Dissertations / Theses: 'Optique hybride'

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Gatti, Sylvain. "Inscription laser UV pulsé sur nouveau matériau hybride pour codeurs optiques intégrés." Phd thesis, Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20238.

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Abstract:

L'optique intégrée est une technique très prometteuse pour une fabrication de masse de circuits optiques pour les télécommunications et/ou l'instrumentation.
La technologie sol-gel a déjà démontré son potentiel. Un nouveau matériau sol-gel hybride à polymérisation cationique de type Epoxy a été développé dans le but de la simplification de la synthèse et de l'amélioration des performances en particulier l'adhérence.
Ce travail a pour objectif le développement d'un banc d'écriture laser UV dans une couche Epoxy et l'établissement du protocole de fabrication associé. Ce procédé de polymérisation locale est une alternative prometteuse aux techniques lithographiques par masque.
Ce nouveau banc utilise un laser pulsé travaillant à faible longueur d'onde pour une meilleure résolution et une meilleure polymérisation.
Ce travail a montré la faisabilité de circuits complexes de type multiplexeurs WDM avec un procédé d'inscription à faible coût. Nous avons réalisé les premiers prototypes de circuits dédiés à la sélection multiple de longueurs d'onde pour le (dé)codage du CDMA optique spectral.

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Gatti, Sylvain. "Inscription laser UV pulsé sur nouveau matériau hybride pour codeurs optiques intégrés." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258256.

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Abstract:

L'optique intégrée est une technique très prometteuse pour une fabrication de masse de circuits optiques pour les télécommunications et/ou l'instrumentation.
La technologie sol-gel a déjà démontré son potentiel. Un nouveau matériau sol-gel hybride à polymérisation cationique de type Epoxy a été développé dans le but de la simplification de la synthèse et de l'amélioration des performances en particulier l'adhérence.
Ce travail a pour objectif le développement d'un banc d'écriture laser UV dans une couche Epoxy et l'établissement du protocole de fabrication associé. Ce procédé de polymérisation locale est une alternative prometteuse aux techniques lithographiques par masque.
Ce nouveau banc utilise un laser pulsé travaillant à faible longueur d'onde pour une meilleure résolution et une meilleure polymérisation.
Ce travail a montré la faisabilité de circuits complexes de type multiplexeurs WDM avec un procédé d'inscription à faible coût. Nous avons réalisé les premiers prototypes de circuits dédiés à la sélection multiple de longueurs d'onde pour le (dé)codage du CDMA optique spectral.

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Noury, Adrien. "Photonique hybride des nanotubes de carbone." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112199/document.

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Abstract:

L’intégration des communications optiques sur puce offre de vastes promesses en termes de performances et de réduction de la puissance consommée, les canaux optiques ne souffrant pas des nombreuses limitations des canaux métalliques. De plus, l’information codée optiquement permet d’atteindre des débits de données élevés par le biais du multiplexage en longueur d’onde. Afin de conserver la compatibilité avec les composants électroniques, les communications et composants optiques doivent s’intégrer dans la filière silicium. Cependant, ce dernier matériau ne permet pas d’envisager la réalisation de certaines fonctions optiques, en particulier la source laser. D’autres matériaux doivent ainsi être intégrés pour suppléer au silicium. Mes travaux de thèse portent sur l’intégration de nanotubes de carbone sur plate-forme silicium pour la photonique. Dans ces travaux, le potentiel des nanotubes de carbone pour la réalisation de sources optiques intégrées est exploré. Dans un premier temps, je proposerai des pistes de compréhension de l’apparition du gain optique dans les nanotubes de carbone semiconducteurs par analyse des temps de vie des excitons, mesurés en spectroscopie pompe-sonde. Ces temps de vie sont sensiblement rallongés lorsque la centrifugation des nanotubes de carbone, au cours de l’extraction, est poussée à des vélocités et des temps plus longs. Une explication envisagée est la réduction du nombre de défauts à la surface des nanotubes, ces défauts se comportant comme des centres de recombinaison non-radiatifs. D’autre part, une méthode efficace d’intégration des nanotubes de carbone sur guide d’onde silicium a été proposée. Cette méthode robuste et permet d’observer le couplage de la photoluminescence des nanotubes de carbone avec le mode optique du guide d’onde. Afin d’obtenir une interaction exaltée entre mode optique et nanotube de carbone, le couplage entre les nanotubes et différentes cavités photoniques, incluant microdisques, cavités Fabry-Pérot et micro-résonateurs en anneau, a été étudié. L’emploi en particulier de résonateurs en anneau permet d’observer la structuration de la photoluminescence des nanotubes de carbone par les modes de résonance de l’anneau. Différentes configurations ont été étudiées afin de compléter la compréhension des mécanismes de couplage : micro-photoluminescence, photoluminescence guidée et photoluminescence intégrée
On-chip optical communication may increase drastically performances and consumption of communication systems. Indeed, optical channels do not face limitations that metallics interconnects do. Even better would be the achievable data rate due to the multiplexing possibility in optics. In order to keep compatibility with electronic devices, optical components and interconnects should be built in silicon. However, this material is not suitable for some optical function, such as laser sources. Thus, there is a need to integrate alternative materials to compensate for silicon weaknesses. My PhD work focuses on integration of carbon nanotube on silicon for photonics applications. In this work, potential use of carbon nanotube for light emission function is investigated. First, I will propose clue to understand the appearance of optical gain in semiconducting carbon nanotube. Such investigation is done by mean of pump-probe experiments, where the excitons lifetimes are measured. Those lifetimes slightly increase while centrifugation time and speed is increased, during the extraction process. A possible explanation is that defect-free carbon nanotubes are selected by the centrifugation process. In parallel, I worked on designing an efficient method to couple nanotubes photoluminescence with silicon waveguides. This method appears to be quite robust, and allows to observe coupling between the nanotube photoluminescence and the optical mode of the waveguide. In order to obtain a more intense interaction between the optical mode and carbon nanotubes, I investigated the coupling between carbon nanotubes and several photonic cavities, including microdisks, Fabry-Pérot cavities and ring resonators. Specifically, ring resonators allow to measure the photoluminescence of carbon nanotube structured by the resonant modes. Several configurations are studied to understand more in-depth the coupling mechanisms: micro-photoluminescence, guided photoluminescence and integrated photoluminescence

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Bouillard, Martin. "Développement de cavités synchrones et d'une mémoire quantique : des outils pour l'ingénierie quantique hybride." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLO012/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'outils pour l'ingénierie quantique d'états non-classiques de la lumière. Trois axes différents sont étudiés qui, combinés ensembles, permettent d'obtenir un protocole efficace et polyvalent pour la génération d'états quantiques Ces états sont générés en tirant profit des avantages distincts des deux descriptions possibles de la lumière grâce à l'utilisation conjointe des variables discrètes et continues.Le premier axe repose sur la réalisation de superpositions arbitraires d’états de Fock à zéro et deux photons à partir de deux états à un photon indiscernables. Cette expérience permet, entre autre, de créer des superpositions d'états cohérents appelés états chats de Schrödinger optiques. Afin d'augmenter l'amplitude des états produits, une itération du procédé est possible.Pour pouvoir rendre possible cette itération, nous augmentons dans un premier temps le taux de production de notre ressource de base: le photon unique. Pour cela, nous installons deux cavités optiques synchrones qui permettent d'accroître la puissance crête des impulsions du laser, exaltant ainsi les effets non-linéaires à l'origine de la production des photons.Le dernier axe, consiste à réduire les problèmes liés à la création probabiliste des photons. Pour cela, une mémoire quantique a été implémentée, permettant de stocker puis d'extraire un photon sur demande. Le stockage d’états contenant un et deux photons a été réalisé. Ce dispositif permettra à terme, en synchronisant l'état stocké avec l'arrivée d'un autre photon, de créer des états chats à l'intérieur même de la cavité
This work is focused on the development of tools for quantum state engineering of non-classical state of light. Three different directions are studied, which when combined, lead to efficient and versatile protocols towards the generation of quantum states. Those states are produced by taking advantage of both descriptions of the light: the discrete and continuous variables of the light.The first direction consists in the réalisation of arbitrary superpositions of zero and two-photon Fock states with two indistinguishable single-photon states. This protocol permits, among others, to create superpositions of coherent states called Schrödinger cat states. An iteration of the protocol could allow the growth of the amplitude of the state.To realize such iteration, we increase the production rate of our basic resource, namely, the single photon.To do so, we implement two synchronous cavities allowing the increase of the peak power of the laser pulses, which ultimately enhanced the non-linear effect at the origin of the photon creation.The last direction aims to solve the problems related to the probabilistic nature of the photon creation. In order to store and extract the single photons on demand, a quantum memory is implemented. The storage of single and two-photon states has been experimentally realized. This setup could allow in the near future, by synchronizing the state stored in the cavity with the income of another photon, to create a cat state inside the cavity itself

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Sanchez, Perez Célia. "Dispositifs optiques intègrés hybrides, verre / polymère électro-optique : applicationà un polariseur et à un modulateur de phase." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0159.

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Abstract:

La generalisation actuelle des echanges d'information a conduit a une croissance des besoins en bande passante des systemes de telecommunication. Le traitement tout optique de l'information est devenu necessaire generant un besoin accru des dispositifs optiques pour stocker, controler et traiter d'importantes quantites d'informations. Dans le domaine de telecommunications, l'effet electro-optique des differents materiaux est souvent utilise pour la realisation des composants. Les materiaux organiques offrent de nouvelles perspectives pour le developpement de dispositifs electro-optiques performantes grace a son bon coefficient electro-optique et sa forte bande passante. De plus, la facilite des techniques de mise en uvre facilite leur integration avec d'autres materiaux pour former des composants hybrides multifonctions. Le travail presente a comme objectif la realisation et caracterisation de dispositifs optiques en technologie hybride : un guide de surface fabrique par echange ionique et un polymere electro-optique comme milieu actif. Un polariseur te a ete fabrique en utilisant une methode d'orientation par effet corona, un taux d'extinction de 40 db et des pertes d'insertion de 5 db ont ete obtenus. L'implementation des depots des electrodes transparentes en ito permet la realisation du polariseur te avec une methode d'orientation sous champ electrique par des electrodes. Dans ce cas, un taux d'extinction de 34 db et des pertes d'insertion de 9 db ont ete mesures. Par ailleurs, une modulation de phase electro-optique a ete montree experimentalement avec une tension demi-onde v = 200 v sur une longueur de modulation de 0,3 cm.

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Onestas, Lydie. "Intégration verticale d'une fonction dichroïque en optique intégrée sur verre : application à un duplexeur pompe/signal pour amplificateur optique hybride." Grenoble INPG, 2010. http://www.theses.fr/2010INPG0055.

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Abstract:

L'échange d'ions sur verre est une technologie mature qui a permis de réaliser de nombreux circuits intégrés optiques aussi bien passifs (diviseurs, multiplexeurs) qu'actifs (amplificateurs, lasers) pour des applications allant des télécommunications optiques au capteur. Les recherches actuelles s'orientent vers l'intégration d'un nombre croissant de fonctions sur une même puce en réduisant leur empreinte. Le travail présenté s'inscrit dans cette démarche puisqu'il s'agit de réaliser un duplexeur large bande intégré verticalement pour des amplificateurs optiques hybrides. Il contient un dimensionnement théorique du dispositif proposé, la réalisation de via optiques sans perte et finalement la fabrication et la caractérisation d'un prototype intégré verticalement dont les performances sont conformes aux objectifs initiaux (isolation supérieure à 20 dB, bandes passantes supérieures à 200 nm)
The development of optical telecommunication networks entailed a huge effort on research for optical integrated circuits (IOC). Among all the technologies that have been studied to realize IOCs~ ion exchange has been one of the major technologies for realizing IOCs. Nowadays researches aim at integrating several functions on one single wafer as well as hybridizing different technologies. This work deals with the study of a vertically integrated pump-signal duplexer for hybrid optical ampli fiers made by ion-exchange on glass. First, sorne theoritical models have been derived, then the realization process flow has entirely been numerically simulated. The realised duplexer showed an isolation between its two outputs of 21. DB :!:: 0. 4 dB at À,= 980 nm and of 44. DB :!:: 0. 4 dB at À,= 1. 55 /lm. The bandwidth around these nominal wavelengths is larger than 200 nm. The obtained results prove the interest of the proposed design for the realization of integrated amplifying modules on glass

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Cavaillès, Adrien. "Tests de non-localité et protocoles de communication quantique utilisant l'intrication hybride optique." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS055.

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Abstract:

Cette thèse est centrée sur la réalisation de protocoles d'information quantique utilisant conjointement les approches à variables discrètes et à variables continues de l'information quantique optique. Nous détaillons tout d'abord les protocoles utilisés pour la génération d'états hautement non classiques tels que les photons uniques, les chats de Schrödinger optiques et enfin l'intrication hybride entre variables discrètes et continues. Nous évaluons le potentiel de cette ressource innovante en détaillant son utilisation dans un certain nombre de protocoles. Nous commençons par envisager la réalisation de tests de Bell utilisant l'intrication hybride et rapportons l'observation expérimentale d'une violation d'inégalité de Steering, pour la première fois dans un contexte hybride. Enfin, nous détaillons l'état d'avancement de l'installation d'une nouvelle expérience de téléportation quantique entre variables discrètes et variables continues. Nos résultats prouvent l'intérêt de suivre une approche hybride et ouvrent la possibilité de réaliser des réseaux d'information quantique hybrides liant des systèmes de différentes natures
There are two traditionally-separated approaches to optical quantum information: the continuous- and discrete-variable strategies respectively linked to the wave-like and particle-like nature of light. This thesis work is focused on the novel hybrid approach aiming to join the capabilities of both strategies into single systems. Using hybrid methods, we report on the use of optical parametric oscillators and superconducting-nanowire single-photon detectors to generate highly non-classical non-Gaussian states such as high-purity single-photons, Schr\"odinger cat states and finally hybrid entanglement of light between continuous- and discrete-variable encoding. The potential of this resource is studied in a number of protocols. We first consider non-locality tests with hybrid entanglement such as Bell inequality violation and experimentally demonstrate the violation of Einstein-Podolsky-Rosen steering inequalities. We finally report on the progress made towards the implementation of a new setup for the demonstration of hybrid quantum teleportation between continuous and discrete-variable encodings. Our demonstrations prove the versatility of this hybrid resource and open the possibility of implementing scalable quantum networks linking systems of dissimilar nature

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Goutin, Philippe. "Etude et réalisation d'un processeur acousto-optique hybride pour le traitement numérique du signal." Valenciennes, 1990. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/e86735cf-4be2-48ae-b8c1-840647668a91.

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Abstract:

Les filtres acousto-optiques transversaux et leurs applications sont maintenant bien connus. Parmi ceux-ci, le convoluteur acousto-optique a été l'objet d'un intérêt particulier. Le travail a consisté en la conception d'algorithmes et la réalisation d'un système digital de pilotage adapté à la structure de ce composant en vue de traitements numériques du signal. Nous rappelons d'abord le principe du convoluteur acousto-optique. Les problèmes de synchronisation entre l'émission des différents signaux et la mémorisation du signal de convolution après détection sont ensuite présentés. Ces contraintes ont débouché sur plusieurs algorithmes possibles. Le choix de l'un d'entre eux est justifié par le meilleur compromis performances/complexité. Il en découle la structure du pilote, conçu à partir de circuits PLD. L'évaluation des caractéristiques du système a été obtenue à partir des résultats expérimentaux, dont nous donnons quelques exemples : autoconvolution, filtrage F. I. R. , corrélation, codes de Golay et multiplication matricielle. Pour terminer, nous présentons des améliorations et extensions possibles : augmentation de la longueur des filtres, optimisation de la vitesse de calcul par double échantillonnage et emploi de réseaux logiques à plus haute densité d'intégration, traitement multicanal.

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Michard, Audrey. "Conception et caractérisation d’un transmetteur électro-optique dans une plateforme photonique sur silicium visant des communications très haut débit." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC087/document.

