4PMNPH35: Travaux pratiques en Optoelectronique, PHOG + Institut Neel - 4PMXPH35

Objectif(s)

cours suivi en PNS-S3 et en PNS-S5 - filiere porteuse /cours 4PMNPH35
pour la description de ce cours, voir la fiche du cours porteur
http://phelma.grenoble-inp.fr/4PMNPH35/0/fiche_cours
http://phelma.grenoble-inp.fr/5PMNTON5/0/fiche_cours

L'objectif des ces travaux pratique est la prise en main de différents composants optiques. D'une part, les télécommunications par fibres optiques seront abordées via l'étude du 'chirp' généré par modulation directe dans une diode laser et des mesures de la dispersion dans les fibres optiques. Par ailleurs, un composant d'optique intégré est étudié : la répartition d'intensité optique à l'intérieur des guides d'ondes est étudiée, ainsi qu'un diviseur de puissance. Le dernier TP à lieu à l'institut Néel et porte sur l'étude de cristaux présentant des propriétés optiques non linéaires.

Contenu(s)

Ces TP comportent quatre séances :

• Modulation de diode laser (4h) : Le but de ce TP est de caractériser une diode laser en régime statique et dynamique afin d'observer les effets parasites dus à sa modulation pour une application en télécommunication. Dans une première partie, la caractérisation en statique permettra d'étudier les effets parasites liés à la variation en intensité et en température. On observera à l'aide d'un puissance mètre et d'un analyseur de spectre Fabry-Perot le comportement en puissance et en fréquence de la diode laser en fonction de la température et de sa polarisation. Dans une deuxième partie, on déterminera la qualité de modulation de la diode laser ainsi que la variation en fréquence lors de sa modulation toujours en gardant une approche télécommunication optique.
  
• Composants Optique Intégrés Monomodes (4h) : Ce TP consiste en l'étude et la caractérisation de fonctions optiques intégrées sur un substrat de verre. L'échantillon a été réalisé par échange d'ion et poli optiquement afin de pouvoir le caractériser via des méthodes optiques. Lors de ce TP, on imagera le champ en sortie de guide sur une caméra CCD. Ceci nous permettra de mesurer les formes de champs propagés dans le guide d'onde pour en déduire les pertes par couplage avec la fibre optique. Dans un second temps, la mesure de la puissance de sortie du guide nous permettra de déduire les pertes par propagation. Finalement, un diviseur de puissance optique sera étudié, on pourra notamment mesurer les pertes dues à l'intégration de cette fonction sur la puce.
  
• Transmissions de signaux numériques par fibre optique (4h) : Dans ce TP, on mesurera tout d'abord la caractéristique d'une diode laser afin de pouvoir la polariser par le suite pour obtenir une modulation de la diode en régime linéaire. Ensuite, on pourra comparer les performances des transmissions numériques sur des fibres optiques monomodes et multimodes à l'aide d'un générateur de signaux aléatoire. Finalement, on caractérisera un système de transmission numérique utilisant la radio sur fibre. Au final, cette étude permettra de déterminer les facteurs limitant la transmission des signaux numériques sur fibre optique.

• Optique non linéaire (8h) : Ce TP est installé à l'Institut Néel. C'est une version simplifiée d'une expérience de recherche permettant une étude directe de la distribution angulaire des propriétés optiques linéaires et non linéaires des milieux anisotropes. Le cristal à l'étude est l'oxyde minéral RbTiOPO4 (RTP) qui appartient à la classe optique biaxe. Pour le TP, un cristal de RTP a été usiné sous la forme d'un cylindre poli sur la tranche, orienté aux rayons X et monté sur une platine de rotation. Les expériences reposent sur l'utilisation d'un laser focalisé au centre du cylindre mis en rotation de telle sorte que le rayonnement puisse se propager selon toutes les directions du cristal contenues dans le plan du cylindre. La première partie du TP porte sur les propriétés optiques cristallines linéaires relatives à la double réfraction et à la polarisation de la lumière. L'étude est réalisée à l'aide d'un laser HeNe émettant à 0,6328 µm et d'une camera CCD permettant l'observation de la double réfraction et de la réfraction conique intérieure. La deuxième partie du TP concerne la génération de second harmonique, qui est un phénomène d'optique non linéaire permettant de convertir des fréquences optiques. Un laser impulsionnel YAG :Nd émettant à 1,064 µm est utilisé. Ce rayonnement invisible est converti en un rayonnement visible à 0,532 µm dans le cristal de RTP. Ce TP permet de manipuler des lasers et divers composants optiques importants : lentilles, lames retard, filtres, polariseurs, prismes et détecteurs.

Notions sur les télécommunications optiques, l'optique guidée et l'optique non-linéaire