Добірка наукової літератури з теми "Fréquences d'ondes millimétriques"

Ce travail porte sur l'étude, la caractérisation et activation optique de couches minces de matériaux à changement de phase (PCM) pour leur intégration dans des dispositifs reconfigurables haute fréquence, notamment des systèmes antennaires. Le principe de reconfiguration est obtenu en exploitant le contraste élevé de résistivité des PCMs entre son état amorphe (forte résistivité) et son état cristallin (faible résistivité). Ce changement d'état est non volatil et réversible et est obtenu par une courte impulsion laser. Les propriétés électromagnétiques du PCM ont également été caractérisées dans la bande des fréquences d'ondes millimétriques (environ 30 GHz) et utilisées pour la conception et la simulation précise d'un réseau d'antennes multi-reconfigurables (en état de polarisation et en fréquence de fonctionnement) fonctionnant à des fréquences autour de 30 GHz
This work focuses on the study, characterization and optical activation of thin films of phase change materials (PCM) for their integration in high-frequency reconfigurable devices, in particular antenna systems. The principle of reconfiguration is achieved by exploiting the high contrast in resistivity of PCMs between its amorphous state (high resistivity) and crystalline state (low resistivity). This change of state is non-volatile and reversible and is achieved by a short laser pulse. The electromagnetic properties of PCMs were also characterized in the millimeter-wave band frequency (around 30 GHz) and used for the design and accurate simulation of a multi-reconfigurable (in polarization state and operational frequency) array of antennas working at frequencies around 30 GHz

L'objectif de ce travail est d'étudier les possibilités des hétérostructures de semi-conducteurs III-V pour des applications en multiplicateur de fréquence aux longueurs d'ondes millimétrique et submillimétrique. Deux types de composants sont étudiés, d'une part, la diode à puits quantique qui présente des non linéarites résistives marquées et d'autre part, les diodes Simple Barrière Varactor. Le dénominateur commun de ces études est l'extrême sensibilité des caractéristiques de conduction et des transferts de puissance, compte tenu de l'auto-cohérence des phénomènes. Dans ce contexte, l'optimisation a été faite en ayant recours systématiquement à la simulation numérique pour prédire les caractéristiques de fonctionnement par itérations successives et les comportements en circuit par équilibrage harmonique. Cette partie théorique est complétée par un ensemble de mesures hyperfréquences petit et grand signal en structures ouverte et fermée. Nous avons également démontré la faisabilité d'un multiplicateur à puits quantique avec une fréquence de sortie supérieure à 360 GHz. Sur la base de ces études, un certain nombre de voies sont proposées, tant au niveau de la conception des composants que de leur environnement, visant des fréquences de fonctionnement proches du THz.

Elements cle des chaines d'oscillateurs locaux a etat solide fonctionnant dans le domaine de frequence compris entre 150 ghz et 3 thz, les multiplicateurs de frequences sont des dispositifs hybrides, utilisant guides d'ondes metalliques et diodes schottky. Pour des raisons de fiabilite, de reproductibilite et d'integration la technologie des diodes a contact par pointe a ete remplacee progressivement par la technologie planaire. Les composants planaires sont ainsi tout indiques pour les applications spatiales (astrophysique et sondage de l'atmosphere) et pour les instruments d'observation au sol necessitant un grand nombre de recepteurs (atacama large millimeter array). Dans ce contexte, un doubleur de frequences equilibre a 260 ghz, utilisant un composant fabrique par l'universite de virginie, a ete concu en s'appuyant sur les resultats obtenus par neal erickson (umass, usa). Une description des differents modes de propagation dans la structure etudiee est presentee. Les resultats obtenus sur ce premier prototype montrent que le doubleur de frequences realise est assez faible bande (2%, bande instantanee) mais qu'il permet d'obtenir une bonne efficacite de conversion (8-10%) avec 40-60 mw de puissance de pompe. Un schema equivalent a ensuite ete construit, puis utilise pour modifier la structure. Les mesures qui ont suivi ont effectivement montre une amelioration en terme de bande passante (4%). Ce modele a egalement montre quantitativement l'importance des pertes dans le circuit d'adaptation, ainsi que celle des elements parasites (resistance serie et capacite). Une serie de recommandations est proposee pour le dessin des multiplicateurs dans le domaine submillimetrique. Elles incluent notamment des aspects instrumentaux comme la mesure de puissance (developpement en annexe).