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Abstract:

La photonique sur silicium connaît depuis plusieurs années un fort développement avec la démonstration d’importants résultats concernant les interconnexions optiques. En effet, l’explosion du trafic de données au sein des centres de données a nécessité de trouver une solution annexe aux interconnexions métalliques afin de supporter de très hauts débits de transmission, tout en assurant une faible consommation énergétique et un coût raisonnable. Les applications de la photonique se situent d’une part dans le domaine des communications à longue distance entre équipements dont les standards actuels visent un débit de 400 Gb/s, et d’autre part dans le domaine des calculateurs à haute performance afin de réaliser les interconnexions courte distance entre un processeur et une banque de mémoires.STMicroelectronics s’est lancé depuis 2012 dans le développement d’une plateforme photonique sur silicium sur wafers de 300mm. Les principaux objectifs sont : la conception des composants optiques passifs et actifs pour réaliser un transceiver élémentaire à un débit de 20 Gb/s, l’intégration accrue des dispositifs électro-optiques afin de constituer un interposeur photonique, la capacité à gérer plusieurs longueurs d’onde.Dans ce contexte, le sujet de cette thèse porte sur la mise au point d’un circuit de qualification proposant l’intégration d’un transmetteur électro-optique à l’échelle de la puce.Cette solution tire bénéfice de l’architecture de l’assemblage en trois dimensions des éléments constitutifs au sein de l’interposeur et permet de traiter l’hétérogénéité des composants électriques et optiques.Dans ces travaux, nous proposons dans un premier temps d’étudier le modulateur optique. Celui-ci repose sur l’utilisation d’un anneau résonant dont la bande passante est optimisée afin de permettre des débits jusqu’à 50 Gb/s. Dans un second temps, nous décrivons la conception du driver électrique en technologie CMOS 55nm et expliquons le compromis mis en jeu entre la vitesse et la puissance consommée par le transmetteur. Les deux dispositifs sont fabriqués sur des plateformes distinctes, puis caractérisés et analysés par rapport à leur modèle respectif. Puis, nous réalisons une première intégration du transmetteur complet via un assemblage wire-bonding, ce qui nous permet de valider son fonctionnement et d’identifier les difficultés d’une telle co-intégration. Enfin, la dernière partie de la thèse est consacrée à la préparation d’un démonstrateur intégrant, dans un assemblage 3D à base de micro-piliers en cuivre, un lien électro-optique capable de transmettre 16 canaux à 20 Gb/s. Le multiplexage en longueurs d’onde déployé dans ce lien devrait permettre d’atteindre un débit total de 320 Gb/s. De plus, l’étude énergétique du système permet de s’assurer que l’interconnexion finale respectera les contraintes de consommation de puissance
Stimulated by a series of important breakthrough, silicon photonics has been experiencing a significant development for several years. Indeed, due to exponential growth of data traffic inside datacenters, an alternative solution to metallic interconnects has been proposed to address very high transmission rates while ensuring a low energy consumption and a reasonable cost. Promising applications are in the field of both long- and short-distance optical communications. Long-range interconnects between datacenter equipment currently target an aggregate throughput of 400 Gb/s while short-reach interconnects are involved in high performance computers between a processor and a memory bank.STMicroelectronics has been developing a silicon photonic platform on 300 mm wafers since 2012. The main objectives are: the design of passive and active optical components to achieve an elementary 20 Gb/s transceiver, the increased integration of electro-optic devices to form a photonic interposer, the ability to manage several wavelengths.In this context, this PhD report deals with a testchip development at wafer level, proposing the integration of anelectro-optic transmitter. This solution benefits from the three dimensions assembly architecture of the dies within the photonic interposer and can handle the heterogeneity of electrical and optical components.This work first proposes to study the optical modulator which is based on a ring resonator. The ring bandwidth is optimized to operate up to 50 Gb/s. Secondly, the 55nm CMOS electrical driver design is described and the trade-off between transmitter speed and power consumption is highlighted. Both devices are fabricated on distinct technological platforms, then characterized and analyzed with respect to their respective models. A first integration of the complete transmitter is assembled through wire-bonding method, which enables to validate the transmitter operation. Finally, the last part of the report is devoted to the preparation of a 3D demonstrator based on micro-copper pillars assembly. The demonstrator integrates a wavelength division multiplexed link with 16 channels, which is expected to achieve a total throughput of 320 Gb/s. In addition, the system study enables to ensure that the final interconnect will respect power consumption constraints

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Salas-Montiel, Rafael. "Sources lasers pulsées en optique intégrée sur verre." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0024.

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Abstract:

Ce manuscrit rapporte les travaux concernant l'étude, la réalisation et la caractérisation de sources lasers pulsées hybrides par modulation passive des pertes en optique intégrée sur verre. Nous avons démontré la faisabilité d'un laser pulsé hybride par modulation passive de pertes. Ce laser est constitué d'un guide d'ondes amplificateur sur verre phosphate dopé avec des ions de néodyme et d'une couche de polymère dopée d'un absorbant saturable BDN au dessus des guides d'ondes amplificateurs. La cavité du laser est complétée par deux miroirs diélectriques placés aux bouts des guides d'ondes. Nous avons mesuré 2,0 :t 0,1 ns de durée d'impulsion pour 180 :t 5 mW de puissance de pompe en entrée. Le taux de répétition varie entre 5 et 50 kHz pour des puissance de pompe en entrée comprises entre 110 et 260 :t 5 mW. L'énergie par impulsion calculée est de 50 :t 4 nJ d'ou une puissance crête de 20 :t 3 W. Les perspectives de ce travail portent principalement sur la réalisation de lasers pulsés DFB hybrides par modulation passive des pertes et de lasers à verrouillage des modes
The development of integrated pulsed laser sources showing similar performances to those of bulk lasers represents a solution for applications in medicine, metrology and research where small size and robustness are required. Furthermore, the possibility to integrate both passive and active functions on the sa me substrate together with a high coupling efficiency with optical fibres makes these kinds of sources an attractive solution. This manuscript reports the study, realisation and characterisation of glass integrated optics hybrid passively Q-switched waveguide lasers. We have demonstrated the successful operation of a hybrid passively Q-switched waveguide laser. This laser is composed of a waveguide amplifier made of a Nd-doped phosphate glass combined with a saturable absorber cladding. The laser cavity was provided by two dielectric mirrors attached to the facets of the waveguides. An optical pulse width of 2. 0 :t 0. 1 ns was obtained for 180 :t 5 mW of launched pump power. The repetition rate ranges from 5 to 50 kHz for 110 to 260 :t 5 mW of launched pump power. The perspectives of this work could be the realisation of hybrid passively DFB Q-switched waveguide lasers and hybrid passively mode-Iocked waveguide lasers

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Lafuente-Sampietro, Alban. "Contrôle optique du spin d'un atome magnétique dans un semiconducteur : spin hybride trou-Manganèse et Chrome." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY003/document.

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Abstract:

Deux systèmes de spins uniques sont étudiés dans cette thèse : d’abord un unique atome de Mn dans une boîte quantique chargée positivement, puis un unique atome de Cr dans une boîte quantique neutre. Cette étude a été entièrement réalisée par des moyens optiques, via la photoluminescence d’une boîte unique. Ces deux systèmes sont fortement couplés aux phonons et aux contraintes. Ce couplage permet de ne plus se limiter à une détection et une manipulation du spin optique, mais ouvre également la possibilité de le faire en modulant le champ de contrainte.Par des expériences de photoluminescence résonante, nous montrons l’existence de niveaux optique en Λ dans les boîtes quantiques chargées positivement et dopées d’un unique atome de Mn. Ces niveaux en Λ sont utilisés pour étudier la dynamique du spin hybride trou-Mn. Cette étude révèle l’existence de flip-flops des spins du trou et du Mn à l’échelle de la nanoseconde, dus à l’interaction d’échange trou-Mn et à l’interaction avec les phonons acoustiques. Un couplage par l’anisotropie des contraintes dans le plan de niveaux électron-Mn dégénérés et séparé par un spin flip de deux unités est aussi démontré, et dynamique cohérente induite par les contraintes est étudiée en détail.Grâce à des expériences magnéto-optiques, nous avons pu détecter la photoluminescence d’un atome de Cr unique dans une boîte quantique, et extraire une anisotropie magnétique du spin du Cr de quelques meV. De nombreux paramètres des boîtes étudiées peuvent être extrait de ces expériences, et nous montrons notamment que le couplage trou-Cr est antiferromagnétique. Nous démontrons que le spin du Cr peut être préparé par pompage optique résonant. Ces expériences ont permis de montrer que, sous excitation, le spin du Cr fait des flip-flops avec celui du trou, causé par l’interaction d’échange trou-Cr et le couplage aux phonons acoustiques. Ces flip-flops causent une relaxation rapide du spin du Cr sous excitation, mesurée comme de l’ordre de quelques dizaines de nanosecondes. Dans le noir, nous avons trouvé que le spin du Cr relaxe en quelques microsecondes. Finalement, nous avons aussi démontré la possibilité de contrôler le spin du Cr par l’effet Stark optique
Two different single spin systems are studied in this thesis: single Mn spin in positively charged quantum dots, and single Cr atom in a neutral quantum dots. Both are probed optically, using the photoluminescence of a single dot. Both systems are strongly coupled to phonons and strains. This coupling opens new ways to probe and control the spins of the magnetic atoms, not only optically, but also by modulating the strain state at their position.Using resonant photoluminescence, we demonstrate the existence of optical Λ-level systems in Mn-doped positively charged quantum dots, and use them to study the dynamics of the hole-Mn hybrid spin. It reveals hole-Mn spin flip-flops in the nanosecond range due to the interplay of the interaction with acoustic phonons and the hole-Mn exchange interaction. We also show that degenerated electron-Mn states separated by spin flips of two units are coupled through the in-plane strain anisotropy, and study this strain induced coherent dynamics.Using magneto-optic experiments, we are able to probe the spin of a single Cr atom and extract a magnetic anisotropy D0 in the meV range. Several parameters of the QD are extracted from these experiments, and, especially, we show that the h-Cr coupling is anti-ferromagnetic. We demonstrate that the Cr spin can be prepared using resonant optical pumping. These experiments evidence a Cr relaxation time under excitation in the 10 nanoseconds range. This relaxation is driven by hole-Cr spin flip-flops caused by the interplay of the interaction with acoustic phonons and the hole-Cr exchange interaction. A relaxation in the dark in the microseconds range was also measured. Possibility of control of the Cr spin was also demonstrated using the optical Stark effect

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Casale, Marco. "Réalisation d'un laser DFB hybride sur substrat de verre." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT011/document.

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Abstract:

Les besoins actuels des systèmes de télécommunications et des capteurs optiques poussent à réaliser des circuits intégrés optiques présentant toujours plus de fonctions sur un même substrat. Atteindre un tel niveau d'intégration est difficile, car les matériaux et les procédés technologiques employés pour implémenter les différentes fonctions optiques ne sont pas toujours compatibles entre eux. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de l'intégration des fonctions optiques actives (émission, amplification) et passives (multiplexage, filtrage, etc.) sur substrat passif et reporte la réalisation d'un laser DFB hybride tridimensionnel par échange d'ions sur verre passif et report de plaque d'un verre actif codopé Er3+:Yb3+. Ce laser est constitué d'un guide canal de Bragg, sélectivement enterré dans le substrat passif, et chargé par un guide plan, réalisé dans le verre actif (dopé avec une concentration massique de 2,3% en Er2O3 et 3,6% en Yb2O3). Il est caractérisé par une émission monomode de (420±15) µW à 1534 nm, pour (390±20) mW de puissance de pompe injectée. Ce dispositif ouvre ainsi la voie vers l'intégration de fonctions actives, localisées à la surface du substrat passif, avec des fonctions passives, réalisées en exploitant le volume et la surface du même substrat
The current needs of optical telecommunications and sensors require developing integrated optical circuits providing different and heterogeneous functions on the same substrate. The main issue is the incompatibility between the manufacturing processes of these optical functions. This work deals with the integration of active (emission, amplification) and passive (multiplexing, filtering, etc.) functions on a passive glass substrate. Its aim is to develop a DFB three-dimensional hybrid laser by ion-exchange in passive glass. This laser is made of a Bragg channel waveguide, selectively buried in the passive glass substrate, loaded by a plane waveguide, defined at the surface of an Er3+:Yb3+ codoped active glass wafer. It emits a (420±15) µW laser signal at 1534 nm for (390±20) mW injected pump power. Hence this device opens the way towards the integration of active functions, located at the surface of the passive glass substrate, with passive ones, spreading at its surface and in its volume

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Boussen, Michel Salah. "Etude d'un piège hybride magnétique et optique pour la condensation de Bose-Einstein de l'atome de césium." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112139.

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Abstract:

L'atome de césium reste le seul alcalin stable à ne pas avoir été condensé. Ses propriétés collisionelles exceptionnelles (taux de collision inélastiques très grands) ont jusqu'à ce jour mis en échec les moyens classiques de condenser les gaz. Une manière de contourner ces difficultés consiste à piéger le césium dans son état fondamental. Aux températures auxquelles nous travaillons, il est impossible pour deux atomes dans cet état de subir des collisions avec changement d'état interne. Malheureusement, cet état ne peut être piéger dans un champ magnétique. Notre solution consiste à combiner deux types de forces : l'une magnétique, l'autre optique (dipolaire). La première compense la gravité, l'autre confine les atomes dans les deux autres directions. Le premier volet de cette thèse a consisté en la réalisation pratique de ce piège pour l'état fondamental du césium. Pour cela, nous avons mis en place un dispositif expérimental complet comprenant une double enceinte à ultra-vide et la totalité des sources lasers nécessaires à la réalisation de pièges magnéto-optiques pour le pré-refroidissement des atomes ainsi que la totalité des fréquences utiles. Les séquences expérimentales et l'acquisition des données sont informatisées. Ce montage expérimental nous a permis l'obtention d'un piège hybride dont la durée de vie de 2 s était limitée probablement par un vide de qualité médiocre. Le second volet de cette thèse fut l'étude théorique du futur de cette expérience. En effet, l'étape suivante est de mettre en place un mécanisme d'évaporation pour aller vers la transition de condensation. Dans notre type de piège, ce refroidissement évaporatif comporte des particularités : évaporation à une dimension, évaporation optique. Pour étudier la faisabilité de ces évaporations, j'ai utilisé un calcul statistique ainsi qu'une simulation numérique Monte-Carlo de Bird. Le résultat montre qu'il existe des voies pour atteindre la condensation dans ce type de piège
Atomic caesium remains the only stable alkaline which has yet to be Bose-Einstein condensed. All attempts to date to reach Bose-Einstein condensation in atomic caesium by classical ways have been thwarted by a high inelastic spin-flip cross section. One way to avoid those relaxations is to trap the atoms in the hyperfine ground state which can not undergo any elastic collision at usual working temperatures. Unfortunately, this state is an high field seeking state, and therefore can not be trapped by magnetic fields. Our solution is to combine two sorts of strengths: one is magnetic and the other is optical (dipolar). The first compensates gravity, and the latest confines the atoms in the two other directions. The first part of this thesis is the practical realization of this hybrid trap for the hyperfine ground state. A complete experimental set-up has been designed and implemented. It includes a high vacuum double cell and all the necessary laser sources for detection and for the building of two magneto-optical traps for pre cooling the atomic sample. The experimental sequences and the data acquisitions are computer controlled. We obtained a 2s lifetime hybrid trap. This short duration is due to a bad vacuum. The second part of this thesis work studies the future of the hybrid trap. Indeed, the second step is to implement an evaporative process in order to reach the BEC transition. In our trap, the evaporative cooling is different from usual experiments : the microwave knife is one dimensional, and there is the possibility to use the natural truncation of the optical potential. In order to study the evaporative cooling efficiency, I used a statistical calculation and a Monte-Carlo like numerical simulation. The results show that there are paths to reach BEC in this kind of trap

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Milord, Laurent. "Dispositifs photoniques innovants pour le piégeage optique : Cavité étendue à double période et structure hybride cristal photonique-nano antenne." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI026/document.

