L absorbant saturable à multi puits quantiques pour la régénération 2R optique, mise en évidence d effets thermiques

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1 L absorbant saturable à multi puits quantiques pour la régénération 2R optique, mise en évidence d effets thermiques 0*$< (1), L.BRAMERIE (1), E. LE CREN (1), S. FEVE (1), J.C. SIMON (1) M. GUEZO (2), O. DEHAESE (2), S. LOUALICHE (2) (1) Laboratoire d optronique - ENSSAT / Université de Rennes1 (2) LENS - INSA Rennes CNRS UMR FOTON 6082 *URXSHPHQWG LQWpUrWVFLHQWLILTXH)RWRQ

2 I- Principe Principe de la régénération 2R 2 Réduction du bruit Limitation des fluctuations d amplitude sur les 1 Amélioration du taux d extinction Principe d une porte optique non linéaire en auto-saturation Puissance de sortie Limitation des fluctuations d amplitude Réduction du bruit Puissance incidente

3 I- Principe La régénération 2R à base d absorbant saturable Multi puits quantiques d InGaAs / InP mis en cavité Forte absorption à la longueur d onde d absorption des liaisons excitoniques (cas 1). 3 Champ optique incident : Rupture des liaisons excitoniques. Minimisation de l absorption (cas 2). Pour la régénération : - Commutation entre un état passant (à fort signal, passage d un 1 ) - Un état bloquant (absorption à faible signal, réduction du bruit sur les 0 ). Réflectivité en db Cas 2 Cas Longueur d onde en nm

4 I- Principe Une régénération incomplète 4 Contraste (db) Contraste : 7H[ & = 7H[ RXW LQ = 5( 3(1)) 5( 3(0)) Puissance incidente moyenne (dbm) Saturation des porteurs de la cavité non atteinte (nombre élevé de puits) Régénération 2R incomplète : Fluctuations d amplitude sur les 1 non réduites. Des solutions sont à envisager pour réduire les fluctuations d amplitude sur les 1.

5 I- Principe Atouts de ce dispositif pour la régénération 5 Dispositif passif. Adapté au très haut débit : Jusqu à 160 Gbit/s : Technique possible pour accélérer le temps de recombinaison des porteurs : dopage au Fer (LENS). Large bande d absorption du composant mis en cavité (> 10 nm) : Régénération de plusieurs canaux d une transmission WDM simultanément sur un même composant par démultiplexage spatial : 6LJQDOPXOWLSOH[pHQ ORQJXHXUG RQGH O OQ $EVRUEDQW 6DWXUDEOH 'ppxowlsoh[hxu

6 Montage pompe / sonde II-Caractérisation pompe / sonde 6 Structure réalisée au LENS : 61 puits d InGaAs / InP. Dopée au Fer ( cm -3 ) temps de recombinaison des porteurs ~5ps. Insérée dans une cavité : - Miroir d or (miroir arrière), - Interface air-inp (miroir avant). Caractérisation des propriétés de commutation : mesure pompe / sonde MNL Signal de 1540 nm EDFA λpompe Signal de sonde λsonde EDFA 1575 nm

7 II-Caractérisation pompe / sonde Taux de remplissage 7 Pompe : Horloge à 10 GHz (impulsions de 50 ps à mi-hauteur). Codée à l aide d un générateur de mots de longueurs variables : Mot de longueur N τ (N-1) «0» Tbit = 100 ps Puissance crête fonction du mot : 3FUrWH = Taux de remplissage optique : TR = τ 1 7ELW Tbit : durée d un bit τ : largeur à mi-hauteur N : nombre de bits dans le mot 3PR\ TR

8 III- Résultats Mise en évidence d effets thermiques (1) Contraste en db 9 TR 0,25 TR 0,1 8 TR 0,05 7 TR 0, Puissance moyenne de pompe en dbm 8 Le contraste augmente avec la puissance incidente : saturation de l absorption. Pour une puissance incidente donnée, le contraste augmente quand le taux de remplissage diminue : la réflectivité augmente avec la puissance crête qui augmente quand le taux de remplissage diminue. Chute du contraste au-dessus de 14 dbm cf. figure suivante.

9 III- Résultats Mise en évidence d effets thermiques (2) 9 Décalage du spectre vers les grandes longueurs d onde pour Ppompe > 10 dbm : échauffement du composant sous le flux des photons de pompe incidents décalage de la résonance de la cavité et de l exciton vers les grandes longueurs d onde. Réflectivité en db source large bande Ppompe = 9 dbm Ppompe =11 dbm Ppompe =15 dbm Ppompe =17 dbm Ppompe= 19 dbm Longueur d onde en nm

10 Conclusion 10 L absorbant saturable à multi puits quantiques : un dispositif prometteur pour la régénération 2R haut débit WDM. Une gestion du bruit d amplitude sur les 1 néanmoins nécessaire pour une régénération complète. Mise en évidence d effets thermiques dans la cavité par caractérisation pompe / sonde décalage du spectre de réflectivité du dispositif vers les grandes longueurs d onde. Un phénomène qui peut ne pas être handicapant pour peu que la longueur d onde de sonde reste supérieure à la longueur d onde de résonance de la cavité.

11 11 Groupement d Intérêt Scientifique FOTON