Academic literature on the topic 'Antennes optiques à réseau de phase'

En mesurant la différence de phase entre des images acquises dans les mêmes conditions à des dates différentes, l’interférométrie radar différentielle (DInSAR) permet d’observer des déplacements de la surface avec une précision de l’ordre de la longueur d’onde : quelques centimètres en bande C. Dans cet article, l´interférométrie appliquée à une série de 15 images Radarsat-1 et 24 images Radarsat 2 acquises entre 2006 et 2010 a permis d´étudier les phénomènes géophysiques liés aux déformations de terrain dans la ville de Manaus, la plus grande de l´Amazonie, au Brésil. Nous nous plaçons dans ce cadre pour analyser le contexte tectonique et structural des résultats obtenus par cette étude.Cette approche inclut l´analyse du réseau de drainage extrait du modèle numérique de terrain SRTM (Shuttle Radar Mission Topography) ainsi que la comparaison de différentes images satellitaires optiques avec des informations géologiques et géomorphologiques existantes. Les résultats montrent l´existence probable de déplacements dans une région à coté d´une anomalie circulaire de drainage (4 km de diamètre). La combinaison de l’ensemble des données disponibles fournit une interprétation géologique aux différents motifs obtenus par l´étude interférométrique.

Dans cette étude, nous avons montré que le critère de solubilité du monomère dans le cristal liquide est bien rempli. De plus, le caractère mésomorphe du monomère lui confère la capacité de s’orienter dans le milieu cristal liquide, ce qui est très important pour la formation d’un réseau polymère anisotrope. L’étude des propriétés ferroélectriques et électro-optiques des gels nous a permis de mettre en évidence que le réseau polymère anisotrope formé en phase SmC* joue un rôle stabilisateur de la structure en hélice de la phase hélioélectrique. Ce réseau anisotrope dispersé dans le volume au sein de la cellule cristal liquide permet le contrôle de la réorientation sous champ électrique du cristal liquide. Nous avons montré que cet effet du réseau est intimement lié à sa structure fibrillaire et anisotrope interagissant fortement avec le cristal liquide, grâce à des forces d’ancrage et élastique.

Pour générer une fonction de synthèse de retards temporels nécessaire aux antennes réseaux large-bandes à balayage électronique, une solution envisagée consiste à associer des matrices de commutation optique avec des fibres de longueurs différentes. Le but de notre étude est la réalisation de matrices de commutation sur InP. Notre travail a été soutenu par la Délégation Générale pour l'Armement en collaboration avec THALES Systèmes Aéroportés. Parmi trois types de commutateurs déjà proposés (TIR, Cascade, DOS), une première étude comparative nous a permis de sélectionner le DOS présentant une consommation inférieure à celle du TIR et une moins forte sensibilité à la technologie que le Cascade. Une étude plus approfondie nous a démontré de bonnes performances en termes de diaphotie, de temps de commutation et de bruit de phase. Enfin, une nouvelle technique opto-microonde basée sur le mélange hétérodyne nous a permis de déterminer les variations d'indice induites par l'injection de porteurs. La réduction des pertes a été notre deuxième objectif: adaptateurs de mode pour améliorer le couplage optique entre guides et fibres, introduction d'une couche tampon non dopée pour réduire les pertes de propagation, suppression de l'InGaAs au profit de l'InGaAsP pour réduire les pertes élevées d'absorption par les électrodes. . . La faisabilité des contacts ohmiques sur quaternaire a été validée. Enfin, nous avons réalisé un certain nombre d'essais pour mener à bien une technologie complète et complexe (7 étapes). Divers composants ont été réalisés: des commutateurs 1x 2 et 1x 4, des matrices 2 x 2 et 4 x 4. Les meilleurs dispositifs ont démontré des diaphoties de 30 dB pour des consommations de l'ordre de 80 mA.