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Abstract:

Depuis les premiers travaux d’Ashkin sur les pinces optiques classiques, beaucoup d’efforts ont été fait pour piéger des nano particules. Néanmoins, elles peuvent difficilement piéger des particules inférieures à 200 nm à cause des limites imposées par la diffraction. Cette limite peut être dépassée grâce aux forces optiques de gradient provenant du champ évanescent généré et amplifié par des nano cavités photoniques. Cependant, cette approche est confrontée à deux verrous importants pour les applications : La surface de piégeage est très faible ce qui rend peu probable la capture d’une nanoparticule animée d’un mouvement brownien et pour les pinces « ultimes » de type nanoantenne où le mode est confiné dans des régions nanométriques, leur excitation en espace libre n’est pas très efficace. L’objectif de ce travail vise à lever ces deux verrous. Pour augmenter la surface de piégeage, nous présenterons d’abord une approche utilisant le mode de Bloch d’une cavité étendue à double période dans un cristal photonique fabriqué sur SOI. Nous montrerons que cette approche permet le piégeage de particules de 200, 100 et 75 nm sur une surface étendue de 5x5 µm² en utilisant un faisceau laser d’excitation en espace libre. Dans un deuxième temps, nous nous intéresserons à l’excitation optique en espace libre de structures nanométriques. Nous présenterons une structure hybride nano antenne – cristal photonique, où le cristal photonique joue le rôle de réservoir à photons pour la nano antenne. Cela permet ainsi un effet « entonnoir à photon» où la lumière issu d’un faisceau large (5µm) est concentrée dans la nanoantenne. Nous démontrerons la pertinence de cette approche par le piégeage particules de 100 nm
Since the first work on optical tweezers by Ashkin, a lot of efforts have been made to trap nanoparticles. However, optical tweezers are diffraction limited and can hardly trap particles below 200 nm. This limit can be overstepped using the optical gradient forces of an evanescent field generated and amplified by a photonic nano cavity. Nonetheless, this approach faces two major issues for applications: the trapping section is very small, making the capture of a Brownian motion animated particle very unlikely, and for the “ultimate” nano antennas with nanometric optical modes, their excitation from free space is not effective. The goal of this work is to overcome these two difficulties. To increase the trapping surface, we will first present a device using slow Bloch modes within a double period extended cavity designed in a photonic crystal made out of SOI. We will show that this approach allow for the trapping of 200, 100 and 75 nm particles on an extended surface of 5x5 µm² using a free space laser beam excitation. Secondly, we will investigate the free space excitation of nanometric structures. A photonic crystal – nano antenna mixed structure will be presented, where the photonic crystal is used as a photon pool for the nano antenna. This lead to a funnel effect where the light coming from a large free space laser beam (5µm wide) is focused into the nano antenna. The trapping of 100 nm particles will demonstrate the relevance of this approach

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Caër, Charles. "Cristaux photoniques à fente : vers une photonique silicium hybride à exaltation localisée du champ électromagnétique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954411.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse apportent une contribution théorique et expérimentale aux études portant sur les cristaux photoniques planaires à fente pour l'exaltation locale du champ électromagnétique. Nous avons étudié la propagation de lumière lente dans des cristaux photoniques à fente en réalisant une ingénierie de dispersion et le confinement de la lumière dans des micro-cavités à fente structurée. Nous avons pour cela effectué des calculs 3D pour optimiser les propriétés de dispersion des cristaux photoniques en structurant la fente elle-même. Cette optimisation a permis d'observer un renforcement de la localisation du champ électromagnétique dans la fente en vue d'un remplissage par des matériaux fortement non linéaires. Nous avons développé un procédé de fabrication pour les cristaux photoniques dans des structures en silicium sur isolant basé sur la lithographie électronique et la gravure plasma. Le régime de lumière lente a été caractérisé expérimentalement et nous a permis de valider la méthode d'optimisation choisie. Des facteurs de ralentissement supérieurs à 10 ont été mesurés dans des dispositifs allant jusqu'à 1 mm de long. Des micro-cavités à fente avec des facteurs de qualité supérieurs à 20000 sur substrat SOI ont été réalisées. Nous avons effectué des mesures d'optique non linéaire dans des guides à cristaux photoniques à fente et avons montré que les effets non linéaires du silicium sont réduits malgré l'exaltation du champ électromagnétique comparés à ceux présents dans des guides à cristaux photoniques standards. Nous avons enfin étudié les pertes le désordre dans ce type de structure par mesures de réflectométrie optique à faible cohérence.

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Baida, Fadi Issam. "Microscopie hybride : association d'un microscope optique en champ proche et d'un microscope à forces atomiques : principe et réalisation." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2017.

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Abstract:

Ce travail de recherche se situe dans la dynamique des microscopies dites en "champ proche" ou à sondes locales. La résolution de ces microscopies dépend des effets physiques liés à la géométrie de la sonde et au type d'interaction de cette dernière avec l'échantillon à analyser. Dans ce contexte, nous avons développé, réalisé et exploité un instrument combinant deux détections : l'une optique et l'autre à forces atomiques. La première permet de déterminer la distribution du champ lumineux au voisinage immédiat de l'objet tandis que la détection de force fournit la topographie du même site de l'objet. La double détection a été démontrée. A partir de ces deux informations, il est possible de mieux comprendre les phénomènes d'interaction matière-rayonnement à l'échelle nanométrique et de mettre en évidence les effets optiques directement liés soit à la topographie soit à la nature physico-chimique de l'objet. Deux essais d'optimisation des images optiques ont été développés, soit par métallisation de la pointe, soit par l'exploitation de l'interférométrie optique en champ proche. Le dernier chapitre est une modélisation des microscopes optiques en champ proche basée sur un calcul perturbatif au premier ordre permettant de calculer le champ électromagnétique diffracté par l'ensemble sonde-objet (méthode couplée)
This work deals with near field or local probe microscopes. The resolution of such microscopes depends on the physical effects connected to the geometry of the probe and onthe type of the interaction between the probe with the sample under test. In. This framework, we have developed and realized an instrument combining both an optical detection and an atomic force detection. The first one allows us to determine the mapping of the light intensity on the object surface, whereas the force detection provides the topography on the same site of the object. The double detection has been realized ansd demonstrated. The acquisition of these complemental data allows us to understand the interaction between light and matter at nanometer scale and to point out the optical effects -connected either to the topography or to the physical - chemical properties of the object. Two attempts of optical image optimization have been carried out either by metallization of the tip or by using optical resonance in a Fabry-Pérot cavity. The last chapter deals with a modeling based on a first order perturbative computation ( coupled method)

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Jabbour, Jihane. "Synthèse et caractérisation d'un matériau hybride organique-inorganique à base d'un époxysilane : application à la réalisation de circuits photoniques." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20057.

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Poisson, Émilie. "Architecture et apprentissage d'un système hybride neuro-markovien pour la reconnaissance de l'écriture manuscrite en-ligne." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2082.

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Abstract:

Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse portent sur l'étude, la conception, le développement et le test d'un système de reconnaissance de mots manuscrits non contraints en-ligne pour une application omni-scripteurs. Le système proposé repose sur une architecture hybride neuro-markovienne comportant d'une part, un réseau de neurones à convolution (TDNN et/ou SDNN), et d'autre part des modèles de Markov à états cachés (MMC). Le réseau de neurones a une vision globale et travaille au niveau caractère, tandis que le MMC s'appuie sur une description plus locale et permet le passage du caractère au niveau mot. Nous avons d'abord étudié le système de reconnaissance au niveau caractère isolé (digits, majuscules, minuscules) et optimisé les architectures des réseaux en termes de performances et de taille. La seconde partie du travail a porté sur le passage au niveau mot. Ici, l'effort a consisté avant tout à la définition d'un schéma d'apprentissage global au niveau mot qui permet d'assurer la convergence globale du système, en définissant une fonction d'objectif qui mixe des critères basés modèle générateur (typiquement par maximum de vraisemblance) et des critères discriminants (de type maximum d'information mutuelle). Les différentes résultats présentés (sur les bases MNIST, IRONOFF, UNIPEN) montrent l'influence des principaux paramètres du système, soit en termes de topologie, de sources d'information, de modèles d'apprentissage (nombre d'états, pondération des critères, durée)
This thesis deals with the study, the conception, the development and the test of an online unconstrained handwriting word recognition system for an omni-writer application. The proposed system is based on a hybrid architecture including on the one hand, a neural convolutional network (TDNN and/or SDNN), and on the other hand Hidden Markov Models (HMM). The neural network has a global vision and works at the character level, while the HMM works on a more local description and allows the extension from the character level to the word level. The system was first dedicated for processing isolated characters (digits, lowercase letters, uppercase letters). This architecture has been optimized in terms of performances and size. The second part of this work concerns the extension to the word level. In this case, we have defined a global training scheme directly at the word level. It allows to insure the global convergence of the system. It relies on an objective function that combines two main criteria: one based on generative models (typically by maximum likelihood estimation) and the second one based on discriminant criteria (maximum mutual information). Several results are presented on MNIST, IRONOFF and UNIPEN databases. They show the influence of the main parameters of the system, either in terms of topologies, information sources, and training models (number of states, criteria weighting, duration)

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Morlaas, Christophe. "Étude et réalisation d'un oscillateur hybride microonde et optique fibrée monomode pour application à la détection hétérodyne à 1,5 µm." Toulouse, ENSAE, 2000. http://www.theses.fr/2000ESAE0010.

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Abstract:

L'objet de cette thèse a été d'étudier et de réaliser un oscillateur optomicroonde (OOM), dont le fonctionnement repose sur une technique originale n'utilisant qu'une source optique contrairement aux autres techniques largement décrites dans la littérature. Cet oscillateur optomicroonde convertit l'énergie lumineuse fournie par un laser de pompe en signaux micro-ondes dont la pureté spectrale peut, en théorie, être excellente. Son principe de fonctionnement est le suivant : le faisceau optique délivré par une diode laser à 1,55 µm est injecté dans un modulateur d'intensité électro-optique dont la sortie est connectée à une fibre optique monomode qui joue le rôle de ligne à retard. Le faisceau optique modulé est ensuite détecté, filtré, amplifié et le signal électronique obtenu est appliqué à l'accès électrique du modulateur. Nous réalisons ainsi un oscillateur capable de générer un signal, à la fois électrique et optique à 1,55 µm modulé en intensité. L'oscillateur optomicroonde a été modélisé afin d'obtenir ses performances théoriques en régime permanent : niveau et fréquence d'oscillation, largeur de raie. L'influence des divers constituants de la boucle d'oscillation sur le bruit de phase a également été étudiée (fibre optique, photodiode,. . . ). Les caractéristiques expérimentales de l'OOM que nous avons réalisé (raie d'oscillation à 900MHz, de largeur inférieure au Hz, bruit de phase voisin de -120 dBc/Hz @ 10 KHz de la porteuse) ajoutées aux potentialités d'accordabilité en fréquence nous permettent d'envisager son utilisation pour des systèmes à détection hétérodyne tel qu'un LIDAR Doppler.

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Serna, Otálvaro Samuel Felipe. "Design and characterization of Silicon Photonic structures for third order nonlinear effects." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS409/document.

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Abstract:

Le présent travail a été consacré à l'étude des non linéarités de troisième ordre dans des structures intégrées à base de silicium exploitant des configurations de cavités à miroir de Bragg (nanobeam) et guides à cristaux photoniques à modes lents. Tout d'abord, nous avons développé une méthode non destructive à faisceau unique pour caractériser les effets de troisième ordre instantanés, c’est-à-dire la quantification de la susceptibilité complexe effective dans les guides d'ondes. La méthode a été dénommée "Top-hat D-Scan bi-directionnelle" et constitue un analogue temporel de la méthode Top-hat Z-Scan développée précédemment. Nous avons établi un modèle analytique et numérique et nous rendons compte de la première mesure d'un guide d'ondes en silicium utilisant une impulsion mis en forme dans un étireur et complétée par une procédure d’injection bi-directionnelle. L’ensemble instrumental développé constitue une expérience de métrologie des effets non-linéaires dans des guides d’ondes silicium au meilleur niveau de l’état de l’art. La méthode proposée a été validée dans des guides SiGe, chalcogénures et nitrure du silicium. Forts de cet outil métrologique, nos travaux d’exploration des interactions non linéaires lumière-matière ont été consacrés à deux grandes familles de nanostructures photoniques : des microcavités optiques et guides d'ondes en régime de lumière lente. Dans la première des deux situations, les variations d'indice provoquées par les non linéarités sont responsables d’un décalage des fréquences de résonance excluant sa coïncidence avec la fréquence du signal d'excitation et diminuant ainsi l'efficacité de l'injection optique de manière drastique. Afin de maintenir le bénéfice de localisation de la lumière tout au long de l'excitation pulsée, nous avons expérimentalement et numériquement étudié le comportement d'une cavité en silicium conçue, fabriquée, et enfin excitée par une impulsion présentant une puissance crête élevée. En contrôlant temporellement la phase des composantes spectrales injectée, la relation de phase spectrale compensant la dérive de fréquence non linéaire de la résonance de la cavité, nous avons effectué la première démonstration expérimentale de l'excitation cohérente d'une micro-cavité silicium non linéaire. Enfin, nous avons consacré des efforts importants pour concevoir, fabriquer et caractériser des guides d'ondes à cristaux photoniques (SPhCW) en silicium à fente, matrice d’une intégration hybride de matériaux optiques non-linéaires sur silicium. Les résultats rapportés fournissent la première preuve expérimentale d’un contrôle précis des propriétés de dispersion de guides à cristaux photoniques à fente propres à être remplis par des matériaux souples comme des polymères ou des couches minces dopées. La dispersion de groupe des modes lents guidés est contrôlable en signe et en amplitude et correspond à des bandes passantes optiques exploitables (~10nm). Ces résultats démontrent l’intérêt direct pour le traitement des données tout-optique sur puce des guides à modes lents à cœur creux utilisant des effets optiques non linéaires d’ordre trois pour le traitement tout-optique des données sur puce
All-optical signal processing implemented in silicon photonics is considered as a promising route to solve several bottlenecks for the realization of future dense and mixed integrated electronic and photonic chips including ultrahigh data bit rate issues and power consumption constraints. In the context of the planar silicon photonics technology, a dramatic reduction of the needed power to reach optical nonlinear effects is obtained due to the sub-micrometer size of silicon wires (~450nmX260nm) in the telecommunication wavelength window, although silicon does not exhibit second-order response (χ^((2))) due to the centrosymmetry of its lattice. Moreover, third-order effects (χ^((3))) are partially spoiled in this material due to the strength of the two-photon-absorption (TPA) effect, which in turn generates free-carriers inducing additional absorption and refractive index changes. One way to overcome this limitation is the hybrid integration on silicon of low index soft materials with luminescence or nonlinear optical properties lacking to silicon. In this context, the present work is devoted to the study of third order nonlinearities in silicon-based integrated structures exploiting enhanced electromagnetic field effects (e.g. in Si resonators and slow light waveguides). First, we have developed a dedicated single beam non-destructive method to characterize the instantaneous third order effects though the quantification of complex effective waveguide susceptibility. The method is named “Bi-directional top-hat D-Scan” and consists on a temporal analogous of the top-hat Z-Scan. We have established an analytical and numerical model and we report the first measurement of a silicon waveguide by using a pulse shaping set-up and a bi-directional procedure. The originality of our methods stands in the capability to measure in two steps : the 3rd order nonlinear Figure-Of-Merit (FOM) independently of the injection losses, and the effective nonlinear waveguide parameters (Kerr and TPA) taking into account measured coupling losses at each facet. Furthermore, we apply the method to other integrated novel materials including Ge-rich GeSi alloys, carbon nanotube doped thin films, and chalcogenide waveguides. Additionally, two further enhancements of light-matter nonlinear interactions have been explored within this work: optical microcavities and slow light waveguides. In the first picture, index variations caused by non-linearities shift the resonance frequencies precluding the coincidence with the excitation signal frequency, thereby decreasing the injection efficiency. In order to maintain the benefit of light localization throughout the pulsed excitation, we have experimentally and numerically studied the behavior of a designed and fabricated silicon nanobeam cavity excited by a high power tailored chirped pulse whose spectral phase relation compensates for the nonlinear frequency drift of the cavity resonance. We report a numerical study of this first experimental demonstration of the coherent excitation of a nonlinear micro-cavity, leading to an enhanced intra-cavity nonlinear interaction. Finally, we have dedicated efforts to engineer, fabricate and characterize silicon slot photonic crystal waveguides (SPhCW) in order to compensate their strong dispersion present in the slow light regime while taking benefit from large group index light propagation. We showed that their frequency dispersion properties can be engineered from anomalous to normal dispersion, along with zero group velocity dispersion (ZGVD) crossing points exhibiting a Normalized Delay Bandwidth Product (NDBP) as high as 0.156. The reported results provide the first experimental evidence for an accurate control of the dispersion properties of fillable periodical slotted structures in silicon photonics, which is of direct interest for on-chip all-optical data treatment using nonlinear optical effects in hybrid-on-silicon technologies

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Samoud, Wiem. "Analyse de performance d'un commutateur de paquets hybride opto-électronique." Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0058/document.

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Abstract:

La fibre optique demeure le support de transmission le plus utilisé, portant le trafic à une énergie par bit relativement faible. Cependant, à cause de l’absence de mémoire toutoptique pratique, la commutation de paquets est toujours exécutée électriquement. Les conversions Optiques Électriques Optiques (O-E-O) nécessaires font de la commutation l’un des domaines les plus consommateurs d’énergie. Ce problème est de plus en plus important spécialement avec la croissance exponentielle du trafic dans les réseaux optiques. Un défi majeur à prendre en considération dans la conception de futurs réseaux optiques est la restriction de leur consommation énergétique. De ce fait, dans le cadre de cette thèse, nous étudions un commutateur hybride opto-électronique qui consiste en une matrice de commutation optique complétée par une mémoire électronique partagée. L’analyse de performance prenant en compte différentes classes de service, distributions de paquets et méthodes de connectivité du commutateur (canaux WDMet/ou SDM), montre que, grâce aux stratégies de commutation établies, le commutateur hybride répond aux besoins de toutes les classes de service en termes de taux de perte de paquets, la charge durable du système et la latence. De plus, il réduit significativement les conversions O-E-O par rapport aux commutateurs électriques commercialisés, puisqu’ils n’auront lieu que pour les paquets mis en mémoire d’attente. Nous défendons que le commutateur de paquets hybride opto-électronique satisfait les exigences en qualité de service et pourrait être une solution prometteuse pour réduire la consommation d’énergie des réseaux optiques
Most transmission systems are based on optical fibers, carrying the traffic at a relatively low energy per bit. However, due to the lack of mature optical buffers, packet switching is still performed electrically. The required Optical-Electrical-Optical (O-E-O) conversions make the switching one of the areas with the fastest-growing energy consumption. A major challenge that must be met in designing future optical networks is curbing their energy consumption. Therefore, within this thesis, we investigate a hybrid optoelectronic switch which consists of an optical switching matrix supplemented with a shared electronic buffer. Performance analysis taking into account different classes of service, packet classifications and switch connectivity methods (WDM and/or SDM channels), shows that, thanks to the established switching strategies, the hybrid switch satisfies the requirements of all the different classes of service in terms of Packet Loss Rate, sustainable system load and latency. Moreover, it significantly reduces the O-E-O conversions compared to commercial off-the-shelf electrical switches, since they occur only for buffered packets. We defend that the hybrid opto-electronic packet switch meets the requirements on quality of service and could be a promising solution to reduce the energy consumption of optical networks

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Vu, Thi Nhung. "Composants optoélectroniques à faible consommation en III-V sur silicium." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS172/document.

