Présentation
Auteur(s)
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Béatrice CABON : Professeur à l’École nationale supérieure d’électronique et de radioélectricité de Grenoble (ENSERG) - Responsable du groupe RF, Hyperfréquences et Optomicroondes à l’Institut de microélectronique, électromagnétisme et photonique (IMEP)
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Jean CHAZELAS : Directeur du Département technologies avancées, - Thales Airborne Systems
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Daniel DOLFI : Responsable du Laboratoire Identification et traitement optique du signal - Thales Research & Technology
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Lire l’articleINTRODUCTION
Compte tenu de la maturité technologique des transmissions optiques de signaux hyperfréquences, le domaine optoélectronique hyperfréquence fait apparaître, aujourd’hui, un besoin de réalisation, par des techniques et technologies optiques, de nouvelles fonctions hyperfréquences. En plus de la fonction de commutation déjà décrite (cf. article Optoélectronique hyperfréquence - Modulation, liaisons et commutation Optoélectronique hyperfréquence- Modulation, liaisons et commutation), de nombreux travaux s’orientent vers la réalisation de fonctions de traitement optique de signaux hyperfréquences allant de la réalisation de fonctions de retard et de déphaseurs hyperfréquence (positionnées, dans cette partie, dans le cadre de la commande optique d’antenne à balayage électronique), aux fonctions de mélangeurs. Des fonctions techniques plus complexes telles que l’analyse spectrale ou la corrélation sont également issues de nouvelles approches optiques des fonctions hyperfréquences. Enfin, la commande optique de composants hyperfréquences ou l’interaction optique-hyperfréquence avec comme exemple de base l’utilisation de la photoconduction, font également l’objet d’une autre approche du mariage de l’optique et des hyperfréquences.
Les interactions optique/micro-ondes concernent l’émission, la détection, le comportement et le traitement de photons lors de leur interaction avec les signaux électriques dans le domaine des hautes fréquences (supérieures à 1 GHz).
Depuis l’émergence de ces nouvelles techniques dans les années 1970, ce domaine nouveau s’est développé vers des applications d’importance commerciale probante. Ce domaine inclut le contrôle optique de dispositifs micro-ondes, la génération optique de signaux hyperfréquences, les composants optoélectroniques opérant dans le domaine micro-onde, les liaisons optiques très rapides, et le traitement optique du signal micro-onde analogique et numérique de haut débit pour générer de nouvelles fonctions dans les systèmes micro-ondes.
Le présent article s’inscrit dans une série consacrée à l’optoélectronique hyperfréquence :
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Optoélectronique hyperfréquence - Composants Optoélectronique hyperfréquence- Composants;
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Optoélectronique hyperfréquence - Modulation, liaisons et commutation Optoélectronique hyperfréquence- Modulation, liaisons et commutation ;
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Optoélectronique hyperfréquence - Commandes et traitement du signal [E 3 332] ;
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Optoélectronique hyperfréquence - Composants et fonctions (Comparatif) Optoélectronique hyperfréquence[E 3 333].
Pour plus de détails sur le fonctionnement des antennes à balayage électronique, le lecteur consultera utilement les articles Antennes actives - Principes de conception Antennes actives- Principes de conception et Antennes actives - Dimensionnement Antennes actives- Dimensionnement dans ce traité.
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- Version courante de janv. 2016 par Daniel DOLFI, Jean CHAZELAS
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3. Contrôle optique de dispositifs micro-ondes
Le contrôle optique de dispositifs micro-ondes est une alternative pour la distribution de signaux RF contrôlés dans des liaisons point - multipoints. La commande est optique et agit sur un dispositif à entrée et sortie électriques, contrairement au traitement du signal micro-onde abordé dans le paragraphe précédent 2 où le dispositif avait des entrée et sortie optiques avec modulation électrique de la porteuse optique.
On pourra citer en particulier le contrôle optique d’oscillateurs en utilisant des transistors à effet de champ (FET) à grande mobilité des électrons (HEMT) et des transistors bipolaires, ce qui a été démontré dans les années 1990-2000 dans la littérature. Cependant, cette commande optique souffre de la faible sensibilité optoélectrique des dispositifs standards micro-ondes.
D’autres idées intéressantes concernent le verrouillage d’un oscillateur micro-onde par contrôle optique, en l’éclairant par la lumière modulée émise par une diode laser. Ceci réduit très fortement le bruit de phase de l’oscillateur.
Nous montrons ici deux applications très différentes du contrôle optique de dispositifs micro-ondes :
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la première utilise un dispositif actif micro-onde ;
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l’autre un dispositif passif.
Dans la première, les performances prometteuses du transistor bipolaire à hétérojonction sont mises à profit pour la démonstration de génération de mélange optoélectronique. Dans la deuxième, un dispositif passif optoélectronique intégré sur silicium sert à la génération de déphasage contrôlé optiquement.
3.1 Utilisation de Photo-TBH pour le traitement optique du signal. Cas du mélange
Le transistor bipolaire à hétérojonction (TBH, en anglais HBT) à base de InP/GaInAs a fait l’objet de recherches importantes ces dernières années, car ses propriétés optoélectroniques...
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Contrôle optique de dispositifs micro-ondes
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FRIGYES (I.), SEEDS (A.J.) - Optically generated true-time delay in phased array antennas, - IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, vol. 43, no 9 (sept. 1995).
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(2) - Photonics and Phased Array Systems, - SPIE International technical Group Newsletter/Optical Processing & Computing, vol. 10, no 1 (avr. 1999).
-
(3) - DOLFI (D.), JOFFRE (P.), ANTOINE (J.), HUIGNARD (J.-P.), PHILIPPET (D.), GRANGER (P.) - Experimental demonstration of a phased array antenna optically controlled with phase and time delays, - Applied Optics, vol. 35, no 26 (sept. 1996).
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(4) - PASTUR (L.), TONDA-GOLDSTEIN (S.), DOLFI (D.), HUIGNARD (J.-P.), MERLET (T.), MASS (O.), CHAZELAS (J.) - Two-dimensional optical architectures for the receive mode of phased array antennas, - Applied Optics, vol. 38, no 14 (mai 1999).
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(5) - Proceedings of the 3 rd International Summer School OMW, Interactions between Microwaves and Optics, - Recueil de la 3e École d’été internationale OMW, Interactions entre micro-ondes et optique), Autrans,...
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