La technologie photonique sur silicium s'appuie sur les procédés matures de fabrication de l'industrie du semi-conducteur pour produire des composants opto-électroniques à échelle industrielle. Les métamatériaux à base de réseaux sub-longueur d'onde permettent de contrôler le confinement du mode et la dispersion, et ont ainsi été implémentés pour démontrer des performances de pointe de composants photoniques intégrés. Les effets de diffraction et de réflexions sont supprimés dans les matériaux sub-longueur d'onde. Leurs dimensions sont petites et sont environ de 100 nm. Jusqu'à présent, la majorité des composants sub-longueur d'onde ont été fabriqués par lithographie électronique. Or, cette technique n'est pas compatible avec une production à large échelle. Aujourd'hui, la lithographie à immersion se déploie dans les fonderies photoniques sur silicium. Elle permet de définir des dimensions aussi petites que 70 nm, avec un modèle de correction d'effets optiques de proximité. Le but principal de cette thèse est d'étudier la faisabilité de l'utilisation de la lithographie à immersion avec la correction d'effets optiques de proximité pour la fabrication de composants photoniques sub-longueur d'onde de pointe. Ces composants ont été développés sur des plaques de 300 mm de diamètre au CEA-Leti. Trois composants ont été étudiés, chacun avec une spécificité technologique : i) un diviseur de puissance avec une seule étape de gravure complète, ii) un réseau de couplage puce-fibre alternant des gravures partielles et complètes, et iii) une matrice d'antennes optiques, couvrant une large surface, avec une étape de gravure partielle. Le diviseur de puissance est constitué d'un coupleur par interférométrie multi-mode (MMI) avec des réseaux sub longueur d'onde pour contrôler la dispersion des modes optiques et ainsi pour obtenirune très large bande passante spectrale, qui a été mesurée expérimentalement à 350 nm, et qui en bon accord avec les simulations. La bande passante d'un MMI conventionnel sans structures sub longueur d'onde n'est que de 100 nm environ. Le réseau de couplage puce-fibre s'appuie sur une géométrie en forme de « L », avec des structures sub-longueur d'onde gravés partiellement et complètement, pour augmenter l'efficacité de couplage. Celle-ci a été mesurée à -1.70 dB (68 %) à une longueur d'onde de 1550 nm et représente la meilleure performance pour une telle structure complexe, utilisant une technologie autre que la lithographie électronique. Néanmoins, la valeur mesurée est inférieure à la valeur simulée de 0.80 dB (83 %). Une des raisons principales de cette performance limitée est la sensibilité de cette structure aux erreurs d'alignement entre les deux étapes de gravure pendant la fabrication. L'antenne optique est constituée de structures sub longueur d'onde partiellement gravées pour obtenir une grande surface d'émission de 48 µm×48 µm, réduisant ainsi la divergence du faisceau. Cette antenne a été implémentée comme antenne unitaire dans une matrice 4×4 à réseau phasé avec un pas de 90 µm×90 µm. A une longueur d'onde de 1550 nm, le faisceau émis par l'antenne unitaire a une divergence à mi-hauteur mesurée de 1.40° et celui émis par la matrice d'antennes a une divergence à mi hauteur de 0.25°. Ces valeurs sont en accord avec les valeurs simulées. Ces résultats servent comme preuve de concept de l'implémentation d'une telle antenne dans une matrice à réseau phasé. En résumé, les résultats de cette thèse illustrent le grand potentiel de la lithographie à immersion avec la correction d'effets optiques de proximité pour la fabrication de composants photoniques sub- longueur d'onde, ouvrant ainsi la voie pour la commercialisation de ces derniers
Silicon photonics technology leverages the mature fabrication processes of the semi-conductor industry for the large volume production of opto-electronic devices. Subwavelength grating (SWG) metamaterials enable advanced engineering of mode confinement and dispersion, that have been used to demonstrate state-of-the-art performance of integrated photonic devices. SWGs generally require minimum feature sizes as small as a 100 nm to suppress reflection and diffraction effects. Hitherto, most reported SWG-based devices have been fabricated using electron-beam lithography. However, this technique is not compatible with large volume fabrication, hampering the commercial adoption of SWG-based photonic devices. Currently, immersion lithography is being deployed in silicon photonic foundries, enabling the patterning of features of 70 nm, when used in conjunction with optical proximity correction (OPC) models. The main goal of this PhD is to study the feasibility of immersion lithography and OPC for the realization of high-performance SWG devices. The SWG devices developed here have been fabricated using the OPC models and 300 mm SOI wafer technology at CEA-Leti. Three devices have been considered as case studies, each with a specific technological challenge: i) a power splitter requiring a single full etch step, ii) a fiber-chip grating coupler interleaving full and shallow etch steps, and iii) an optical antenna array covering a large surface area with a shallow etch step. The power splitter is implemented using a SWG-engineered multi-mode interferometer (MMI) coupler. The SWG is used to control the dispersion of the optical modes to achieve an ultrawide operating spectral bandwidth. This device experimentally showed state-of-the-art bandwidth of 350 nm, in good agreement with simulations. Note that the bandwidth of a conventional MMI without SWG is around 100 nm. The fiber-chip coupler relies on an L-shaped geometry with SWG in full and shallow etch steps to maximize the field radiated towards the fiber. The measured coupling efficiency, of - 1.70 dB (68 %) at a wavelength of 1550 nm, is the highest value reported for an L-shaped coupler fabricated without electron-beam lithography. Still, this value differs from the calculated efficiency of 0.80 dB (83 %), and compares to experimental values achieved with fiber-chip grating couplers without SWG (~ -1.50 dB). One of the main reasons for the limited experimental performance is the strong sensitivity of the structure to errors in the alignment between the full and shallow etch steps. The optical antenna uses shallowly etched SWG teeth to minimize the grating strength, allowing the implementation of a large area emission aperture, of 48 × 48 µm, which is required to minimize the beam divergence. A two-dimensional (2D) optical phased array (OPA) with an antenna pitch of 90 µm × 90 µm, comprising 16 antennas was designed and fabricated. The SWG-based unitary antenna has a measured full width at half maximum divergence of 1.40° at a wavelength of 1550 nm, while the beam emitted from the phased array has a divergence of 0.25°, both in very good agreement with expected values. These results serve as a good proof-of-concept demonstration of this novel antenna architecture. In summary, the results shown in this PhD illustrate the great potential of immersion lithography and OPC for harnessing SWG-engineering, paving the way for their commercial adoption. Devices with full or shallow etch steps exhibited excellent performance close to that predicted by simulations. The fiber-chip grating couplers deviated from expected results, probably due to the tight fabrication tolerances associated with the combination of full and shallow etch steps