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Abstract:

La photonique sur silicium est envisagée comme une solution technologique très prometteuse pour le remplacement des interconnexions électriques par des interconnexions optiques devant se produire dans les prochaines années. Des dispositifs optoélectroniques comme des sources lasers, des modulateurs et des détecteurs, ont été développés pour la réalisation de circuits intégrant des émetteurs/récepteurs. Parmi les défis devant être relevés pour faire avancé la photonique sur silicium, la réduction de la consommation électrique du modulateur est un point crucial. L’intégration des composants passifs et actifs en utilisant une seule et même technologie est également un enjeu majeur pour les futurs systèmes de communication optique. Grâce au développement de l'intégration hybride de semi-conducteurs III-V sur silicium pour la réalisation de sources laser sur silicium, de nouvelles voies peuvent être envisagée pour réaliser des modulateurs optiques et des photodétecteurs efficaces et compacts. De plus, les cristaux photoniques 2D (PhC) et spécifiquement les structures à ondes lentes, qui sont connues pour renforcer les interactions entre la lumière et la matière peuvent apporter des solutions intéressantes pour diminuer de manière ultime la puissance consommée.Dans ce contexte, les travaux menés durant ma thèse ont porté plus spécifiquement sur la conception, la fabrication et la caractérisation de modulateurs à électro-absorption à onde lente en semiconducteur III-V sur silicium. Dans une première partie consacrée à la modélisation, une attention particulière est portée à la conception du cristal photonique et au couplage de la lumière du guide silicium vers l’onde lente. Les performances de la structure optimisée sont aussi analysées, donnant un modulateur de seulement 18.75 µm de longueur fonctionnant à 15 GHz avec un taux d’extinction supérieure à 5 dB sur une gamme spectrale supérieure à 10 nm. Par la suite, l’ensemble des procédés de nanotechnologies durant la thèse pour la fabrication des dispositifs sont présentés. Enfin, les résultats expérimentaux obtenus au cours de cette thèse démontrent l’effet Stark Confiné Quantiquement et l’effet de photodétection obtenu sur les structures intégrées.Les perspectives de ce travail de thèse concernent la réalisation de circuits intégrés photoniques complets, incluant sources lasers, modulateurs à électroabsorption et photodétecteurs en utilisant une seule et même technologie
Silicon photonics is considered as a promising solution to replace electrical interconnections in the next years. Among the remaining challenges, the driving power of the active devices has to be minimized. Furthermore the use of a common technological platform for the realization of Silicon (Si) photonics passive and active devices would present a great interest in term of fabrication complexity and cost. III-V on Si is a good candidate for such a common technological platform as the physical properties of III-V semiconductors allow for active functionalities such as III-V on Si laser which have already been successfully demonstrated. In this perspective, 2D photonic crystals (PhCs) and slow light structures, which are known to intrinsically reinforce light/matter interactioncan alsobring interesting opportunities.In this context, the work is focused on the design, fabrication and characterization of slow-light III-V- on-silicon electroabsorption modulators. In a first part, the photonic crystal structure and light coupling from silicon waveguide to slowlight III-V waveguide are designed and modeled. The performance of the optimized structure is analyzed, showing a modulator operating at 15 GHz and exhibiting an extinction ratio of more than 5 dB over a spectral range of more than 10 nm, using a 18.75 µ;m-long modulator. Subsequently, the masks and fabrication steps for a hybrid III-V photonic crystalon Si modulators are presented. Finally, the experimental results obtained during this thesis are presented, showing Quantum Confined Stark Effect and photodetection in the waveguide integrated structures.The reported works open perspective towards the integrating of optical modulators with III-V on silicon nanolasers and photodetectors using a single technology

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Vourc'H, Eric. "Filtre optique à bande latérale unique auto-accordable pour les systèmes hybrides fibre-radio." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00817878.

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Abstract:

Les filtres optiques à bande latérale unique auto-accordables en longueur d'onde (BLU-AA) s'offrent comme un moyen de compenser les effets de la dispersion chromatique dans les systèmes nécessitant le transport radio-sur-fibre. Les travaux présentés recouvrent l'étude de ces filtres depuis leur élaboration et leur modélisation jusqu'à leur validation dans des expérimentations système hybrides fibre-radio. Un faisceau optique de commande à la longueur d'onde 1,55 µm peut générer par illumination contra-directionnelle un miroir de Bragg dynamique dans un barreau photoréfractif de phosphure d'indium dopé au fer (InP:Fe). Le miroir ainsi généré diffracte un signal dont la longueur d'onde est proche de la longueur d'onde de commande. C'est sur cette base que nous avons conçu les filtres BLU-AA. Le signal d'entrée de ces composants présente un spectre à double bande latérale (DBL) provenant d'une porteuse optique modulée à une fréquence radio. Ce signal est partagé en deux faisceaux d'égales puissances sur les deux accès (signal et commande) du filtre. Chacune des trois composantes du spectre de la commande génère un réseau de Bragg dont seulement deux sont utiles. Lorsque l'angle d'injection des faisceaux d'entrée est correctement ajusté, les réseaux utiles diffractent deux des composantes du signal fournissant le spectre BLU désiré. Si l'angle d'injection détermine la fréquence centrale de fonctionnement du filtre BLU-AA, ce composant dont les réseaux sont dynamiques fonctionne quelle que soit la longueur d'onde du signal à filtrer, dans la mesure où celle-ci se situe dans la fenêtre de transmission autour de 1,55 µm. Une fois ce concept posé, nous avons développé un modèle des filtres BLU-AA et des composants ont été montés puis caractérisés ce qui a permis de vérifier le principe énoncé. En outre, nous avons validé le modèle par confrontation avec les résultats de la caractérisation et les spectres BLU obtenus sont conformes au calcul théorique. Dès lors, la vérification de la compensation des effets de la dispersion chromatique fut la première étape des expérimentations système. Ceci fut fait aussi bien dans le domaine des ondes centimétriques avec des signaux optiques modulés à la fréquence 16 GHz, que dans le domaine millimétrique à la fréquence 31,5 GHz. Finalement deux transmissions de données à 140 Mbit/s comportant à la fois une transmission par fibre optique (sur 14 km) et un bond radio (de 1 m) furent mises en place. Ces deux expérimentations empruntaient la fréquence radio de 16 GHz. Dans le cas d'un signal BLU unique comme dans celui de deux canaux WDM-BLU issus du même filtre BLU-AA, des mesures de taux d'erreur binaire ont prouvé la qualité des liaisons mises en place.

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Samoud, Wiem. "Analyse de performance d'un commutateur de paquets hybride opto-électronique." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0058.

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Abstract:

La fibre optique demeure le support de transmission le plus utilisé, portant le trafic à une énergie par bit relativement faible. Cependant, à cause de l’absence de mémoire toutoptique pratique, la commutation de paquets est toujours exécutée électriquement. Les conversions Optiques Électriques Optiques (O-E-O) nécessaires font de la commutation l’un des domaines les plus consommateurs d’énergie. Ce problème est de plus en plus important spécialement avec la croissance exponentielle du trafic dans les réseaux optiques. Un défi majeur à prendre en considération dans la conception de futurs réseaux optiques est la restriction de leur consommation énergétique. De ce fait, dans le cadre de cette thèse, nous étudions un commutateur hybride opto-électronique qui consiste en une matrice de commutation optique complétée par une mémoire électronique partagée. L’analyse de performance prenant en compte différentes classes de service, distributions de paquets et méthodes de connectivité du commutateur (canaux WDMet/ou SDM), montre que, grâce aux stratégies de commutation établies, le commutateur hybride répond aux besoins de toutes les classes de service en termes de taux de perte de paquets, la charge durable du système et la latence. De plus, il réduit significativement les conversions O-E-O par rapport aux commutateurs électriques commercialisés, puisqu’ils n’auront lieu que pour les paquets mis en mémoire d’attente. Nous défendons que le commutateur de paquets hybride opto-électronique satisfait les exigences en qualité de service et pourrait être une solution prometteuse pour réduire la consommation d’énergie des réseaux optiques
Most transmission systems are based on optical fibers, carrying the traffic at a relatively low energy per bit. However, due to the lack of mature optical buffers, packet switching is still performed electrically. The required Optical-Electrical-Optical (O-E-O) conversions make the switching one of the areas with the fastest-growing energy consumption. A major challenge that must be met in designing future optical networks is curbing their energy consumption. Therefore, within this thesis, we investigate a hybrid optoelectronic switch which consists of an optical switching matrix supplemented with a shared electronic buffer. Performance analysis taking into account different classes of service, packet classifications and switch connectivity methods (WDM and/or SDM channels), shows that, thanks to the established switching strategies, the hybrid switch satisfies the requirements of all the different classes of service in terms of Packet Loss Rate, sustainable system load and latency. Moreover, it significantly reduces the O-E-O conversions compared to commercial off-the-shelf electrical switches, since they occur only for buffered packets. We defend that the hybrid opto-electronic packet switch meets the requirements on quality of service and could be a promising solution to reduce the energy consumption of optical networks

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Le, Jeannic Hanna. "Optical Hybrid Quantum Information processing." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066596/document.

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Abstract:

Approche hybride du traitement quantique de l'information La dualité onde-particule a conduit à deux façons d'encoder l'information quantique, les approches continues et discrètes. L'approche hybride a récemment émergé, et consiste à utiliser les concepts et boites à outils des deux approches, afin de venir à bout des limitations intrinsèques à chaque champ. Dans ce travail de thèse, nous allons dans une première partie utiliser des protocoles hybrides de façon à générer des états quantiques non-gaussiens de la lumière. A l'aide d'oscillateurs paramétriques optiques, et de détecteur de photons supraconducteurs, nous pouvons générer des photons uniques extrêmement purs très efficacement, ainsi que des états chats de Schrödinger, qui permettent d'encoder l'information en variables continues. Nous montrons également en quoi des opérations de variables continues peuvent aider cette génération. La méthode utilisée, basée sur la génération " d'états-noyaux " rend en outre ces états plus robustes à la décohérence. Dans une seconde partie, dans le contexte d'un réseau hétérogène, basé sur différents encodages, relier de façon quantique les deux mondes, nécessite l'existence d'intrication hybride de la lumière. Nous introduisons la notion d'intrication hybride, entre des états continus et discrets, et nous en montrons une première application qui est la génération à distance de bit quantique continu. Nous implémentons ainsi également une plateforme polyvalente permettant la génération d'états " micro-macro " intriqués
In quantum information science and technology, two traditionally-separated ways of encoding information coexist -the continuous and the discrete approaches, resulting from the wave-particle duality of light. The first one is based on quadrature components, while the second one involves single photons. The recent optical hybrid approach aims at using both discrete and continuous concepts and toolboxes to overcome the intrinsic limitations of each field. In this PhD work, first, we use hybrid protocols in order to realize the quantum state engineering of various non-Gaussian states of light. Based on optical parametric oscillators and highly-efficient superconducting-nanowire single-photon detectors, we demonstrate the realization of a high-brightness single-photon source and the quantum state engineering of large optical Schrödinger cat states, which can be used as a continuous-variable qubit. We show how continuous-variable operations such as squeezing can help in this generation. This method based on so-called core states also enables to generate cat states that are more robust to decoherence. Second, in the context of heterogeneous networks based on both encodings, bridging the two worlds by a quantum link requires hybrid entanglement of light. We introduce optical hybrid entanglement between qubits and qutrits of continuous and discrete types, and demonstrate as a first application the remote state preparation of continuous-variable qubits. Our experiment is also a versatile platform to study squeezing-induced micro-macro entanglement

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Ben, Saad Seifallah. "Conception d'un algorithme de coordination hybride de groupes de robots sous-marins communicants. Application : acquisition optique systématique et détaillée des fonds marins." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0052/document.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude d’une stratégie de coordination hybride d’un groupe de robots sous-marins pour la recherche d’objets de petites dimensions ou de singularités sur les fonds marins. Chaque robot est équipé d’un module de perception utilisant la librairie de traitement d’image OpenCV qui lui permet d’apercevoir les autres éléments de la meute ainsi que l’environnement d’évolution de la mission.Cette stratégie hybride est constituée de deux phases : une phase de mise en formation géométrique et une phase d’acquisition des données vidéo. La première phase s’appuie sur des algorithmes de type "essaims" alors que la seconde se fonde sur une méthode hiérarchique de coordination. En cas de perte de la formation, le groupe de robots quitte le mode hiérarchique et reprend le mode essaim pour se reformer. Ces changements de modes sont contrôlés par une machine à états finis. Avant d’entamer une expérimentation en grandeur nature, la méthodologie et les algorithmes de coordination doivent être testés et validés par simulation.Dans ce contexte, un simulateur basé sur le logiciel Blender a été conçu de façon à ce qu’il tienne compte des différentes contraintes liées à l’évolution des robots dans l’environnement sous-marin. Les résultats de simulation d’une meute de 3 AUVs montrent la capacité de notre stratégie à optimiser l’exécution d’une mission d’acquisition vidéo par un groupe de robots autonomes contrôlés par la vision et coordonnés par une stratégie hybride
In the underwater environment, the needs of data acquisition have significantly increased over the last decades. As electromagnetic waves show poor propagation in sea water, acoustical sensing is generally preferred. However, the emergence of small and low cost autonomous underwater vehicles (AUV) allow for rethinking the underwater use of optical sensors as their small coverage can be significantly improved by using a fleet of coordinated underwater robots.This paper presents a strategy to coordinate the group of robots in order to systematically survey the seabed to detect small objects or singularities. The proposed hybrid coordination strategy is defined by two main modes. The first mode relies on a swarm algorithm to organize the team in geometrical formation. In the second mode, the robot formation is maintained using a hierarchical coordination. A finite state machine controls the high level hybrid strategy by defining the appropriate coordination mode according to the evolution of the mission. Before sea validation, the behavior and the performance of the hybrid coordination strategy are first assessed in simulation. The control of individual robots relies on visual servoing, implemented with the OpenCV library, and the simulation tool is based on Blender software.The dynamics of the robots has been implemented in a realistic way in Blender by using the Bullet solver and the hydrodynamic coeficcients estimated on the actual robot. First results of the hybrid coordination strategy applied on a fleet of 3 AUV’s, show execution of a video acquisition task by a group of autonomous robots controlled by vision and coordinated by a hybrid strategy

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Gouzien, Élie. "Optique quantique multimode pour le traitement de l'information quantique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4110.

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Abstract:

Cette thèse étudie l’optique quantique multimode, aussi bien du point de vue de la génération que celui de la détection. Elle s’articule autour de trois volets. Nous étudions la génération de lumière comprimée multimode dans une cavité. Pour cela nous considérons la forme la plus générale de hamiltonien quadratique, permettant entre autres de décrire l’utilisation de plusieurs pompes dans un matériau effectuant du mélange à quatre ondes. Une approche combinant fonctions de Green et décompositions de matrices symplectiques est décrite. Cette théorie générique est appliquée à des cas particuliers. Dans un premier temps, des exemples en basse dimension sont donnés. Ensuite, une configuration d’oscillateur paramétrique optique pompé de manière synchrone (SPOPO) est décrite et étudiée ; les résultats obtenus montrent que ce système a un comportement très différent de celui du SPOPO utilisant une non-linéarité d’ordre 2. Ces travaux ouvrent la voie à la réalisation de peignes de fréquences quantiques avec des micro-résonateurs en anneau gravés sur silicium. Un autre problème examiné est celui de prendre en compte l’information temporelle obtenue lors du clic d’un détecteur de photon unique. Pour cela nous utilisons un formalisme multimodal temporel afin d’expliciter les opérateurs décrivant la mesure. Les principaux défauts des détecteurs réels, dont la gigue temporelle, l’efficacité finie et les coups d’obscurité sont pris en compte. L’utilisation des opérateurs est illustrée par la description d’expériences usuelles de l’optique quantique. Enfin, on montre que la lecture du temps de clic du détecteur permet d’améliorer la qualité de l’état généré par une source de photons annoncés. En troisième partie nous présentons un schéma de génération d’intrication hybride entre variables continues et discrètes, pour laquelle la partie discrète est encodée temporellement. Ce schéma est analysé en détail vis-à-vis de sa résistance aux imperfections expérimentales
This thesis studies multimode quantum optics, from generation to detection of light. It focuses on three main parts. Multimode squeezed states generation within cavity is studied. More specifically, we take into account general quadratic Hamiltonian, which allows describing experiments involving arbitrary number of modes and pumps within a medium performing four-wave mixing. We describe a generic approach combining Green functions and symplectic matrix decomposition. This general theory is illustrated on specific cases. First, low-dimensional examples are given. Then, a synchronously pumped optical parametric oscillator (SPOPO) is described and studied; it shows a very distinct behavior from that of the SPOPO using second order non-linearity. This work opens way to the realization of quantum frequency combs with ring micro-resonators engraved on silicon. Single-photon detectors are described taking into account temporal degrees of freedom. We give positive-valued measurement operators describing such detectors including realistic imperfections such as timing-jitter, finite efficiency and dark counts. Use of those operators is illustrated on common quantum optics experiments. Finally, we show how time-resolved measurement allows improving the quality of state generated by single-photon heralded source. In the third part we propose a protocol for generating a hybrid state entangling continuous and discrete variables parts, for which the discrete part is time-bin encoded. This scheme is aanalysed in detail with respect to its resilience to experimental imperfections

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Ayi-Yovo, Folly Eli. "Évaluation d’un module électro-optique hybride combinant la photonique sur silicium et sur verre pour des applications de multiplexage en longueur d’onde (WDM)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT046/document.

