3.3 Collision entre impulsions contra-propagatrices
3.3.2 Remise en forme temporelle et spectrale
Le schéma expérimental représentatif de notre modélisation est donné par la Fig. 3.7.
Nous inspectons maintenant la variation des prols des impulsions en injectant dans le
SOA deux impulsions gaussiennes non-chirpées de même largeur FWHM T
0
= 14ps.
L'impulsion contra-propagatrice (−z) est retardée de 2ps relativement à l'impulsion
propagatrice (+z), ce retard correspond à la diérence de temps entre les instants où
le pic de chacune des deux impulsions arrive sur la facette du SOA. Rappelons que
l'énergie des impulsions incidentes est la même et correspond àE
in
=E
sat
/20.
La Fig. 3.8 montre l'enveloppe et le spectre normalisé de l'impulsion+z(i.e. entrant
par la facette gauche du SOA) s'étant propagée dans le SOA respectivement dans le cas
avec et sans collision. Bien que dans leur forme générale les prols temporels et spectraux
soient sensiblement les mêmes, nous observons des diérences notables et intéressantes
en présence de collision. Après collision, l'amplication de l'impulsion+zest de17,1dB
comparé à 17,9dB sans collision. La largeur FWHM,T
L, est légèrement compressée à
12,7ps, et conserve cette légère asymétrie communément observée avec les SOA. De
plus, nous observons une amélioration remarquable du produit∆f∆tde l'impulsion+z
après collision. Ce produit est originellement évalué à 0,55 sans collision et se réduit à
0,51avec collision. Notons que le produit∆f∆td'une impulsion gaussienne non chirpée
vaut 0,44.
(a) Prol temporel. (b) Prol spectral.
Fig. 3.8 Forme temporelle et spectrale normalisée d'une impulsion gaussienne non-chirpée
d'une largeur FWHM de14ps(point) ampliée par un SOA de gain petit-signal de20dBdans le
cas avec (trait) et sans (pointillés) collision avec une impulsion gaussienne contra-propagatrice
de même énergie retardée de 2ps. La collision contribue à la remise en forme temporelle et
spectrale.
L'explication du phénomène présenté dans la Fig. 3.8 est directe. La présence
si-multanée d'une impulsion contra-propagatrice −z, légèrement retardée, va réduire la
quantité de porteurs soit le gain disponible pour l'impulsion propagatrice+z, tout
par-ticulièrement sur son front descendant où l'impulsion contra-propagatrice sera plus forte
en raison de l'amplication du SOA. Comme l'indique la Fig. 3.8, le front descendant
de l'impulsion est sensiblement plus abrupt dans le cas avec collision.
La dynamique des porteurs relative à la Fig. 3.8 est représentée par la Fig. 3.9.
En raison du retard de l'impulsion−z, le brûlage de trous est légèrement asymétrique.
À la diérence du cas sans collision, illustré par la Fig. 3.5 où la densité de porteurs est
lourdement saturée seulement à l'extrémité z = L du SOA, le cas avec collision tend
à réduire l'asymétrie du gain en brûlant des trous à l'extrémité z = 0 du SOA. Il en
résulte ainsi un meilleur produit ∆f∆tde l'impulsion sortante à z=L.
Les résultats de la compression temporelle de l'impulsion par collision avec un gain
petit-signal de20dB sont illustrés en détail dans la Fig. 3.10. Les impulsions entrantes
ne sont pas chirpées. La variation de la largeur FWHM donnée par l'équation (3.6)
a été calculée pour des largeurs respectives comprises entre 5 et 20ps et un délai de
l'impulsion−z allant de0 à30ps.
Fig. 3.9 Dynamique des porteurs relative à la collision d'impulsions de largeur FWHM initiale
T
0= 14psoù l'impulsion−zest retardée de 2ps.
Trois cas de gures peuvent résulter de la collision d'impulsions. Nous pouvons
compresser une impulsion (∆T /T < 0), maintenir sa largeur FWHM (∆T /T = 0), ou
bien l'élargir (∆T /T > 0) ce qui est le moins compliqué à réaliser. Rappelons qu'en
l'absence de collision, les paramètres FWHM de l'impulsion sont inévitablement élargis
(Fig.3.6).
Il est observé dans la Fig. 3.10 que la largeur de l'impulsion +z peut être réduite
d'environ10 %par rapport à sa valeur initiale. Il est intéressant de noter que le maximum
de compression est obtenu pour une impulsion +z lorsque l'impulsion −z se trouve
légèrement retardée. Par exemple, pour des impulsions de16psde largeur, le maximum
de compression observé est de8 %avec une impulsion −z retardée de3ps.
Il est naturel d'observer la disparition de cet eet de compression pour des délais de
plus en plus importants. En eet, si le délai dépasse20psl'intégralité de l'impulsion+z
aura déja traversé le SOA, ainsi aucune collision n'aura lieu dans la zone active du SOA,
annulant tout eet de compression. On se retrouve dans la conguration sans collision,
où l'impulsion se trouve inévitablement élargie (Fig.3.6).
Dans la Fig. 3.11 nous pouvons observer que le plus faible produit ∆f∆t (≈0,5)
est obtenu avec un retard de7pssur l'impulsion−z. Pour un SOA de 500µmde long,
cela correspond à la situation où les pics des impulsions +z et −z se rencontrent sur
la facette droite du SOA àz=L. L'amélioration du produit∆f∆test moins agrante
avec un SOA de gain petit-signal de30dBpuisque la structure multipic du spectre reste
relativement prononcée (cf. Fig. 3.3).
Une idée intéressante peut consister à maintenir la largeur des impulsions par
colli-sion an de compenser l'élargissement de l'impulcolli-sion dû à l'amplication du SOA. Un
Fig. 3.10 Compression∆T /T d'une impulsion par collision, en fonction du retard de
l'impul-sion−z et de la largeur FWHMT0 des impulsions entrant en collision.
Fig. 3.11 Produit∆f∆tde l'impulsion sortante+zen fonction du retard de l'impulsion−z.
tel exemple est donné dans la Fig. 3.12. Les deux impulsions sont d'une largeur de8ps
et d'énergie E
sat/20. Le délai de l'impulsion −z est de 5ps. Dans de telles conditions
l'impulsion va maintenir sa largeur de8pstout en acquérant un gain de 19,2dB. Bien
que cette impulsion conserve une asymétrie temporelle ainsi que du "red shift", son
produit ∆f∆t = 0,48 demeure très proche d'une impulsion gaussienne limitée par la
diraction (0,44).
parmi les méthodes mono-directionnelles utilisées pour la compression d'impulsion [115]
[126].
(a) Prol temporel. (b) Prol spectral.
Fig. 3.12 Formes temporelle et spectrale normalisées d'une impulsion gaussienne non-chirpée
d'une largeur FWHM de8ps(point), ampliée par un SOA de gain petit-signal de20dBdans le
cas avec (trait) et sans (pointillés) collision avec une impulsion gaussienne contra-propagatrice
retardée de5ps. La collision participe au maintien des largeurs temporelle et spectrale initiales.