Les radars HFSWR sont des radars transhorizon travaillant dans la bande 3-30MHz. La propagation de leur onde de surface le long de la courbure terrestre permet la détection ou l’observation de phénomènes au delà de 200 km. La détection de cibles et la propagation des ondes HF sur la mer nécessitent un réseau de réception côtier de grande dimension, rendant son déploiement difficile. La solution présentée dans ce manuscrit consiste à placer le réseau sur des bouées en mer. Cependant, sa déformation due aux mouvements de la mer génère des perturbations qui se traduisent notamment par une dégradation du diagramme de rayonnement. Les travaux de cette thèse s’inscrivant dans un contexte de réductions de ces problèmes, leur objectif majeur consiste à élaborer des méthodes rapides pour les compenser. Pour finir, une antenne flottante a été construite et mesurée pour quantifier les perturbations générées sur le signal reçu
HFSWR are over-the-horizon radars working in the HF band 3-30 MHz. The propagation of the surface wave with the Earth curvature allows the detection or the observation of phenomena belong 200 km. The target detection and the wave propagation on the sea require a large receiving array near the sea, making it difficult to deploy. The solution investigated is to put the array on buoys on the sea. However, its deformation due to the sea surface movements generates disturbances in the radiation pattern. In order to reduce these disturbances, the main goal of the thesis is to find fast method to compensate for them. Finally, a floating antenna has been built and measured, to quantify the disturbances generated by sea surface movements in the received signal

Ces travaux de thèse portent sur la conception et la réalisation de systèmes antennaires reconfigurables optiquement dans le domaine des ondes millimétriques avec l’intégration de matériaux à changement de phase (PCM). Le principe d’agilité repose sur les changements de résistivité des PCM qui ont la propriété de passer d’un état isolant (amorphe) à un état conducteur (cristallin) de manière réversible, répétitive et non-volatile (bistable) par l’application de stimuli externes de nature thermique, électrique ou optique. L’activation optique des PCM, en plus d’assurer des vitesses de commutation élevées, permet de s’affranchir des lignes de polarisation (commandes électriques) qui augmentent la complexité des dispositifs et introduisent des rayonnements parasites qui deviennent contraignants au sein d’une antenne. Nous avons conçu et étudié plusieurs antennes reconfigurables en fréquence et en polarisation opérant autour de 30 GHz intégrant le GeTe comme élément agile. Ainsi, nous proposons des solutions alternatives aux technologies de commutation classiques pour des fonctions de reconfigurabilité
This thesis address the design and realization of optically reconfigurable antenna systems in the millimeter wave domain integrating phase change materials (PCM). The principle of agility is based on the changes in resistivity of PCM, which have the property of changing from an insulating (amorphous) to a conductive (crystalline) state in a reversible, repetitive and non-volatile (bistable) manner by the application of a thermal, electrical or optical external stimuli. We have designed and studied several frequency and polarization reconfigurable antennas operating around 30 GHz integrating GeTe as an agile element. Thus, we propose alternative solutions to conventional switching technologies for reconfigurability functions