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Abstract:

La demande sans cesse croissante des besoins des télécommunications a mis en relief les limites intrinsèques de l’électronique. La photonique s’est révélée comme une solution appropriée à ses limitations. STMicroelectronics a développé une plateforme photonique sur silicium dénommée PIC25G permettant une transmission monocanale à 25 Gb/s. Cependant, l’augmentation du débit avec du multiplexage en longueur d’onde (WDM) se heurte à certaines contraintes. La solution suggérée repose sur une approche hybride intégrant la photonique sur silicium et sur verre par échange d’ions développée au laboratoire IMEP LaHC. La solution consiste en un interposeur verre sur lequel est assemblée une puce photonique sur silicium. Les études ont d’abord porté sur les composants de la puce silicium en particulier sur l’optimisation des coupleurs à réseau et les multiplexeurs à base d’interféromètres de Mach Zehnder cascadés. Ensuite, les composants passifs optiques et électriques de l’interposeur verre ont aussi été étudiés et réalisés. La faisabilité d’un couplage optique entre la puce silicium et l’interposeur a été démontrée. Enfin, les structures de tests nécessaires à la validation de la solution proposée ont été étudiées. Ces structures de tests ont permis de transmettre des signaux radiofréquences jusqu’à 40 GHz entre la puce silicium et l’interposeur verre. Une nouvelle approche de fabrication des guides d’onde optiques de l’interposeur a été suggérée et réalisée afin de répondre aux problèmes du procédé de fabrication. A terme, elle permettra d’avoir un module électro-optique pour des applications haut-débit
The ever-increasing demand for telecommunications needs has highlighted the intrinsic limitations of electronics. Photonics has proven to be a suitable solution to its limitations. STMicroelectronics has developed a silicon photonic platform called PIC25G that allows single-channel transmission at 25 Gb/s. The data rate increase with wavelength division multiplexing (WDM) encounter some constraints. The proposed solution is based on a hybrid approach integrating silicon photonics and glass ions exchanged photonics developed at the IMEP-LaHC laboratory. The solution consists of a glass interposer on which a silicon photonics chip is assembled. First, the studies focused on the components of the silicon chip especially on the optimization of grating couplers and (de)-multiplexers based on cascaded Mach Zehnder interferometers. Then, the optical and electrical passive components of the glass interposer were studied and realized. The feasibility of an optical coupling between the silicon chip and the glass interposer has been demonstrated. Finally, the test structures needed to validate the proposed solution were studied. These test structures allowed to transmit radiofrequency signals up to 40 GHz between the silicon chip and the glass interposer. A new approach to realize the optical waveguides of the interposer has been suggested and carried out in order to address the fabrication issues. Ultimately, this approach will provide an electro-optical module for high-speed applications

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Bidaud, Clémentine. "Photostructuration de matériaux nanocomposites à propriétés magnéto-optiques : vers la réalisation de composants pour l'optique intégrée." Thesis, Mulhouse, 2018. http://www.theses.fr/2018MULH2061/document.

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Abstract:

L’objectif principal de ce travail de thèse est de formuler un matériau nanocomposite doté de propriétés magnéto-optiques (MO) et photostructurable pour, in fine, réaliser des dispositifs optiques non-réciproques pouvant être intégrés au sein de puces optiques. Le matériau nanocomposite MO est obtenu en dispersant des nanoparticules magnétiques (NP) de ferrite de cobalt dans une matrice sol-gel d’alcoxydes de silicium et de titane. Les NP confèrent au matériau ses propriétés MO. La formulation du matériau est photostructurable en UV profond (193, 266 nm) sans ajout de photoamorceur et se comporte comme une photo-résine négative. La formulation est flexible en termes de ratio molaire Si/Ti et de dopage en NP pouvant atteindre 20 %vol. La photochimie du matériau en films minces a été étudiée par ellipsométrie spectroscopique, FTIR et spectroscopie UV-visible. Les techniques de photolithographies UV interférométriques et par masques binaires ont permis de réaliser des réseaux périodiques de lignes bien définis et couvrant une large gamme de périodes, de 500 nm à 100 µm. Les propriétés optiques et MO (rotation Faraday) du matériau ont été étudiées. En couches minces, l’indice de réfraction peut être modulé entre 1,4 et 1,7 selon la composition du matériau. Il a été établi que l’ensemble des NP introduites dans le matériau contribuent à la rotation Faraday. Des dispositifs microstructurés ont été réalisés en espace libre et en configuration guidée en se basant sur les dimensionnements opto-géométriques déterminés par des simulations optiques et MO. Leurs caractérisations démontrent l’intérêt de ce matériau et son caractère prometteur pour réaliser des dispositifs intégrés
The main objective of this PhD work is to formulate a nanocomposite material with magneto-optical (MO) properties which is also photostructurable, in order to ultimately create non-reciprocal optical devices that can be integrated into optical chips. The nanocomposite MO material is obtained by homogenously dispersing magnetic nanoparticles (NP) of cobalt ferrite in a sol-gel matrix based on silicon and titanium alkoxides. NP confer the material its MO properties. The material is photostructurable with deep UV wavelengths (193, 266 nm) without any addition of photoinitiator and behaves like a negative photoresist. The formulation is versatile in terms of Si/Ti molar ratio and NP doping, up to 20 %vol. The photochemistry of this material as thin films has been studied by spectroscopic ellipsometry, FTIR and UV-visible spectroscopy. UV photolithography techniques using interferometry setups and binary masks have achieved well-defined periodic lines patterns over a wide range of periods, from 500 nm to 100 microns. The optical and MO (Faraday rotation) properties of the material were studied. In thin layers, the refractive index can be modulated between 1.4 and 1.7 depending on the Si/Ti material stoichiometry and its NP doping. It has been established that all the NP introduced in the material contribute to the Faraday rotation. Micro-structured devices in free space and in guided configuration have been realized using the opto-geometrical features determined using optical and MO simulations. Their characterizations demonstrate the high interest of this material and clearly show its promising character to realize integrated devices

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Asenbeck, Beate Elisabeth. "Advancing Non-Gaussian states and measurements - an experimental test bed for heterogeneous quantum networks." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2024SORUS167.pdf.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la création et la manipulation d'états non gaussiens dans le but de tester les réseaux quantiques hétérogènes émergents. Ces réseaux sont envisagés pour héberger de multiples plateformes physiques, connectées par des lignes de communication optiques. Les états optiques utilisés pour cette communication devront être adaptés à l'encodage de la plateforme physique à laquelle ils sont connectés, ce qui conduit à une variété de stratégies d'encodage possibles. Dans ce travail, nous développons des critères pour tester la qualité des différents encodages et des outils de référence qui garantissent un transfert d'informations fidèle. En outre, nous montrons que plusieurs encodages peuvent être utilisés simultanément dans le même réseau quantique sans perdre leurs propriétés quantiques lors de la conversion. Nous utilisons des oscillateurs paramétriques optiques de haute qualité, produisant des états comprimés monomodes ou bimodes. Grâce à des détecteurs à photons uniques supraconducteurs, nous créons deux encodages optiques différents représentant un système à deux niveaux et un oscillateur harmonique. Le système à deux niveaux correspond à des superpositions d'excitations de nombres de photons, tandis que l'état de l'oscillateur harmonique à des chats de Schrödinger optiques. En créant une intrication entre ces deux encodages différents, il est possible de les utiliser dans des protocoles de réseau. Ces derniers sont intrinsèquement limités par le taux de réussite et la fidélité des mesures de l'état de Bell. Nous présentons une amélioration de la fidélité de l'état de sortie et de la projectivité d'une mesure linéaire tout-optique de l'état de Bell en combinant la détection de photons uniques avec la sélection en quadrature du champ. L'utilisation de l'intrication hybride avec cette mesure hybride de l'état de Bell permet de convertir un qubit d'entrée à deux niveaux en son équivalent en oscillateur harmonique dans une configuration basée sur la téléportation. Après une analyse approfondie des résultats de l'expérience du convertisseur, nous développons un critère pour juger de la non-gaussianité des cohérences quantiques. Ce critère est appliqué à deux systèmes à deux niveaux expérimentaux différents. Enfin, des simulations démontrent qu'une future version de l'expérience pourra comprendre de la génération d'états non gaussiens corrigeables d'erreur. Ce travail encourage l'utilisation de plusieurs encodages dans les réseaux quantiques et fait progresser les méthodes de mesure et de création d'états qui élargissent les capacités des systèmes optiques pour la communication quantique
This thesis focuses on the creation and manipulation of Non-Gaussian states with the goal of testing emerging heterogeneous quantum networks. These networks are envisioned to host multiple physical platforms, that are connected by optical communication lines. The optical states used for this communication will have to be adapted to the encoding of the physical platform they connect to, leading to a variety of possible encoding strategies. In this work, we develop criteria to test the quality of different encodings and benchmark tools that ensure faithful information transfer. Moreover, we show that multiple encodings can simultaneously be used in the same quantum network without losing their quantum properties through conversion. We use high-quality optical parametric oscillators, producing single- or two-mode squeezed states. Together with heralding via superconducting nanowire single-photon detectors, we create two different optical encodings representing a two-level system and a harmonic oscillator. The two-level system corresponds to superpositions of photon-number excitations, while the harmonic oscillator state translates to optical Schrödinger cats. By creating entanglement between those two different encodings, its use in network protocols is possible. Network protocols are intrinsically limited by the success rate and fidelity of Bell-state measurements. We present an improvement in output state fidelity and projectivity of an all-optical linear Bell-state measurement by combining single photon detection with field quadrature selection. Employing hybrid entanglement together with this hybrid Bell-state measurement enables a two-level input qubit to be converted into its harmonic oscillator counterpart in a teleportation-based setup. After thorough analysis of the results of the converter experiment, we develop a criterion to judge the Non-Gaussianity of quantum coherences. This criterion is applied to two different experimental two-level systems. Finally, a stimulative study of the possible generation of error-correctable Non-Gaussian states points the way towards the future of this experiment. This work promotes the use of multiple encodings in quantum networks and advances measurements and state creation methods that expand the capability of optical systems for quantum communication

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Muller, Muriel. "Le phototransistor bipolaire InP/InGaAs comme mélangeur optique/électrique pour conversion vers la bande millimétrique dans le réseau d'accès radio sur fibre." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066445.

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Hamwi, Khawla. "Low Power Design Methodology and Photonics Networks on Chip for Multiprocessor System on Chip." Thesis, Brest, 2013. http://www.theses.fr/2013BRES0029.

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Abstract:

Les systèmes multiprocesseurs sur puce (MPSoC)s sont fortement émergent comme principaux composants dans les systèmes embarqués à hautes performances. La principale complexité dans la conception et l’implémentation des MPSoC est la communication entre les cœurs. Les réseaux sur puce (NoC) sont considérés comme la solution pour cet effet. ITRS prédit que des centaines de cœurs seront utilisées dans la génération future de système sur puce (SoC), ce qui va donc augmenter les coûts de l’évolutivité, de bande passante et de l’implémentation des réseaux sur puce (NoC)s. Ces problèmes sont présents dans diverses tendances technologiques dans le domaine des semiconducteurs et de la photonique. Cette thèse préconise l'utilisation de la synthèse NoC comme l'approche la plus appropriée pour exploiter ces tendances technologiques et rattraper les exigences des applications. A partir de plusieurs méthodologies de conception basées sur la technologie FPGA et des techniques d'estimation basse énergie (HLS) pour plusieurs IPs, nous proposons une implémentation ASIC basée sur la technologie 3D Tezzaron. Multi-FPGA technologie est utilisée pour valider la conception MPSoC avec 64 processeurs Butterfly NoC. La synthèse NoC est basée sur le regroupement de maîtres et d’esclaves générant des architectures asymétriques avec un soutien approprié pour les demandes très haut débit par optique NoC (ONoC), tandis que les demandes de bande passante inférieure sont traitées par électronique NoC. Une programmation linéaire est proposée comme une solution pour la synthèse NoC
Multiprocessor systems on chip (MPSoC)s are strongly emerging as main components in high performance embedded systems. Several challenges can be determined in MPSoC design like the challenge which comes from interconnect infrastructure. Network-on-Chip (NOC) with multiple constraints to be satisfied is a promising solution for these challenges. ITRS predicts that hundreds of cores will be used in future generation system on chip (SoC) and thus raises the issue of scalability, bandwidth and implementation costs for NoCs. These issues are raised within the various technological trends in semiconductors and photonics. This PhD thesis advocates the use of NoC synthesis as the most appropriate approach to exploit these technological trends catch up with the applications requirements. Starting with several design methodologies based on FPGA technology and low power estimation techniques (HLS) for several IPs, we propose an ASIC implementation based on 3D Tezzaron technology. Multi-FPGA technology is used to validate MPSoC design with up to 64 processors with Butterfly NoC. NoC synthesis is based on a clustering of masters and slaves generating asymmetric architectures with appropriate support for very high bandwidth requests through Optical NoC (ONoC) while lower bandwidth requests are processed by electronic NoC. A linear programming is proposed as a solution to the NoC synthesis

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Jabbour, J. "Synthèse et caractérisation d'un matériau hybride organique inorganique à base d'un époxysilane : Application à la réalisation de circuits photoniques." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00329455.

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Abstract:

Les matériaux hybrides organiques-inorganiques sont largement utilisés en optique intégrée. La réalisation de circuits photoniques sur ce type de matériaux est faite en créant une polymérisation de la partie organique, notamment par écriture laser. La partie inorganique permettant de former le réseau minéral est synthétisé par hydrolyse et condensation (procédé sol-gel). Des travaux antérieurs ont montré l'efficacité d'une composition basée sur un mélange de Methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAPTMS) et de propoxyde de Zirconium. La polymérisation de la partie organique du MAPTMS est de type radicalaire. Son principal inconvénient est son inhibition en présence d'oxygène. L'objectif principal de ce travail est donc de pallier à cet inconvénient par le développement d'une nouvelle génération de matériaux hybrides photopolymérisables. Notre choix s'est porté sur un matériau hybride dont la polymérisation de la partie organique se fait non plus par voie radicalaire mais par voie cationique. Ce type de matériau possède l'avantage supplémentaire d'une plus grande simplicité de synthèse et donc d'une meilleur reproductibilité des propriétés finales. Le précurseur choisi est le 2-(3,4 epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane) ou EETMOS. Il possède un groupement de type epoxy connu pour permettre une meilleure adhérence sur de nombreux substrats (silicium, verre, plastique?). Parallèlement, nous avons cherché à améliorer la résolution de l'écriture laser dans la conception des circuits. Pour cela, nous avons diminué la longueur d'onde du laser utilisé de 365 à 262 nm. Ceci nous a conduit au choix d'un amorceur spécifique de polymérisation. Le travail est centré sur l'étude des performances du matériau dans le proche Infrarouge et particulièrement dans les fenêtres optiques des télécommunications (1,3 et 1,55 µm). La transmission optique autour de ces longueurs d?onde est limitée par les groupements OH créés durant la synthèse du matériau et dont la conséquence est d?engendrer une atténuation de l?intensité du rayonnement lors de la propagation de la lumière dans le matériau. Afin d'optimiser le matériau, une étude structurale a été réalisée depuis la synthèse du sol jusqu'à l'obtention des dépôts et enfin l'intégration du matériau dans une structure guidante.

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Posada, Parra Jorge Ivan. "Optimisation d'un procédé hybride de co-pulvérisation/évaporation pour l'obtention de cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066057/document.

