2.5 – Comparaison avec la source état-solide

Afin d’établir une comparaison pertinente avec une source commerciale existante, la photodiode GeHSPD 0,4x14,4 µm² a été utilisée dans deux cas de figures extrêmes : Vph =

0V et Popt = 7,5 dBm pour l’ENR le plus faible obtenu (25 dB à 170 GHz) et Vph = -2V et Popt

= 9,5 dBm pour l’ENR le plus fort (48 dB à 170 GHz). L’ENR d’une source de bruit état- solide commerciale en bande D a également été reportée sur la figure III.2.12.

Figure III.2.12 – Comparaison de l’ENR de la source photonique avec la source état-solide

La source état-solide utilisée comme comparaison ici est une ONS-06FF12-I1 de Ducommun Technologies [III-DT] et possède un ENR compris entre 12 et 15 dB sur la bande de fréquence 110 – 170 GHz. Comme on peut le constater ici, notre solution photonique possède un ENR de 20 à 1000 fois supérieur à cette solution commerciale (en échelle linéaire), ce qui confirme son utilisation en tant que source de bruit jusqu’à 170 GHz et nous conforte dans son utilisation à plus hautes fréquences. Il sera néanmoins nécessaire d’atténuer sa puissance de bruit pour une utilisation standard afin de ne pas saturer le récepteur de bruit et se conformer aux spécifications données dans le cahier des charges (cf. section I.4.1).

Les travaux de Ho-Jin Song et al. [III-Song2] s’intéressent à un dispositif similaire, utilisant une photodiode PIN de fréquence de coupure de 22 GHz et une sensibilité de 0,8. L’état froid (ou état OFF) de la mesure de puissance de bruit correspond, là aussi, au cas où la photodiode n’est pas éclairée et n’est pas polarisée, i.e. une densité spectrale de bruit de -174 dBm/Hz. A l’état chaud (ou état ON), la photodiode a été soumise à une puissance optique de 3 dBm, délivrant ainsi un photocourant de 282 µA. Un ENR de 5 à 8 dB a été obtenu dans la bande de fréquence 295 – 355 GHz, soit en dessous des spécifications données en section I.4.1 de cette thèse. Néanmoins, le photocourant délivré ici est très faible, ce qui laisse supposer un ENR bien plus fort à ces fréquences avec les dispositifs dont nous disposons, en injectant une puissance optique autour de 9,5 dBm.

En conclusion, après avoir vérifié que la photodiode était capable de transformer le signal optique en un signal électrique jusque 210 GHz, nous avons pu mesurer sa puissance de bruit dans deux états différents, avec et sans signal optique en entrée. Cela nous a permis de calculer son ENR, un des principaux facteurs de mérite d’une source de bruit. Ceci nous a amené à la conclusion que la source photonique était fiable en tant que source de bruit, avec un ENR supérieur aux spécifications fixées lors de la mise en place du cahier des charges (l’ENR le plus faible obtenu ici est de 25 dB, pour une valeur visée entre 9 et 20 dB). De plus, nous avons pu constater une forte dépendance de cet ENR avec la tension de polarisation et la puissance du signal optique auxquelles la photodiode est soumise, ce qui donne un aspect accordable à cet ENR et ouvre de nouvelles perspectives d’applications.

Afin de confirmer son utilisation en tant que source de bruit, nous allons maintenant utiliser cette source photonique pour une mesure de facteur de bruit d’un transistor bipolaire.

Pour cela, différents démonstrateurs ont été créés, permettant une mesure simple de NF, une mesure de NFmin grâce à l’adaptation du HBT sur son minimum de bruit, et une extraction des quatre paramètres de bruit du transistor à l’aide d’un synthétiseur d’impédance intégré. L’adaptation de la photodiode à 50 Ω sera aussi présentée dans le chapitre suivant.

Références du chapitre III

[III-Agilent1] – Agilent Technologies, “high-speed lightwave component analysis”, application note 1550-6.

[III-Agilent2] – Agilent Technologies, “Agilent 81480A and Agilent 81680A, 81640A, 81682A, & 81689A Tunable Laser Modules”, User’s Guide.

[III-Bisson] – J.-F. Bisson, D. Kouznetsov, “Comments on “Study of the complex atomic susceptibility of Erbium-Doped Fiber Amplifiers””, Correspondence, Journal of Lightwave Technology, Vol. 26, No. 4, Feb. 2008, pp. 457-459.

[III-Desurvire] – E. E. Desurvire, “Study of the complex atomic susceptibility of erbium- doped fiber amplifiers,” Journal of Lightwave Technology, vol. 8, no. 10, Oct. 1990, pp. 1517–1527.

[III-Dherbécourt] - P. Dherbécourt, Olivier Latry, Eric Joubert, Mohamed Kétata, “Caractérisation spectrale des lasers semiconducteurs par transposition de fréquence optique dans le domaine radio-fréquence”, http://liris.cnrs.fr/~cnriut08/actes/articles/208.pdf.

[III-DT] – Ducommun Technologies, “Millimeterwave Solid State Noise Sources”, bulletin no. ONS, pp. 5-44 – 5-45.

[III-Eichen] – E. Eichen, J. Schlafer, W. Rideout and J. McCabe, “Wide-bandwidth receiver/photodetector frequency response measurements using amplified spontaneous emission from a semiconductor optical amplifier”, Journal of Lightwave Technology, vol. 8, no. 6, June 1990.

[III-Huggard] – P. G. Huggard, L. Azcuna, B. N. Ellison, P. Shen, N. J. Gomes and P. A. Davies, “Application of 1.55 pm Photomixers As Local Oscillators & Noise Sources At Millimetre Wavelengths”, Infrared and Millimeter Waves and 12th _{International Conference}

on Terahertz Electronics, 2004, pp. 771-772.

[III-HP] – Hewlett Packard Company, “HP 86140A Series Optical Spectrum Analyzer”, User’s Guide, 2000.

[III- Kawanishi] – S. Kawanishi, A. Takada, M. Saruwatari, “wide-band frequency-response measurement of optical receivers using optical heterodyne detection”, Journal of Lightwave Technology, vol. 7, no. 1, Jan. 1989.

[III-Manlight] – Manlight, “Specification for Two Independent +18dBm C-Band Amplifiers in 19’’ 2U Rack Housing”, datasheet, EDFA Business Unit Specification, oct. 2009.

[III-Poulain] – L. Poulain, “Développement d’un outil de caractérisation millimétrique de bruit dans la bande de fréquences 110 – 320 GHz”, thèse de doctorat, Université des Sciences et Technologies de Lille, No. d’ordre 40921, nov. 2012.

[III-Sirohi] – R. S. Sirohi, M. P. Kothiyal, “Optical Components, systems, and measurement techniques”, Book, Marcel Dekker, Inc. 1991.

[I-Song1] – H.-J. Song, “Photonic Generation of Sub-Terahertz Noises and Its Application to Spectroscopy Measurement”, Proc. of the 38th _{European Microwave Conference, Oct. 2008,}

pp. 373-376.

[I-Song2] – H.-J. Song, “Microwave Photonic Noise Source from microwave to sub- terahertz wave bands and its applications to noise characterization”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 56, No. 12, Dec. 2008, pp. 2989-2997.