L'originalité de ce travail réside dans l'obtention d'une fréquence de modulation de l'onde optique ajustable jusqu'à 275 GHz par couplage de deux lasers 1550 nm. L'influence de la largeur de raie des lasers sur la pureté spectrale du signal généré dans une photodiode rapide est étudié. La mesure des propriétés spectrales des sources et le montage expérimental sont décrits. Le signal généré par la photodiode est contrôlé par analyseur de spectre radio-fréquence jusqu'à 60 GHz. Notre laboratoire a mis au point un banc de fusion étirage par laser CO2 permettant la réalisation de divers composants optiques tout-fibre. Etudier leur comportement, lorsqu'ils sont soumis à une variation rapide de l'amplitude du signal les traversant, constitue une nouvelle approche apportant des données utiles concernant leur bande passante à haut débit. Des mesures de bande passante de photodiodes rapides et de composants optiques tout-fibre dédiés aux systèmes de communications sont présentées
The originality of this work is to build a source for the generation of an amplitude modulated optical wave up to 275 GHz using heterodyning of two 1550 nm DFB lasers. We carry out a study concerning the lasers spectral width influence on the spectral purity of the signal generated in a fast photodiode. The experimental setup is described, as well as characterization of the two lasers spectral width. Photodiode signal is controled by a radio-frequency spectrum analyser up to 60 GHz. Our laboratory has developed an experimental fusion setup by CO2 laser that enables the realization of numerous fiber optical components. We developed a new approach by characterizing their behavior under a fast variation of the input powwer, so as to get valuable information concerning their high rate bandwidth. Photodiode and optical components bandwidth measurements are presented and discussed

Je rapporte dans ce manuscrit une étude théorique et expérimentale d’une source compacte, fiable et bas coût d’ondes électromagnétiques continues et cohérentes de 30 Hz de largeur de raie, accordables de 1 GHz à 500 GHz par pas de 1 GHz. Ces ondes sont générées par un photo-mélange de deux diodes lasers DFB (Distributed Feedback) très accordables autour de 1550 nm, stabilisées avec des polarisations orthogonales sur une même cavité Fabry-Perot optique fibrée. J’ai conçue des électroniques de correction très rapides pour chaque laser permettant d’avoir une bande passante d’asservissement de 7 MHz limitée par la longueur de la boucle. Je démontre des suppressions de bruit de phase jusqu’à -60 dBc/ Hz à 1 kHz et de -90 dBc/Hz à 100 kHz d’écart d’une porteuse électrique à 92 GHz. Je mesure aussi une dérive de fréquence de ~170 kHz d’un battement à 10 GHz à long terme sur 7,5 heures de verrouillage continu. Je montre une conception optimisée d’une boucle d’asservissement intégrée de quelques dizaines de cm de longueur qui réduit le bruit de phase de 18 dB à 1 MHz d’écart à la porteuse optique et des couplages phase-amplitude réduits dans la cavité d’un facteur 50 par rapport à ceux estimés expérimentalement. L’ajout d’un troisième laser DFB stabilisé en phase sur un oscillateur local permettrait d’avoir une source continûment accordable sur 1 THz. La source d’ondes continues permettrait également de générer à partir de fibres hautement non linéaires et dispersives des impulsions pico- ou femtosecondes à un taux de répétition fixe en remplacement les lasers DFB par des lasers plus stables. Je calcule par simulation une gigue temporelle de 7,2 fs sur un temps d’intégration de 1 ms à 40 GHz de taux de répétition
I report in this manuscript a theoretical and experimental study of a compact, reliable and low cost source of 30 Hz linewidth, continuous and coherent electromagnetic waves tunable from 1 GHz to 500 GHz in steps of 1 GHz. These waves are generated by photomixing two distributed feedback (DFB) laser diodes at 1550 nm which are frequency stabilized with orthogonal polarizations on the same optical fibered Fabry-Perot cavity. I have designed very fast electronic control filters for each laser allowing a 7 MHz servo bandwidth limited by the loop length. I demonstrate phase noise suppressions down to -60 dBc/Hz at 1 kHz and -90 dBc/Hz at 100 kHz offset frequencies from a 92 GHz electrical carrier. I also measure a ~170 kHz frequency drift of the beat note at 10 GHz on the long term over a continuous 7.5 hour locking period. I show an optimized design of an integrated servo loop of few tens of cm length which reduces the phase noise by 18 dB at 1 MHz optical carrier offset frequency and the phase-amplitude couplings in the cavity by a factor of 50 compared to the experimental one. The addition of a third DFB laser phase stabilized on a local oscillator allows the possibility to have continuously tunable source over 1 THz. The continuous wave source also makes it possible to generate fixed repetition rate pico- or femtosecond pulses from highly non-linear and dispersive fibers, replacing the DFB lasers by further stable lasers. I have calculated by simulation 7.2 fs temporal jitter at 40 GHz repetition rate over a 1 ms integration time

