Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Les composants d'émission se rencontrent dans bon nombre d'édifices optoélectroniques, à commencer par les systèmes de télécommunications par fibre optique ou les senseurs optiques et les systèmes de lecture de disques optiques. Les performances de ces systèmes reposent toutes sur celles des composants émetteurs, d'où l'importance de mesures précises de leurs caractéristiques. Après un bref rappel sur le mode de fonctionnement de ces composants, les méthodes de mesure de leurs principaux paramètres sont détaillées.
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Irène JOINDOT : Ingénieur de l'École nationale supérieure d'électronique et d'électrotechnique de Caen (EnsiCaen) - Docteur de l'Institut d'électronique fondamentale d'Orsay-Paris et de l'université des Sciences et techniques du Languedoc-Montpellier - HDR, habilitée à diriger les recherches
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Naveena GENAY : Docteur de l'université des Sciences et techniques du Languedoc-Montpellier
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Philippe CHANCLOU : Docteur de l'université de Rennes I
INTRODUCTION
Les composants émetteurs de lumière à semi-conducteur représentent la clé de voûte d'un nombre croissant d'édifices optoélectroniques. Ils se rencontrent dans les systèmes de télécommunications par fibre optique, dans les senseurs optiques, dans les systèmes de lecture de disques optiques, dans certains terminaux et équipements de mesure (imprimantes, alarmes, distancemètres, etc.).
Ce sont les composants qui ont le plus changé notre vie quotidienne depuis quelques décennies et ce n'est pas fini, car des idées futuristes émergent, par exemple dans le domaine de l'éclairage. Des diodes électroluminescentes à forte puissance pourraient remplacer les lampes utilisées actuellement. De nombreux avantages plaident en leur faveur : rendement énergétique élevé, durée de vie appréciable (10 ans), robustesse et possibilité de diffuser des informations de manière non perceptible à l'œil. Cette dernière propriété ouvre la voie à de nombreuses innovations.
Les performances de ces systèmes optoélectroniques sont étroitement liées à celles des composants émetteurs. L'évaluation, l'amélioration, ou la bonne utilisation de ceux-ci reposent sur la mesure précise des paramètres fondamentaux qui interviennent dans chaque utilisation.
Prenons l'exemple d'une liaison par fibre optique où l'information est portée simplement par l'intensité de la lumière : il faut pouvoir mesurer la vitesse optimale de modulation de la lumière émise et le manque de linéarité introduit par la conversion du courant électrique en lumière. Dans les systèmes plus élaborés, comme les systèmes de transmission cohérents, dans lesquels la phase, ou la fréquence, est le support de l'information, la connaissance du bruit de fréquence, ou de phase, est d'importance vitale.
Après un bref rappel sur le mode de fonctionnement des émetteurs à semi-conducteur, nous détaillerons les méthodes de mesure des principaux paramètres. La description des mesures purement électriques précédera celle des mesures purement optiques. Puis, viendront les mesures faisant intervenir la conversion des électrons en photons.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1992 par Irène JOINDOT
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Conclusion
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3. Mesures optiques
3.1 Puissance d'émission
Pour la plus grande partie des utilisations, par exemple pour l'injection optimale de la lumière dans une fibre optique, trois paramètres sont importants à connaître : la puissance (ou flux énergétique) émise, les dimensions de la tache lumineuse sur la face émissive (désignée aussi par le terme de « champ proche ») et le diagramme angulaire d'émission (désigné aussi par le terme de « champ lointain »).
Le « champ lointain » est la transformée de Fourier du « champ proche ».
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Par conséquent, dans le cas des émetteurs par la tranche, à la faible épaisseur de la couche active, donc de la zone émissive (2w⊥ sur la figure 8) correspond un diagramme très ouvert (θ⊥ sur la figure 8) perpendiculairement au plan des couches.
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Le « champ lointain » est obtenu en plaçant un détecteur suffisamment loin du composant émetteur pour que la taille de la surface émissive puisse être négligée (figure 9). Le support du composant émetteur peut tourner dans toutes les directions.
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Le diagramme d'émission d'un émetteur par la surface dépend du fait qu'il y ait, ou non, une sphère adaptatrice d'indice ou une lentille sur la zone émissive : le diagramme est toujours très ouvert (plus de 60˚) et symétrique.
Les lasers et les DEL émettant par la tranche ont un diagramme d'émission fortement astigmatique :
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laser à guidage par le gain (θ⊥ = 20˚, θ// = 10˚) ;
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laser à guidage par l'indice (θ⊥ = 30˚, θ// = 40˚).
En sortie d'un laser émettant par la surface (VCSEL) le faisceau lumineux est circulaire (angle d'ouverture inférieur à 10˚), ce qui facilite l'injection de la lumière dans une fibre optique.
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La méthode la plus simple pour mesurer la puissance totale émise par une source consiste à éclairer, directement ou au travers d'une optique de focalisation, une photodiode étalonnée. Cependant, le diagramme de rayonnement, très...
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Mesures optiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOINDOT (I.), JOINDOT (M.), douze coauteurs - Les télécommunications par fibres optiques - . DUNOD Collection technique et scientifique des télécommunications, 1996.
-
(2) - AGRAWAL (G.P.), DUTTA (N.K.) - Longwavelength semiconductors lasers (Lasers à semi-conducteur et à grande longueur d'onde) - . 473 p., Van Nostrand Reinhold Company lnc, New York, 1986.
-
(3) - PETERMANN (K.) - Laser diode modulation and noise (Bruit et modulation des lasers) - . 315 p., Kluwer Academic Publishers, The Nederlands, 1988.
-
(4) - TSANG (W.T.) - Semiconductors and semimetals - . 342 p., Academic Press lnc Orlando (Florida, USA), 1985.
-
(5) - JOINDOT (I.), BOISROBERT (C) - Intensity noise measurements in semiconductor lasers (Bruit d'intensité dans les lasers à semi-conducteur) - . ISSSE 89 URSI (International symposium on signals, systems and electronics), Erlagen, p. 419-422, 1989.
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ANNEXES
(liste non exhaustive)
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Sphère intégratrice de Polytec
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Mesureur de puissance :
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Agilent 8163A ;
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ILX Lightwave OMM-6810B.
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Analyseurs de spectre optique (OSA) :
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Anritsu MS9710C ;
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Ando AQ 6319.
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Analyseurs de polarisation :
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InstrumentSystems ;
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AdaptifPHOTONICS ;
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ABSYS SA2000.
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Mesureur de taux d'extinction de polarisation :
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Optellios PS2000 ;
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Fiberpro ER2000 ;
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Thorlabs PAT9000.
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Analyseur de signaux, analyseur de réseau :
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Anritsu 37300 ;
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Rohde & Schwarz FSQ26.
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