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Abstract:

Les cellules solaires en couches minces à base d'absorbeurs de type Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) représentent une technologie d'avenir à haut rendement de conversion d'énergie. Plusieurs techniques sont utilisées pour synthétiser le CIGS. La pulvérisation cathodique réactive est une technique de dépôt adaptée aux grandes surfaces offrant la possibilité d'effectuer un scale-up industriel. L'objectif de ce travail est de développer et d'optimiser un procédé alternatif hybride de co-pulvérisation/évaporation pour la synthèse du composé CIGS. Pour répondre à cet objectif, différentes études ont été réalisées afin d'assurer le contrôle des différents paramètres de dépôt. Dans un premier temps, la phase plasma a été étudiée à l'aide de la spectroscopie d'émission optique pour pouvoir établir des corrélations entre la composition des couches déposées et les espèces présentes dans le plasma. Ceci a permis d'établir des courbes d'étalonnage et de suivi in-situ de la composition et l'homogénéité de l'épaisseur des couches déposées, ainsi que de déterminer l'existence de différentes modes de pulvérisation, reliés à la température appliquée pour l'évaporation du sélénium. Dans un deuxième temps, différents absorbeurs de CIGS ont été synthétisés à partir du procédé hybride développé. Ces absorbeurs ont été déposés en une et en trois étapes pour analyser l'influence des gradients de composition sur leurs propriétés morphologiques, structurales et optoélectroniques. Un absorbeur de CIGS avec un rendement de conversion maximum de 10,4 % a été fabriqué à partir d'une séquence de dépôt en une étape. Un rendement de 9,4 % a été obtenu avec une séquence dépôt en trois étapes
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells are a very promising technology for high efficiency energy conversion. Several techniques are used to synthesize CIGS absorbers. Magnetron reactive sputtering is an attractive deposition technique for depositing CIGS absorbers because of its potential for providing uniform coatings over large areas, thus offering the possibility for more competitive industrial scale-up. The objective of this work is to develop and optimize a hybrid alternative co-sputtering/evaporation CIGS deposition process. To meet this goal, various studies have been conducted to ensure control of the various deposition parameters. Initially, plasma was studied with Optical Emission Spectroscopy in order to establish correlations between plasma species and thin film composition, structure and morphology. This has allowed to establish in-situ calibration curves for monitoring the deposited layers composition and their homogeneity, and to determine the existence of different sputtering modes, linked to the selenium evaporation temperature. Then, different CIGS absorbers were synthesized with the stabilized hybrid process. These absorbers were deposited in one and three stages to analyze the influence of composition gradients on their morphological, structural and optoelectronic properties. A CIGS absorber giving a maximum conversion efficiency of 10.4 % was fabricated with a one step process. A 9.3 % efficiency solar cell was obtained with a three-stage deposition process

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Bouchonville, Nicolas. "Nouveau nano-matériau hybride – nanocristaux de CdSe/ZnS couplés à la bactériorhodopsine – pour des applications en optoélectronique et en biologie : élaboration et caractérisations structurale et optique." Thesis, Reims, 2011. http://www.theses.fr/2011REIMS017/document.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l’élaboration et à la caractérisation d’un nouveau matériau hybride présentant des propriétés de transfert d’énergie, à base de la protéine photochromique bactériorhodopsine (bR) acceptrice d’énergie et de boites quantiques (QDs) de CdSe/ZnS fluorescentes donneuses d’énergie. Le but est d’essayer d’améliorer et d’utiliser les propriétés photochromiques et photochimiques de la bR en utilisant un transfert d’énergie par résonancede Förster (FRET) qui peut exister avec des QDs semiconductrices. Ce nouveau matériau hybride pourrait servir dans divers domaines, tels que des commutateurs optiques ou lescellules photovoltaïques.Les propriétés physiques d’un tel composé et son efficacité dépendant fortement de sa structure, ce travail à consister à élaborer le complexe bR/QD et à le caractériser par microscopie à force atomique (AFM) et par spectrométries optiques (fluorescence,absorption) afin de mettre en évidence un éventuel effet FRET entre bR/QDs. Nous avons montré qu’en modifiant la charge de surface des QDs nous pouvions optimiser l’efficacité duFRET. Cet effet provient d’une modification des forces électrostatiques entraînant un arrangement des QDs différent à la surface des membranes en fonction de leur charge de surface. En renforçant la liaison bR/QD à l’aide de biotine et de streptavidine, nous avons atteint une efficacité maximale de FRET de 80 %.Lors de nombreuses expériences que nous avons menées, nous avons montré parAFM et dichroïsme circulaire que la présence de QDs accélère fortement le processus de monomérisation de la bR par du détergent ce qui pourrait avoir des applications en biologie
In this work, we built and characterized a new hybrid material with energy transfer properties made from photochromic protein Bacteriorhodopsin (bR) which is the energy acceptor and CdSe/ZnS fluorescent quantum dots (QDs) which are the energy donor. Our aim was to improve the photochromic and photo-physical bR properties by using a Förster resonance energy transfer (FRET) which should exist in presence of semiconductor QDs. This new hybrid material should have applications in many fields such as optical switching or photovoltaics.Since optical properties and efficiency of such a material are highly dependent of its structure, our work was to develop and characterize bR/QD complex by atomic force microscopy (AFM) and optical spectrometries (fluorescence, absorption) in order to demonstrate FRET between bR and QDs. By tuning QDs surface charges, we proved that we were able to optimize FRET, by optimization of the electrostatic interactions between bR and QDs. This effect was due to a better organization of QDs on the membrane surface when interactions were optimized. We also showed that when QD and bR are linked by biotin streptavidin link they revealed the maximum FRET efficiency of 80 %.During all these experiments, we showed that QDs could induce a quicker detergent monomerization of bR. This is supported by AFM images and circular dichroïsm measurements. This effect should find applications in biology

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Soua, Mahmoud. "Extraction hybride et description structurelle de caractères pour une reconnaissance efficace de texte dans les documents hétérogènes scannés : Méthodes et Algorithmes parallèles." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1069/document.

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Abstract:

La Reconnaissance Optique de Caractères (OCR) est un processus qui convertit les images textuelles en documents textes éditables. De nos jours, ces systèmes sont largement utilisés dans les applications de dématérialisation tels que le tri de courriers, la gestion de factures, etc. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse est de proposer un système OCR qui assure un meilleur compromis entre le taux de reconnaissance et la vitesse de traitement ce qui permet de faire une dématérialisation de documents fiable et temps réel. Pour assurer sa reconnaissance, le texte est d'abord extrait à partir de l'arrière-plan. Ensuite, il est segmenté en caractères disjoints qui seront décrits ultérieurement en se basant sur leurs caractéristiques structurelles. Finalement, les caractères sont reconnus suite à la mise en correspondance de leurs descripteurs avec ceux d'une base prédéfinie. L'extraction du texte, reste difficile dans les documents hétérogènes scannés avec un arrière-plan complexe et bruité où le texte risque d'être confondu avec un fond texturé/varié en couleurs ou distordu à cause du bruit de la numérisation. D'autre part, la description des caractères, extraits et segmentés, se montre souvent complexe (calcul de transformations géométriques, utilisation d'un grand nombre de caractéristiques) ou peu discriminante si les caractéristiques des caractères choisies sont sensibles à la variation de l'échelle, de la fonte, de style, etc. Pour ceci, nous adaptons la binarisation au type de documents hétérogènes scannés. Nous assurons également une description hautement discriminante entre les caractères se basant sur l'étude de la structure des caractères selon leurs projections horizontale et verticale dans l'espace. Pour assurer un traitement temps réel, nous parallélisons les algorithmes développés sur la plateforme du processeur graphique (GPU). Nos principales contributions dans notre système OCR proposé sont comme suit :Une nouvelle méthode d'extraction de texte à partir des documents hétérogènes scannés incluant des régions de texte avec un fond complexe ou homogène. Dans cette méthode, un processus d'analyse d’image est employé suivi d’une classification des régions du document en régions d’images (texte avec un fond complexe) et de textes (texte avec un fond homogène). Pour les régions de texte on extrait l'information textuelle en utilisant une méthode de classification hybride basée sur l'algorithme Kmeans (CHK) que nous avons développé. Les régions d'images sont améliorées avec une Correction Gamma (CG) avant d'appliquer CHK. Les résultats obtenus d'expérimentations, montrent que notre méthode d'extraction de texte permet d'attendre un taux de reconnaissance de caractères de 98,5% sur des documents hétérogènes scannés.Un Descripteur de Caractère Unifié basé sur l'étude de la structure des caractères. Il emploie un nombre suffisant de caractéristiques issues de l'unification des descripteurs de la projection horizontale et verticale des caractères réalisantune discrimination plus efficace. L'avantage de ce descripteur est à la fois sa haute performance et sa simplicité en termes de calcul. Il supporte la reconnaissance des reconnaissance de caractère de 100% pour une fonte et une taille données.Une parallélisation du système de reconnaissance de caractères. Le processeur graphique GPU a été employé comme une plateforme de parallélisation. Flexible et puissante, cette architecture offre une solution efficace pour l'accélération des algorithmesde traitement intensif d'images. Notre mise en oeuvre, combine les stratégies de parallélisation à fins et gros grains pour accélérer les étapes de la chaine OCR. En outre, les coûts de communication CPU-GPU sont évités et une bonne gestion mémoire est assurée. L'efficacité de notre mise en oeuvre est validée par une expérimentation approfondie
The Optical Character Recognition (OCR) is a process that converts text images into editable text documents. Today, these systems are widely used in the dematerialization applications such as mail sorting, bill management, etc. In this context, the aim of this thesis is to propose an OCR system that provides a better compromise between recognition rate and processing speed which allows to give a reliable and a real time documents dematerialization. To ensure its recognition, the text is firstly extracted from the background. Then, it is segmented into disjoint characters that are described based on their structural characteristics. Finally, the characters are recognized when comparing their descriptors with a predefined ones.The text extraction, based on binarization methods remains difficult in heterogeneous and scanned documents with a complex and noisy background where the text may be confused with a textured background or because of the noise. On the other hand, the description of characters, and the extraction of segments, are often complex using calculation of geometricaltransformations, polygon, including a large number of characteristics or gives low discrimination if the characteristics of the selected type are sensitive to variation of scale, style, etc. For this, we adapt our algorithms to the type of heterogeneous and scanned documents. We also provide a high discriminatiobn between characters that descriptionis based on the study of the structure of the characters according to their horizontal and vertical projections. To ensure real-time processing, we parallelise algorithms developed on the graphics processor (GPU). Our main contributions in our proposed OCR system are as follows:A new binarisation method for heterogeneous and scanned documents including text regions with complex or homogeneous background. In this method, an image analysis process is used followed by a classification of the document areas into images (text with a complex background) and text (text with a homogeneous background). For text regions is performed text extraction using a hybrid method based on classification algorithm Kmeans (CHK) that we have developed for this aim. This method combines local and global approaches. It improves the quality of separation text/background, while minimizing the amount of distortion for text extraction from the scanned document and noisy because of the process of digitization. The image areas are improved with Gamma Correction (CG) before applying HBK. According to our experiment, our text extraction method gives 98% of character recognition rate on heterogeneous scanned documents.A Unified Character Descriptor based on the study of the character structure. It employs a sufficient number of characteristics resulting from the unification of the descriptors of the horizontal and vertical projection of the characters for efficient discrimination. The advantage of this descriptor is both on its high performance and its simple computation. It supports the recognition of alphanumeric and multiscale characters. The proposed descriptor provides a character recognition 100% for a given Face-type and Font-size.Parallelization of the proposed character recognition system. The GPU graphics processor has been used as a platform of parallelization. Flexible and powerful, this architecture provides an effective solution for accelerating intensive image processing algorithms. Our implementation, combines coarse/fine-grained parallelization strategies to speed up the steps of the OCR chain. In addition, the CPU-GPU communication overheads are avoided and a good memory management is assured. The effectiveness of our implementation is validated through extensive experiments

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Beaudin, Guillaume. "Nouvelles technologies de fabrication associées aux composants photoniques hybrides." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1480.

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Abstract:

Afin de rendre les télécommunications optiques disponibles au plus grand nombre, le rapport coût/fonctions entrainé par la production de composants photoniques doit être fortement réduit. Or, un procédé permet de repousser les limites des dispositifs classiques basés sur un seul matériau. Il s'agit de l'intégration hybride. Cette technique fait intervenir deux échantillons ou plus pour optimiser les composants. C'est pourquoi ce projet de maîtrise s'est concentré sur le développement de nouvelles technologies de fabrication pouvant appuyer l'hybridation. En fait, ce document aborde le sujet à partir des trois directions suivantes: Direction 1: Collage moléculaire basse température à base de titane oxydé par plasma. Dans ce premier cas, le but est d'obtenir des collages moléculaires dont la forte adhésion permet de faire de l'intégration hybride en dessous de 300 [degrés Celsius]. Pour y arriver, une couche intermédiaire de titane oxydé par plasma est utilisée. Cela rend possible le collage d'échantillons de petites tailles, de matériaux différents et possédants des microstructures. Direction 2: Intégration de réseaux de Bragg verticaux dans des circuits planaires optiques. Dans ce second cas, le but est d'intégrer des réseaux de Bragg verticaux sur des branches de jonctions"Y" grâce à une lithographie mixte (photolithographie et électrolithographie combinés). Cela rend possible l'étude de dispositifs non disponibles commercialement. Direction 3: Coupleur SU-8/Silicium à faibles pertes. Dans ce dernier cas, le but est de faire le prototypage rapide de coupleurs dont les simulations prédisent une grande efficacité de couplages (>75%). Ces composants tirent profit de la plateforme silicium-sur-isolant (SOI ) et d'une photorésine, la SU-8. Cela rend possible la fabrication et le test de la première génération de ces coupleurs. L'ensemble de ces travaux ouvre la voie à des projets de microfabrication de dispositifs photoniques hybride complets et fonctionnels à l'Université de Sherbrooke.

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Nafa, Malik. "Spectroscopie DRASC en régime hybride fs/ps à haute cadence (kHz) appliquée à la thermométrie des gaz." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD001/document.

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Abstract:

L'utilisation de techniques de spectroscopie cohérente comme la diffusion Raman anti-Stokes cohérente (DRASC) sont communément utilisées pour l'analyse quantitative de milieux réactifs.Dans le cadre des progrès récents des sources lasers et des détecteurs, ce travail de thèse propose une adaptation de la technique de mesure de température au régime des impulsions ultra-courtes (femtoseconde, picoseconde) à haute cadence.Le développement d'un dispositif expérimental de DRASC en régime hybride fs/ps utilisant un laser femtoseconde et un réseau de Bragg en volume a permis de générer une impulsion de sonde de 30 ps. Dans la configuration choisie pour ce travail, la résolution spectrale est de 0,7 cm-1, ce qui réprésente l'état de l'art. Ce dispositif est appliqué à la spectroscopie ro-vibrationnelle de plusieurs espèces moléculaires.Pour décrire l'interaction dans ce régime temporel, un modèle de simulation des spectres DRASC est implémenté. Cette modélisation prend notamment en compte le profil en amplitude et phase de la sonde ainsi que son retard par rapport à l'excitation femtoseconde. L'influence des collisions moléculaires est discutée dans le cadre du régime hybride.Les ajustements des spectres calculés sur des spectres expérimentaux enregistrés dans l'air ambiant et dans une flamme de prémélange CH4/air, permettent de valider la modélisation proposée dans ce travail. En particulier, la température est mesurée à froid et à chaud à pression atmosphérique, avec une précision comparable à l'état de l'art dans le régime hybride fs/ps.Ce travail permet d'obtenir des résultats probants, et de valider la pertinence du montage développé pour la thermométrie. Fort de ces résultats, des applications en chambre de combustion réelles sont envisagées à court terme à l'ONERA, notamment par l'extrapolation du modèle à haute pression
Coherent spectroscopy such as Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) is commonly used for the study of reactive media.Following the recent progress encountered in laser sources and detectors, this thesis work proposes an adaptation of the technique for temperature measurements that exploits the ultra-short pulse regime (femtosecond, picosecond) to operate at high repetition-rate.The developed hybrid fs/ps-CARS setup delivers a 30-ps probe pulse using a femtosecond laser source and a Volume Bragg Grating. The obtained spectral resolution is 0,7 cm-1, which represents, within this pulse generation framework, the state of the art. This setup is applied to ro-vibrational spectroscopy of several molecular species.The interaction in the hybrid regime is described through a CARS simulation model that has been implemented. The modelling takes into account both the amplitude and the phase profiles of the probe pulse, and its delay to the femtosecond excitation. Influence of molecular collisions in the hybrid regime is also discussed.This modelling has been validated by fitting calculated spectra on experimental spectra recorded in ambient air, and in a premixed CH4/air flame. Temperature has been then measured at atmospheric pressure in these media. The precision is similar to the hybrid fs/ps-CARS thermometry state of the art.This work validates our N2 thermometry approach based on both the developed CARS setup and simulation model. Short term perspectives of this work are measurements on real combustion chambers at ONERA, by extrapolating our simulation model at high pressure

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Posada, Parra Jorge Ivan. "Optimisation d'un procédé hybride de co-pulvérisation/évaporation pour l'obtention de cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066057.