L’objectif de cette thèse est de concevoir un réseau réflecteur à dépointage électronique à 20 GHz pour des applications de communication avec des drones (Unmanned Aerial System). Le principe de fonctionnement des réseaux réflecteurs est similaire à celui d’une antenne parabolique. La principale différence concerne la forme du réflecteur. En effet les panneaux des réseaux réflecteurs sont plans contrairement à la parabole. Le panneau réflecteur se compose de cellules élémentaires qui sont utilisées pour contrôler la phase réfléchie de l’onde d’incidente. Le contrôle de la phase au niveau de la cellule élémentaire nous permet de focaliser le diagramme de rayonnement dans la direction souhaitée. Dans cette thèse, la solution retenue est l’utilisation de diodes PIN. Cette dernière a fait l’objet de nombreuses études que ce soit au niveau laboratoire mais également industriel et possède des atouts intéressant en terme de performance et de coût. L'étude montre que d'avoir un niveau de correction élevée ne garantit pas la meilleure performance parce qu'il faut aussi considérer les pertes dans l'élément actif lui-même (dans notre cas, il s’agit des pertes dans les diodes PIN). Dans l’avenir, il serait nécessaire de modifier la position de la diode afin de rendre la fabrication plus aisée. Dans ce cas il faudra retravailler sur les lignes de polarisation et aussi les géométries du stub et des vias. Il sera peut-être nécessaire de déplacer la diode à l'extérieur du substrat en face l'arrière de la cellule par exemple. Quand les réseaux réflecteurs seront fabriqués, ils pourront être directement testés avec le contrôleur de diode fabriqué
The objective of this project is to design and fabricate a reconfigurable reflectarray with beam scanning capability at 20 GHz for unmanned aerial system (UAS) communication link. Reflectarray is a type of antenna that shares similar functionality to parabolic reflector antenna. The main difference is the physical and geometry appearance of the antenna where reflectarray has flat reflecting panel instead of parabolic reflector. The reflecting panel consists of elementary cell, which is used to control the reflected phase of the incident wave. By controlling the reflected phase on each elementary cell, the radiation pattern of the antenna can be focused to any desired direction. PIN diode technology is chosen as the preferred solution in the context of this project because it is already proven working in the industry and research fields. In house reflectarray simulator has been developed from the simulation, having high correction order will not necessarily improve the performance because the loss inside in active element must also be considered. In the short-term period, the modification on the elementary cell diode polarization line will enable the reflectarray to be fabricated and measured because the current design cannot be fabricated by the manufacturer contrary to their first statement due to position of the diode in the middle of substrates. The modification requires the p-i-n diode to be moved at the backside of the elementary cell and some geometry adjustments are needed for the phase delay line and the via. Once the reflectarray is fabricated, it can be tested directly with the diode controller that is already validated and shown to be working well

Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous présentons une nouvelle méthodologie de modélisation qui consiste à déterminer un modèle comportemental équivalent d'une antenne. Cette méthode se base sur la connaissance du champ proche sur une sphère de mesure, pour définir une constellation de dipôles infinitésimaux qui reproduisent avec précision le rayonnement de l'antenne aussi bien en champ proche qu'en champ lointain. Ces dipôles sont placés sur la sphère minimum qui entoure l'antenne ou éventuellement sur la surface même de la structure à modeliser. Le principe de cette méthode de modélisation consiste à réécrire l'expansion modale du champ rayonné par l'antenne en termes de dipôles infinitésimaux. Cette réécriture est établie par l'intermédiaire d'une matrice de passage qui exprime les relations linéaires entre les coefficients de transmission de chaque dipôle. L'information a priori de l'antenne peu-être utilisée pour définir la répartition spatiale des dipôles équivalents et les propriétés de translation et de rotation de chaque dipôle que comporte le modèle. Une fois l'excitation de chaque dipôle est connue, le modèle équivalent peu-être exploité pour simuler le comportement à l'antenne dans divers environnements. Cette méthode de modélisation a été validé avec des données issues de la simulation de plusieurs antennes afin d'illustrer la fiabilité et la précision de la méthode
In our studies we present a new and accurate method to derive an antenna equivalent behavioral model. This method is based on pherical near-field data (measured or computed) to ascertain an equivalent set of infinitesimal dipoles which reproduce the same antenna radiation field, both in the near field and in the far field regions. These are paced over the minimum sphere surrounding the antenna or eventually placed over the main antenna radiating sources. A spherical wave expansion of the near field data is written in terms of infinitesimal dipoles using a transition matrix. This matrix expresses the linear relations between the transmission coefficients of the antenna and the transmission matrix of each dipole. The antenna a priori information can be used to set the spatial distribution of the equivalent dipoles. The translational and rotational addition theorems are used to derive the transmission coefficieints of the dipoles. Once the excitation of each dipole is known, the equivalent model can emulate the antenna behaviour in various environments. Computations with EM simulation data of various antennas illustrate the reliability and the accuracy of the method

Nous avons fait une etude theorique de certaines proprietes du reseau kondo dans sa phase paramagnetique, utilisant un modele incorporant des correlations antiferromagnetiques a courte portee. Nous nous sommes limites au cas de la bande de conduction a moitie pleine et avons utilise une methode de champ moyen. Les resultats obtenus sont les suivants : _ on montre qu'il est possible d'obtenir des solutions metalliques pour une bande de conduction a moitie pleine en modifiant la structure de bande, ceci nous amene a definir une temperature de transition isolant-metal qui est comparee aux temperatures kondo et de coherence. _ nous recherchons ensuite des phases magnetiquement ordonnees par deux methodes : introduction d'un moment magnetique sur chaque site comme parametre de champ moyen et etude de la susceptibilite statique en rpa. Nous obtenons ainsi des phases purement kondo ou purement magnetiques, mais nous n'avons pas trouve de phase mixte kondo-magnetique. _ les fluctuations des parametres kondo et magnetique sont ensuite traitees dans le cadre de l'approximation rpa. Ceci permet de calculer leur contribution a la chaleur specifique. Un comportement de fermion lourd est mis en evidence pour certaines valeurs des constantes de couplage. Au voisinage de la transition isolant-metal, un comportement de non liquide de fermi est obtenu.

Récemment, beaucoup d'efforts ont été investis afin de développer des sources laser à plusieurs longueurs d'onde accordables indépendamment. Ces lasers sont utiles aux systèmes exploitant le multiplexage en longueur d'onde pour les communications ou l'interrogation de capteurs. Ainsi, ce travail porte sur l'analyse d'un filtre optique composé de sauts de phase distribués sur un réseau de Bragg à pas variable (DPS-CFBG) pouvant être intégré dans des lasers à fibre en anneau. L'avantage de ce filtre provient du fait que les sauts de phase génèrent des pics de résonance aisément accordables ce qui permet d'ajuster les longueurs d'onde émises. Ce mémoire présente aussi des résultats expérimentaux reliés à deux applications différentes de ce type de sources. La première étape dans la modélisation du DPS-CFBG fut de mesurer avec précision le profil de température introduit dans le réseau par un fil chauffant. Par la suite, en plus de l'approche usuelle d'analyse de réseau de Bragg (méthode matricielle pour la solution des équations des modes couplés), nous avons étudié cette structure à l'aide d'approches analytiques, ce qui a permis de mettre en évidence la présence de cavités résonantes Fabry-Perot. Grâce à cette analyse, la notion de saut de phase, généralement introduite de façon intuitive dans la littérature, devient un paramètre parfaitement défini. D en va de même pour le concept de réflectivité des miroirs de cette cavité. Avec ces deux paramètres, nous sommes en mesure d'obtenir une fonction analytique approchée du spectre qui donne davantage d'informations sur la réponse spectrale du filtre en fonction des paramètres du réseau et du profil thermique. Ce mémoire démontre également l'utilisation de ce filtre pour la génération d'un signal électrique à haute fréquence. Pour ce faire, deux harmoniques d'un signal laser modulé en phase ont été sélectionnées à l'aide du DPS-CFBG. Ces deux lignes laser corrélées ont généré, par battement sur un photo-détecteur, un signal de fréquence accordable de 35 à 50 GHz. La limite en fréquence de ce générateur d'onde millimétrique accordable provient de la bande passante du photo-détecteur et la performance en bruit de phase est très proche de la limite théorique d'un multiplicateur de fréquence électronique. Nous discutons aussi de l'utilisation d'un DPS-CFBG dans une cavité laser en anneau avec un amplificateur en semi-conducteur afin de générer un signal laser multi-longueur d'onde reconfigurable avec un espacement spectral aussi faible que 25 GHz.

