrôle des impulsions émises en imposant une grille temps-fréquence Opération multi-longueur d’onde Perspectives Contrôle de l’émission laser stabiliser les impulsions accroître le nombre de trains d’impulsions accroître le nombre de longueurs d’onde Travail futur