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Abstract:

Les cellules solaires en couches minces à base d'absorbeurs de type Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) représentent une technologie d'avenir à haut rendement de conversion d'énergie. Plusieurs techniques sont utilisées pour synthétiser le CIGS. La pulvérisation cathodique réactive est une technique de dépôt adaptée aux grandes surfaces offrant la possibilité d'effectuer un scale-up industriel. L'objectif de ce travail est de développer et d'optimiser un procédé alternatif hybride de co-pulvérisation/évaporation pour la synthèse du composé CIGS. Pour répondre à cet objectif, différentes études ont été réalisées afin d'assurer le contrôle des différents paramètres de dépôt. Dans un premier temps, la phase plasma a été étudiée à l'aide de la spectroscopie d'émission optique pour pouvoir établir des corrélations entre la composition des couches déposées et les espèces présentes dans le plasma. Ceci a permis d'établir des courbes d'étalonnage et de suivi in-situ de la composition et l'homogénéité de l'épaisseur des couches déposées, ainsi que de déterminer l'existence de différentes modes de pulvérisation, reliés à la température appliquée pour l'évaporation du sélénium. Dans un deuxième temps, différents absorbeurs de CIGS ont été synthétisés à partir du procédé hybride développé. Ces absorbeurs ont été déposés en une et en trois étapes pour analyser l'influence des gradients de composition sur leurs propriétés morphologiques, structurales et optoélectroniques. Un absorbeur de CIGS avec un rendement de conversion maximum de 10,4 % a été fabriqué à partir d'une séquence de dépôt en une étape. Un rendement de 9,4 % a été obtenu avec une séquence dépôt en trois étapes
Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells are a very promising technology for high efficiency energy conversion. Several techniques are used to synthesize CIGS absorbers. Magnetron reactive sputtering is an attractive deposition technique for depositing CIGS absorbers because of its potential for providing uniform coatings over large areas, thus offering the possibility for more competitive industrial scale-up. The objective of this work is to develop and optimize a hybrid alternative co-sputtering/evaporation CIGS deposition process. To meet this goal, various studies have been conducted to ensure control of the various deposition parameters. Initially, plasma was studied with Optical Emission Spectroscopy in order to establish correlations between plasma species and thin film composition, structure and morphology. This has allowed to establish in-situ calibration curves for monitoring the deposited layers composition and their homogeneity, and to determine the existence of different sputtering modes, linked to the selenium evaporation temperature. Then, different CIGS absorbers were synthesized with the stabilized hybrid process. These absorbers were deposited in one and three stages to analyze the influence of composition gradients on their morphological, structural and optoelectronic properties. A CIGS absorber giving a maximum conversion efficiency of 10.4 % was fabricated with a one step process. A 9.3 % efficiency solar cell was obtained with a three-stage deposition process

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Diaz, Frédéric. "Systeme d'imagerie hybride par codage de pupille." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624387.

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Abstract:

De nouveaux concepts d'imagerie permettent aux systèmes optiques d'être plus compacts et plus performants. Parmi ces nouvelles techniques, les systèmes d'imagerie hybrides par codage de pupille allient un système optique comprenant un masque de phase et un traitement numérique. La fonction de phase implantée sur le masque rend l'image insensible à un défaut du système optique, qui peut être une aberration ou de la défocalisation. Cet avantage est obtenu au prix d'une déformation connue de l'image qui est ensuite corrigée par un traitement numérique.L'étude des propriétés de ces systèmes a été effectuée en cherchant à augmenter la profondeur de champ d'un système d'imagerie. Un gain sur ce paramètre permet déjà d'envisager le relâchement de contraintes de conception optique telles que la courbure de champ, la défocalisation thermique, le chromatisme... Dans ces techniques d'imagerie, la prise en compte du bruit du capteur constitue l'un des paramètres critiques pour le choix et l'utilisation de méthodes de traitement d'image.Les travaux menés durant cette thèse ont permis de proposer une approche originale de conception conjointe de la fonction de phase du masque et de l'algorithme de restauration d'image. Celle-ci est basée sur un critère de rapport signal à bruit de l'image finale. Contrairement aux approches connues, ce critère montre qu'il n'est pas nécessaire d'obtenir une stricte invariance de la fonction de transfert du système optique. Les paramètres des fonctions de phase optimisés grâce à ce critère sont sensiblement différents de ceux usuellement proposés et conduisent à une amélioration significative de la qualité de l'image.Cette approche de conception optique a été validée expérimentalement sur une caméra thermique non refroidie. Un masque de phase binaire qui a été mis en œuvre en association avec un traitement numérique temps réel implémenté sur une carte GPU a permis d'augmenter la profondeur de champ de cette caméra d'un facteur 3. Compte-tenu du niveau de bruit important introduit par l'utilisation d'un capteur bolométrique, la bonne qualité des images obtenues après traitement démontre l'intérêt de l'approche de conception conjointe appliquée à l'imagerie hybride par codage de pupille.

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Garrot, Damien. "Etude par microscopie en champ proche des phénomènes de migration de matière photo-induite dans les matériaux photochromiques." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112046.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'étudier les phénomènes de déformation photo-induite de matière dans les films minces polymères incorporant des molécules d'azobenzène. Cette étude s'appuie sur une expérience originale qui consiste à observer in-situ la cinétique de formation d'un réseau de surface sous illumination du film photochromique par une figure d'interférence. L'observation est basée sur l'utilisation de techniques couplées de microscopie à sonde locale qui permettent de corréler la morphologie photo-induite et la distribution du champ électromagnétique avec une résolution très inférieure au pas du réseau. Cette étude, menée en fonction de la polarisation de la lumière et de l'épaisseur des films, démontre qu'au moins quatre mécanismes microscopiques interviennent dans la déformation photo-induite des azo-polymères : la réorientation optique des photochromes, la réorganisation locale de la matrice, le transport dirigé de matière, le photo-blanchiment. La contribution de ces différents mécanismes est plus particulièrement révélée par l'existence de deux phénomènes observés pour la première fois. D'une part, la cinétique de déformation présente une transition entre deux régimes, l'un, au temps court, en phase avec l'excitation lumineuse et l'autre, au temps long, en opposition de phase. D'autre part, la morphologie des réseaux photo-induits dépend de façon spectaculaire de l'épaisseur des couches. L'ensemble des résultats obtenus apporte un nouvel éclairage sur certaines observations expérimentales antérieures, parfois contradictoires, notamment sur la différence entre les réponses d'un même matériau à une excitation optique en champ proche et champ lointain
The main goal of this PhD work is to study photo-induced matter deformation phenomena in thin polymeric film containing azobenzene moieties. This study is based on the in-situ observation of surface relief gratings kinetic of formation under illumination by an interference pattern. The observation relies on a coupled microscopy technique, allowing to correlate photo-induced morphology with the electromagnetic field distribution, with a resolution better than the lattice pitch. The study as a function of the light polarisation and of the film thickness shows that four microscopic mechanisms are involved in the photo-induced deformation of the azo-polymer: the optical reorientation of chromophore, the local reorganization of the matrix, oriented matter transport and the photobleaching. The contribution of these different mechanisms is evidenced by two phenomena observed for the first time. First, the kinetic of deformation presents a transition between two regimes, one, at short time, in phase with the light excitation, the other, at longer time, in opposition of phase. Second, the morphology of the induced relief grating depends strongly on the film thickness. This PhD work shed light on previous and somehow contradictory results, in particular in term of response of azo-polymer films at an excitation in near filed and far field optics

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Morin, Olivier. "Mesures et états non-gaussiens en information quantique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066655.

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Abstract:

Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à une catégorie spécifique d'états quantiques de la lumière : les états non-gaussiens. Ces états ont la particularité de présenter des fonctions de Wigner à valeurs négatives. Cette propriété est indispensable pour réaliser des opérations de calcul quantique mais trouve aussi des applications variées en communication quantique ou métrologie par exemple. Différentes stratégies peuvent être utilisées pour générer de tels états. Ici, les ressources initiales sont des états dit gaussiens produits par des oscillateurs paramétriques optiques en régime continu (i.e. vide comprimé bi-mode et mono-mode). Le caractère non-gaussien ne peut être obtenu que par des phénomènes non-linéaires (hamiltonien sur-quadratique). Dans notre cas, la non-linéarité est induite par des mesures basées sur le comptage de photon (aussi appelées mesures non-gaussiennes). Cette étude est principalement divisée en deux parties. Tout d'abord, la génération d'états non-classiques correspondants à deux types d'encodages de qubits : le photon unique, utilisé en information quantique dite à variables discrètes, et la superposition d'états cohérents (chat de Schrödinger optique), utilisée en information quantique dite à variables continues. Ces états ont ensuite été utilisés pour mettre en \oe{}uvre deux protocoles d'information quantique. Le premier porte sur un témoin d'intrication en photon unique, l'autre sur la génération d'intrication entre deux types d'encodages (aussi appelée intrication hybride).

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Ftaich, Bouchra. "Aide à la conception et à la caractérisation expérimentale de composants optoélectroniques pour les interfaces RF-Optique à très haut débit : Optimisation du packaging associé par une approche hybride électromagnétique-circuit." Limoges, 2010. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4a54c9a0-56d1-4253-bacc-fab31eba0b72/blobholder:0/2010LIMO4019.pdf.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont porté : En première partie sur des études électromagnétiques appliquées à un modulateur électrooptique puis un dispositif Laser Modulateur Intégré. Celles-ci apportent tout d’abord une aide à la conception d’un modulateur électro-optique «QPSK de type Mach Zehnder–coupe Z» avec son entourage. Puis elles concernent l’optimisation de l’intégration du composant EML (Electroabsorption Modulated Laser) par report flip-chip sur un substrat d’accueil, dans une bande de fréquence allant jusqu’à 100GHz, en utilisant l’approche hybride qui couple la simulation électromagnétique au circuit. En seconde partie, sur la caractérisation d’un amplificateur à semi-conducteur suivi d'un modulateur à électro-absorption fonctionnant en réflexion «RMEA-SOA» utilisé dans le contexte du réseau d’accès. Des tests ont d’abord été effectués en utilisant des signaux OOK-NRZ puis dans un contexte de convergence RF/optique au travers de l’étude d’une transmission d’un signal WiMAX sur fibre
This work is focused : In first part on electromagnetic studies applied to an electro-optical modulator then to an Integrated Modulating Laser device. These simulations give an help to the design of an electro-optical modulator « QPSK of the type Mach Zehnder - cut Z» with its entourage. Then they concern, the optimization of the integration of device EML (Electro-absorption Modulated Laser) by reporting flip-chip mounted onto a reception substrate of frequency band going up to 100GHz, by using the hybrid approach (by coupling the electromagnetic simulation and circuit). In second part, on the characterization of a semiconductor optical amplifier coupled with an electro-absorption modulator functioning in reflexion (RMEA-SOA) used in the context of access network. Tests were initially carried out by using signals OOK-NRZ then in a context of RF/optique convergence through the study of a transmission of a WiMAX signal on fibre

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Motaweh, Tammam. "Modélisation et validation expérimentale de nouvelles structures SOA large bande et de techniques d'élargissement de la bande passante optique." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0117/document.

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Abstract:

L’amplification optique large bande à base de SOA est devenue indispensable pour la montée en débit des systèmes de transmissions optiques et pour pouvoir exploiter au mieux la bande optique des fibres optiques. Ce travail présente une étude théorique et expérimentale d’un SOA large bande passante développé par Alcatel Thales III-V Lab dans le cadre des projets ANR AROME et UltraWIDE. Dans cette thèse, nous avons d’abord effectué une modélisation semi-phénoménologique du gain matériau et du coefficient de gain d’une structure à base de multi-puits quantiques avec un nombre réduit de paramètres. L’intégration de notre modèle dans un modèle de SOA déjà développé au laboratoire a montré son efficacité pour restituer quantitativement le comportement statiques (gain, facteur de bruit) des nouvelles structures SOA large bande sur une large plage de longueurs d’onde (> 110 nm), de courants d’alimentation et de puissances optiques. A l’aide de ce modèle, nous avons étudié l’influence de la structure du SOA sur la bande passante pour un gain cible en jouant sur la longueur, le nombre d’électrode et le courant d’alimentation du SOA. Nous avons mis en évidence qu’une structure bi-électrodes n’apportait pas d’amélioration de la bande passante optimisée par rapport au cas mono-électrode. En revanche, la structure bi-électrode permet d’optimiser la puissance de saturation et le facteur de bruit du SOA, sans sacrifier ni le gain maximal ni la bande passante optique. Nous avons aussi montré que, pour ce type de composants, une augmentation de la puissance optique injectée pouvait être compensée par une augmentation du courant d’alimentation pour maintenir une large bande passante optique. Nous avons également mis en place deux techniques d’élargissement de la bande passante optique de SOA à large bande. La première technique est fondée sur le filtrage en réflexion spectralement sélectif (ESOA). Le dispositif expérimental a permis d’amplifier simultanément 8 canaux CWDM dans une bande passante (définie à −1 dB) de 140 nm. La deuxième technique, basée sur un amplificateur hybride Raman-SOA, a fourni une bande passante optique (définie à −1 dB) de 89 nm avec un gain de 17 dB. Nous avons ainsi pu réaliser une transmission simultanée de 5 canaux CWDM allant jusqu’à 10 Gb/s sur 100 km
SOA-based optical amplification became crucial for increasing optical system capacity and to benefit from the broad bandwidth of optical fibers. In this work we present both theoretical and experimental studies for a new broadband SOA developed by Alcatel Thales III-V lab in the framework of AROME and UltraWIDE ANR projects.We developed firstly a semi-phenomenological model for both the material gain and the gain coefficient of a multi-quantum well -based SOA structure with a reduced set of parameters. This material gain model has been integrated in an existing SOA model and proved its performance in reproducing steady state behavior of this new broadband SOA (gain and noise figure) for a wide range of wavelengths, input powers and bias currents. Thanks to this model, we studied the influence of the SOA geometrical structure on the optical bandwidth for a given target gain, by varying length, number of electrodes and bias current. We showed that two-electrode SOA structures do not provide any improvement of the bandwidth compared to the one-electrode case. However, the two-electrode structure allows the optimization of both the SOA saturation power and the noise figure, without sacrificing neither the maximum gain nor the optical bandwidth. We have also shown that for this kind of component, an increase in the injected optical power could be compensated by an increase in the supply current to maintain a wide optical bandwidth.We have also investigated two techniques to widen the optical bandwidth of our broadband SOA. The first one is based on a modification of the SOA structure by introducing a selective reflection filter (ESOA). Its experimental implementation allowed the amplification of an 8-CWDM-channel comb in a bandwidth (defined at -1 dB) of 140 nm. The second one, based on a hybrid Raman-SOA amplifier, provided an optical bandwidth (defined at -1 dB) of 89 nm with a gain of 17 dB. With this last technique, we were able to achieve a 5-CWDM-channel comb transmission up to 10 Gb/s over 100 km

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Hamwi, Khawla. "Low Power Design Methodology and Photonics Networks on Chip for Multiprocessor System on Chip." Electronic Thesis or Diss., Brest, 2013. http://www.theses.fr/2013BRES0029.

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Abstract:

Les systèmes multiprocesseurs sur puce (MPSoC)s sont fortement émergent comme principaux composants dans les systèmes embarqués à hautes performances. La principale complexité dans la conception et l’implémentation des MPSoC est la communication entre les cœurs. Les réseaux sur puce (NoC) sont considérés comme la solution pour cet effet. ITRS prédit que des centaines de cœurs seront utilisées dans la génération future de système sur puce (SoC), ce qui va donc augmenter les coûts de l’évolutivité, de bande passante et de l’implémentation des réseaux sur puce (NoC)s. Ces problèmes sont présents dans diverses tendances technologiques dans le domaine des semiconducteurs et de la photonique. Cette thèse préconise l'utilisation de la synthèse NoC comme l'approche la plus appropriée pour exploiter ces tendances technologiques et rattraper les exigences des applications. A partir de plusieurs méthodologies de conception basées sur la technologie FPGA et des techniques d'estimation basse énergie (HLS) pour plusieurs IPs, nous proposons une implémentation ASIC basée sur la technologie 3D Tezzaron. Multi-FPGA technologie est utilisée pour valider la conception MPSoC avec 64 processeurs Butterfly NoC. La synthèse NoC est basée sur le regroupement de maîtres et d’esclaves générant des architectures asymétriques avec un soutien approprié pour les demandes très haut débit par optique NoC (ONoC), tandis que les demandes de bande passante inférieure sont traitées par électronique NoC. Une programmation linéaire est proposée comme une solution pour la synthèse NoC
Multiprocessor systems on chip (MPSoC)s are strongly emerging as main components in high performance embedded systems. Several challenges can be determined in MPSoC design like the challenge which comes from interconnect infrastructure. Network-on-Chip (NOC) with multiple constraints to be satisfied is a promising solution for these challenges. ITRS predicts that hundreds of cores will be used in future generation system on chip (SoC) and thus raises the issue of scalability, bandwidth and implementation costs for NoCs. These issues are raised within the various technological trends in semiconductors and photonics. This PhD thesis advocates the use of NoC synthesis as the most appropriate approach to exploit these technological trends catch up with the applications requirements. Starting with several design methodologies based on FPGA technology and low power estimation techniques (HLS) for several IPs, we propose an ASIC implementation based on 3D Tezzaron technology. Multi-FPGA technology is used to validate MPSoC design with up to 64 processors with Butterfly NoC. NoC synthesis is based on a clustering of masters and slaves generating asymmetric architectures with appropriate support for very high bandwidth requests through Optical NoC (ONoC) while lower bandwidth requests are processed by electronic NoC. A linear programming is proposed as a solution to the NoC synthesis

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Itawi, Ahmad. "Dispositifs photoniques hybrides sur Silicium comportant des guides nano-structurés : conception, fabrication et caractérisation." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112363/document.