Cette thèse, menée en partenariat avec le CNES et la DGA s’inscrit dans un contexte international très actif sur les réseaux réflecteurs ou reflectarrays. Un reflectarray est constitué d’une source primaire placée au-dessus d’un réseau de cellules contrôlant les propriétés du champ réfléchi. Une reconfiguration du diagramme de rayonnement peut être réalisée de manière électronique en introduisant des éléments actifs dans chacune des cellules. Dans ce contexte, le travail réalisé a consisté à étudier une nouvelle topologie de cellule permettant de réfléchir indépendamment deux ondes incidentes, en polarisations circulaires gauche et droite, en bande X. Cette cellule, basée sur la superposition d’une cellule sélective en polarisation et d’une cellule simple polarisation, est conçue de façon à être compatible avec une reconfiguration électronique à l’aide de commutateurs. Après un important travail de simulation électromagnétique, une première validation expérimentale, menée à l’échelle de la cellule unitaire, a mis en évidence de très bonnes performances dans les deux polarisations (pertes inférieures à 1dB, déphasage atteignant 2 bits de résolution). A cette occasion, un banc de caractérisation spécifique a été développé. Une étude de faisabilité de la cellule reconfigurable a également été menée afin d’identifier les technologies de commutateur les plus pertinentes et de quantifier les perturbations apportées par la circuiterie de commande. Finalement, un démonstrateur de réseau à états figés a été réalisé et mesuré. Constitué de 97 cellules, il a permis de démontrer les potentialités de la structure développée, pour une application spatiale réaliste : dépointage jusqu’à 26°, bande passante de 800 MHz en bande X, réjection de polarisation croisée>20dB correspondant à une pureté de polarisation circulaire satisfaisante (TE<2dB). Il s’agit de la première antenne à réseau réflecteur qui permette de gérer indépendamment et simultanément les deux orientations de la polarisation circulaire à la même fréquence tout en offrant des capacités de reconfigurabilité
This thesis done in partnership with the French Space Agency (CNES) and the French Defense Agency (DGA) is placed in a very active international context on reflectarrays antennas. A reflectarray consists of a primary source located above microstrip elements on a grounded substrate. The microstrip elements are designed to reradiate the incident wave. A reconfiguration of the radiation pattern can be electronically achieved by introducing switches in each element. In this context, for space applications in X-band, the objective of this thesis is to propose a dual-circular polarization (CP) unit-cell able to separate at the same frequency, the two incident circular polarizations. This unit-cell, made of two layers with reconfigurable capabilities, is based on a circular polarization selective surface (CPSS) and on a single polarization cell. After intensive electromagnetic simulations, the unit-cell in dual-circular polarization with reconfigurable capabilities has been experimentally validated using a specific waveguide measurement. In fact, the unitcell reflects independently and simultaneously the two incidents circular polarizations for a phase resolution around 2 bits in LHCP and in RHCP. A feasibility study of the reconfigurable cell was also carried out to identify the most relevant technologies. Then, a reflectarray in X-band has been designed, fabricated and measured. Made up of 97 cells, it has demonstrated the potentialities of the structure for a realistic space application: scan angle up to 26 °, bandwidth of 800MHz in X-band, cross-polarization rejection>20dB and good polarization purity (AR<2dB). This is the first time that a dual circular polarization reflectarray with reconfigurable capabilities has been validated with the unique capability to reflect independently and simultaneously the two incident circular polarization at the same frequency