Les matériaux III-N sont présents dans la vie quotidienne pour des applications optoélectroniques (diodes électroluminescentes, lasers). Les propriétés remarquables du GaN (grand gap, grand champ de claquage, champ de polarisation élevé, vitesse de saturation des électrons importante...) en font un candidat de choix pour des applications en électronique de puissance à basse fréquence, mais aussi à haute fréquence, par exemple en gamme d'ondes millimétriques. L'enjeu de ce travail de thèse consiste à augmenter la fréquence de travail des transistors tout en maintenant une puissance élevée. Pour cela, des hétérostructures HEMTs (High Electron Mobility Transistors) sont développées et les épaisseurs de cap et de barrière doivent être réduites, bien que ceci soit au détriment de la puissance délivrée. Une étude sera donc menée sur l'influence des épaisseurs de cap et de barrière ainsi que le type de barrière (AlGaN, AlN et InAlN) de manière à isoler les hétérostructures offrant le meilleur compromis en termes de fréquence et de puissance. De plus, les moyens mis en œuvre pour augmenter la fréquence de travail entrainent une dégradation du confinement des électrons du canal. De manière à limiter cet effet, une back-barrière est insérée sous le canal. Ceci fera l'objet d'une deuxième étude. Enfin, une étude de la passivation de surface des transistors sera menée. La combinaison des ces trois études permettra d'identifier la structure optimale pour délivrer le plus de puissance à haute fréquence (ici à 40 GHz).

Ce travail de recherche propose une nouvelle approche et la topologie d'un récepteur hétérodyne en ondes millimétriques intégré à deux pixels fonctionnant à la température ambiante, dédié aux sciences planétaire et de l'atmosphère. Des récepteurs hétérodynes multi-pixels à diode Schottky aux longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques peuvent permettre une cartographie plus rapide et plus cohérente tout en évitant d'utiliser des systèmes cryogéniques. Des micro-composants intégrés permettent de construire des récepteurs hétérodynes à grand nombre de pixels. Une solution consiste aussi à intégrer plusieurs fonctions: un multiplicateur de fréquence et un ou plusieurs mélangeurs dans une même structure et créer une sous-unité compacte. Dans notre configuration, une seule source d'oscillateur local pompe deux mélangeurs simultanément en utilisant un diviseur de puissance en guide d'onde. Les mélangeurs et le multiplicateur de fréquence sont intégrés dans la même structure afin de réduire les pertes supplémentaires. Cette topologie compacte peut être appliquée aux plus hautes fréquences et étendue linéairement pour des récepteurs aux plus grand nombre pixels.