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Abstract:

Le contexte de cette thèse couvre les dispositifs photoniques hybrides III-V sur silicium. L’étude porte sur l’intégration par collage de matériau à base d'InP sur le silicium, puis la conception d’un guide optique comportant une nanostructuration qui permettra la sélection en longueur d’onde dans un laser DFB hybride. Enfin, on étudie les étapes technologiques de fabrication d’un laser hybride injecté électriquement fonctionnant dans le domaine spectral 1.55µm, et on caractérise les dispositifs. Pour associer les matériaux III-V sur Si, nous avons développé le collage sans couche intermédiaire que l’on nomme collage hétéroépitaxial ou oxide-free. Ce collage est reporté dans la littérature comme présentant une meilleure qualité électrique. Nous avons établi les conditions de préparation permettant d’obtenir des surfaces parfaitement désoxydées, et les conditions de recuit conduisant à une interface hybride sans oxyde et sans dislocation. Mais ce recuit est réalisé à température assez élevée (~450-500°C). Nous avons alors développé le collage avec une fine couche intermédiaire d’oxyde réalisé à plus faible température -300°C- qui présente l'avantage d'être compatible avec la technologie CMOS. Nous avons étudié différentes approches pour élaborer et activer une couche d’oxyde très fine (~3nm), de façon à obtenir une surface collée sans zones localement non collées. Le collage est dans les deux cas réalisé sous vide dans un équipement de type Bonder Suss SB6e. La qualité structurale de l’interface a été observée par STEM et la qualité mécanique du joint de collage a été caractérisée par indentation. Une méthode originale de mesure quantitative et locale de l’énergie du joint de collage a été développée. La qualité optique des couches collées a été étudiée par la mesure de la photoluminescence de puits quantiques placés proches du joint d’interface. En conséquence du collage sans couche intermédiaire ou avec une couche très fine, le design du mode optique est de type double-cœur, qui ne nécessite pas de taper. Le guide optique Si est de type shallow ridge, le confinement latéral étant assuré par un matériau nanostructuré à une période sub-longueur d’onde. Ce matériau fonctionne comme un matériau effectif uniaxe pour lequel on a calculé les indices optiques ordinaire et extraordinaire selon la géométrie de la nanostructuration. On peut rajouter sur cette nanostructuration une super-périodicité qui conduit à un fonctionnement sélectif en longueur d’onde. Le comportement modal du guide est simulé à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics, le comportement spectral est simulé par FTDT 3D. Nous avons validé la pertinence de ce design en mesurant la transmission de guides hybrides. Ce design sera inclus dans un laser et permettra d’obtenir une émission monofréquence de type DFB. Nous avons développé les étapes technologiques nécessaires à la fabrication d’un laser hybride à base d'InP sur Silicium fonctionnant en injection électrique. Nous avons mis en oeuvre de nombreuses techniques, et développé plusieurs procédés spécifiques, en particulier, des procédés de gravure sèche de type Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching ICP-RIE pour la gravure de la nanostructuration dans le silicium, et pour la gravure du mésa du laser. La présence des 2 matériaux III-V et Si dans le dispositif hybride rend ces étapes complexes. Les premiers résultats peuvent être améliorés en optimisant la technologie des contacts. Un design permettant de s’affranchir de la pénalité thermique présenté par tous les dispositifs ayant les 2 contacts électriques du coté du matériau III-V a été proposé, exploitant le passage du courant à l’interface hybride III-V / Si, ce qui est possible dans le cas du collage oxide-free. Cette approche ouvre des perspectives d’intégration au-delà de la photonique
This work contributes to the general context of III-V materials on Silicon hybrid devices for optical integrated functions, mainly emission/amplification at 1.55µm. Devices are considered for operation under electrical injection, reaching performances relevant for data transfer application. The main three contributions of this work concern: (i) bonding InP-based materials on Si, (ii) nanostructuration of the Si guiding layer for spatial and spectral control of the guided mode and (iii) technology of an hybrid electrically injected laser, with a special attention to the thermal budget. Bonding has been investigated following two approaches. The first one we call heterohepitaxial or oxide-free bonding, is performed without any intermediate layer at a temperature ~450°C. This approach has the great advantage allowing electrical transport across the interface, as reported in the literature. We have developed oxide-free surface preparation for both materials, mainly InP-based layers, and established bonding parameter processing. An in-depth STEM and RX structural characterization has demonstrated an oxide-free reconstructed interface without any dislocation except on one or two atomic layers which accommodate the large lattice mismatch (8.1%) between InP and Si. Photoluminescence of quantum wells intentionally grown close to the interface has shown no degradation. We have also developed an oxide-based bonding process operated at 300°C in order to be compatible with CMOS processing. The original ozone activation of the very thin (~5nm) oxide layer we have proposed demonstrates a bonding surface without any unbonded area due to degassing under annealing. We have developed an original method based on nanoindentation characterization in order to obtain a quantitative and local value of the surface bonding energy. Related to the absence or to the very thin intermediate layer between the two materials, our modal design is based on a double core structure, where most of the optical mode is confined in the Si guiding layer, and no taper is required. The Si waveguide on top of the SOI stack is a shallow ridge. A nanostructured material on both sides of the waveguide core ensures the lateral confinement, the nanostructuration geometry being at a sub-wavelength period in order to operate this material well below its photonic gap. It behaves as an uniaxial material with ordinary and extraordinary indices calculated according to the structuration geometry. Such a structuration allows modal and spectral control of the guided mode. 3D modal and spectral simulation have been performed. We have demonstrated, on a double-period structuration, a wavelength selective operation of hybrid optical waveguides. Such a double-period geometry could be included in a laser design for DFB operation. This nanostructuration has larger potential application such as coupled waveguides arrays or selective resonators. We have developed all the technological processing steps for an electrically injected hybrid laser fabrication. Main developments concern dry etching, performed with the Inductive Coupled Plasma Reactive Ion Etching ICP-RIE technique of both the nanostructuration of the Silicon material, and the mesa of the hybrid laser. Efficient electrical contacts fabrication is also a complex step. First lasers operating performances could be improved. We have investigated a specific design in order to overcome the thermal penalty encountered by all the hybrid devices. This penalty is due to the thick buried oxide layer of the SOI stack that prevents heating related to the current flow to be dissipated. Taking advantage of the electrical transport we have shown at the oxide-free interface, we propose a design where the n-contact is defined on the guiding Si layer, suppressing thermal heating under electrical operation. Such an approach is very promising for densely packed hybrid devices integrated with associated electronic driving elements on Si

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Wu, Xunqi. "Etude de cavités optiques formées de miroirs de Bragg à réseaux à pas variable : application aux filtres et lasers." Phd thesis, Supélec, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00817846.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse vise à l'étude d'un laser à cavité étendue et/ou filtre optique, dont le miroir externe est un réseau de Bragg à pas variable linéairement. En ce qui concerne le milieu à gain dans le résonateur, l'amplificateur optique à semiconducteur (SOA, Semiconductor Optical Amplifier) peut offrir toutes les caractéristiques et avantages classiques et typiques tels que large bande passante spectrale de 50 nm, faible consommation, haute rapidité de commutation électro-optique etc.... Par conséquent, ce type de laser et/ou filtre optique offre de nombreuses applications intéressantes dans le domaine des télécommunications optiques.Dans cette recherche, les premiers travaux sont la conception de la cavité continuum passive à l'aide d'un réseau de Bragg à pas variable. A l'intérieur de cette cavité continuum, formée entre un miroir et un réseau de Bragg chirpé, toutes les longueurs d'onde de Bragg oscillent simultanément ; la phase après un aller-retour de chaque longueur d'onde doit rester constante. La largeur de bande passante du spectre de transmission peut être ajustée dans la bande C (entre 1525 nm et 1565 nm) pour répondre aux besoins des systèmes de multiplexage en longueur d'onde (WDM, Wavelength-Division Multiplexing). On appliquera dans un premier temps ce concept de cavité continuum à la conception et la réalisation d'un filtre optique à bande passante variable. Puis dans un deuxième temps on rajoute un amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) dans cette cavité pour réaliser un laser dit continuum. On s'attend à une émission sur un large spectre défini par la bande de réflexion du réseau chirpé. Le contrôle et la compréhension des phénomènes liés à cette émission lumineuse feront l'objet de cette étude. La cavité laser dite continuum sera étudiée en régime d'injection optique. L'idée est d'utiliser cette source comme amplificateur résonant fonctionnant en régime d'injection locking. La contribution dans cette thèse couvre à la fois la modélisation numérique, et les manipulations expérimentales. La conception du filtre ainsi que des mesures expérimentales de validation ont été complètement réalisés sur une structure hybride constituée d'une cavité à fibre optique incluant les réseaux de Bragg. Un bon accord entre théorie et expérience a été obtenu. Par contre, les calculs ont montré qu'un filtre optique intégré sur semi-conducteur utilisant ce concept de cavité n'avait pas d'intérêt. Les propriétés spectrales du filtre réalisé montrent en effet qu'on ne pourra obtenir qu'un faible taux de réjection et une qualité médiocre de forme de filtre en version intégrée. La réalisation expérimentale d'une cavité laser continuum a pu être démontrée et les propriétés spectrales enregistrées. En particulier une émission laser avec une largeur de spectre de 10 nm a été observée. Même si il reste un grand travail de caractérisation et de modélisation pour comprendre totalement les mécanismes qui gouvernent le fonctionnement d'une telle structure, c'est un résultat totalement nouveau que l'on a obtenu ici. Cette structure a par ailleurs été testée en régime d'injection optique. Un fonctionnement d'injection locking est obtenu qui permet à cette structure de jouer le role d'amplificateur à faible bruit.

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Beaudin, Guillaume. "Intégration photonique : développements de coupleurs évanescents à haute performance et technologies associées." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/7538.

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Abstract:

La photonique sur silicium a le potentiel de rendre des technologies de télécommunication optiques accessibles au grand public. Alors que l’indice de réfraction élevé du silicium permet de fabriquer des circuits photoniques intégrés (CPI) compacts, il rend difficile l’injection de lumière sur les puces de silicium. Pour faciliter le transfert de lumière d’une fibre optique vers un guide d’onde en silicium, une plateforme technologique nommée coupleur évanescent optimisé pour les différences d’indice de réfraction élevées (CEIRE) a été développée à l’Université de Sherbrooke. Afin d’appuyer cette méthode d’injection, des technologies complémentaires ont également été étudiées.

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Horiuchi, Noriaki. "Cristallogenèse, caractérisation par rayons X et étude des propriétés optiques non linéaires quadratiques de cristaux organo-minéraux de 2A5NPDP et 2A5NPCl (dihydrogénophosphate et chlorure de 2-amino-5-nitropyridinium) obtenus en solution libre et en gel." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10232.

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Abstract:

Un cristal organo-mineral est un materiau hybride qui peut etre efficace en optique non lineaire grace a sa composante organique alors que la stabilite structurale est assuree par sa composante inorganique. C'est le cas des cristaux de dihydrogenophosphate (2a5npdp) et de chlorure (2a5npcl) de 2-amino-5-nitropyridinium qui sont le sujet de cette etude. Dans ce travail, nous presentons d'abord la croissance de ces cristaux, puis leur caracterisation par rayons x et enfin leurs performances optiques. La croissance a ete realisee par deux methodes : d'une part en solution libre, ce qui a permis d'obtenir des cristaux transparents a des sursaturations voisines de 0,01 ; d'autre part, une croissance en gel qui a ete testee afin d'ameliorer la qualite cristalline ; elle a fourni des cristaux a des sursaturations proches de 1%. La qualite cristalline a alors ete examinee aussi bien sur 2a5npdp que sur 2a5npcl. Des topographies aux rayons x ont montre que les cristaux obtenus presentaient une qualite suffisante pour des mesures optiques. Les performances en optique non lineaire ont ete evaluees : (i) par generation de second harmonique ; les coefficients d i m et d e f f ont ete determines ; ainsi on a trouve d e f f = 5,8 pm/v ( = 1,34 m) et d e f f = 9,7 pm/v ( = 1,32 m) respectivement pour 2a5npdp et 2a5npcl, ce qui est bien superieur aux valeurs obtenues pour le cristal inorganique ktp. (ii) par generation de somme de frequence ; on a atteint pres du seuil d'absorption un rendement de conversion de 11% pour 2a5npcl. En tenant compte de l'orientation des molecules organiques dans le cristal, nous avons etabli des equations donnant les coefficients d i m du cristal en fonction des hyperpolarisabilites de la molecule i j k. D'apres cette analyse, nous avons demontre que les tenseurs i j k pour 2a5npdp et 2a5npcl sont differents. Ceci a pu etre interprete en considerant des interactions entre les moments dipolaires des composantes organiques et inorganiques.

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Pourcin, Florent. "Synthèse de nanoparticules de forme, taille et dispersion contrôlées pour l'élaboration de couches composites aux propriétés optiques modulables." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0365.

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Abstract:

Les nanoparticules de métaux nobles possèdent des propriétés optiques étonnantes. Sous l’effet de la lumière, elles sont capables de résonner pour générer des plasmons de surface localisés. Ces plasmons absorbent ou diffusent la lumière aux longueurs d’ondes de ces résonnances et sont fortement dépendants de la forme, de la taille et de l’environnement des nanoparticules. Dans ce manuscrit, elles sont impliquées dans la conception de matériaux furtifs à des fins militaires.Des nanoparticules d’argent de formes contrôlées ont été associées à un polymère pour élaborer de nouveaux matériaux hybrides déposables par voie liquide sous la forme de couches minces.Un absorbeur quasi-parfait (98,8%) sur une gamme étroite de longueur d’onde a été obtenu en maintenant une très bonne dispersion des nanoparticules dans la couche, alors qu’un absorbeur large bande efficace (~90%) sur toute la gamme spectrale du visible a été réalisé en provoquant l’agrégation des nanoparticules. Une étude qualitative par microscopie et spectroscopie sur la densité et l’organisation des nanoparticules au sein de la couche mince a mis en évidence la présence de couplages plasmoniques de natures et d’intensités différentes en fonction de l’espacement entre les cubes. Il a été montré que les propriétés optiques mesurées étaient indépendantes de la nature du substrat utilisé, mais aussi indépendantes de l’angle de la lumière incidente sur une large gamme angulaire. Enfin, des systèmes multicouches déposés par voie liquide ont été explorés afin d’étendre l’absorption des couches jusqu’au proche infrarouge par l’ajout de matériaux tel que le l’oxyde de tungstène
Nanoparticles of noble metals have unexpected optical properties. Under the effect of light, they are able to resonate, generating localized surface plasmon resonances that are used in many applications. These plasmons absorb and scatter the light at the wavelengths of these resonances and are highly dependent on the shape, the size and the environment of the nanoparticles. In this thesis, they are applied for the design of stealth materials for military purposes. For this, controlled shapes of silver nanoparticles were blended within a polymer to develop new hybrid materials that are solution-processed as thin layers. A quasi-perfect absorber (98,8%) in a precise range of wavelengths has been obtained by maintaining well-dispersed nanoparticles in the layer, while an effective broadband absorber (~90%) over the entire visible range has been achieved by triggering the aggregation of the nanoparticles. Microscopy and spectroscopy qualitative studies performed on the density and organization of the nanoparticles within the thin layers revealed the presence of plasmonic couplings of different natures and intensities as a function of the spacing between the cubes. It has been shown that the optical properties measured are independent of the nature of the substrates used and independent of the angle of the incident light on a wide angular range. Finally, solution-processing of multilayers systems was explored to extend the absorption of the layers to the near infrared by the addition of other materials such as tungsten oxide

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Dissertations / Theses on the topic 'Optique hybride'

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