Étude et réalisation d’un oscillateur opto-microonde à base de VCSEL pour la génération harmonique de signaux microondes

Other literature type French OPEN
Varón Durán, Gloria Margarita (2008)
  • Subject: Bruit de phase | Fréquences harmoniques | Génération de signaux RF | Miroir de Faraday | Modulateur de phase | Oscillateur optoélectronique | VCSEL | 621 | Faraday mirror | Harmonic frequency generation | Optoelectronic oscillator | Phase modulator | Phase noise | RF signal generation

Les oscillateurs optoélectroniques sont actuellement une alternative compétitive aux oscillateurs entièrement électriques. Les technologies actuelles sont assez performantes en termes de bruit de phase et de largeur de raie et ont ainsi donné naissance à une nouvelle génération d’oscillateurs. Dans cette thèse, nous utilisons ce type d’oscillateur pour générer un signal à une fréquence f0. Ce signal peut être utilisé comme référence d’un système générateur d’harmoniques de fréquence (HFG) qui permet de multiplier la fréquence du signal de référence, pour obtenir des signaux à des fréquences 2f0, 4f0 et 6f0. Une première partie de ces travaux est dédiée à l’étude des oscillateurs optoélectroniques bouclés ; notamment, l’oscillateur optoélectronique à base de laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL). Cet oscillateur, utilise un VCSEL modulé directement, ce qui présente de nombreux avantages, tels que la faible consommation de courant, le bas coût et la stabilité en température. Nous présentons ensuite l’architecture HFG. Dans cette configuration, une modulation de phase est transformée en modulation d’amplitude et l’utilisation d’un miroir de Faraday permet d’annuler l’effet sur la polarisation, produit par des perturbations externes à la fibre optique. De cette façon, la stabilité de la configuration est considérablement améliorée. Finalement, plusieurs réalisations pratiques avec différents types d’oscillateurs sont présentées. Des signaux à 900 MHz, 2.49 GHz et 12 GHz ont été générés avec des oscillateurs optoélectroniques bouclés. En sortie du système HFG, différentes harmoniques ont été obtenues à des fréquences situées dans une plage de 1,8 GHz à 48 GHz. Optoelectronic oscillators have become an important alternative to generate good quality, high frequency signals thanks to their competitive performances in terms of signal linewidth and phase noise. In this thesis, we use this type of oscillators to generate a signal at a frequency f0. This signal, is then used as the reference to drive a system for harmonic frequency generation (HFG). At the output of this HFG system we can recover a signal at 2f0, 4f0 or 6f0. The first sections of this work are devoted to ring optoelectronic oscillators, especially, the VCSEL based oscillator. This oscillator, based on a direct modulated vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) has some advantages like low current consumption, low cost of implementation and good temperature stability. Afterwards, the setup for the HFG is presented. In this configuration, phase modulation is transformed into amplitude modulation and a Faraday mirror is used in order to improve the stability of the configuration, canceling the effect in polarization fluctuations produced by external perturbations on the fiber. Finally, several circuits are presented with different types of oscillators at 900 MHz, 2.49 GHz and 12 GHz. At the output of the HFG, different harmonics were obtained at frequencies between 1.8 GHz and 48 GHz.
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