Soutenance de thèse de Monsieur Wei TIAN
14h30 l Faculté des sciences - bâtiment L - Amphi L006 - 2 bd Lavoisier l ANGERS
Le 21 janvier 2013
Sujet : Développement d’un banc de mesure de la forme d’onde de signaux dynamiques complexes par échantillonnage électro-optique
Directeur de thèse : Monsieur Georges BOUDEBS
RÉSUMÉ
Dans un contexte où les équipements électroniques fonctionnent à des fréquences et à des bandes passantes de plus en plus importantes, il devient indispensable pour un laboratoire national de métrologie tel que le LNE de démontrer la traçabilité de tels équipements. C’est dans ce cadre que nous présentons la mise en place d’un moyen de raccordement primaire de la forme d’onde aux unités du Système international. Nous proposons une méthode de mesure par échantillonnage électro-optique et nous réalisons l’expérience permettant la mesure d’impulsions ultra rapides jusqu’à 100 GHz. Dans notre système, l’impulsion électrique ultra rapide est générée par une photodiode et transmise sur une ligne coplanaire. Cette impulsion est alors échantillonnée par effet électro-optique, par un train d’impulsions laser ultra courtes, de l’ordre d’une centaine de femtoseconde. En amont, le faisceau laser est séparé en deux parties. Une partie permet d’exciter la photodiode qui génère les impulsions électriques qui se propagent sur la ligne coplanaire fabriquée sur un substrat en verre. L’autre partie subit un délai optique variable et traverse un matériau électro-optique placé sur la ligne coplanaire. Le champ électrique entre le conducteur central et le plan de masse de la ligne coplanaire, modifie par effet électro-optique, la polarisation du laser qui traverse la fente entre les deux conducteurs. Le changement de polarisation peut être converti en une variation d’amplitude qu’il s’agit de mesurer. Pour un retard fixe, les impulsions d’échantillonnage interceptent de manière répétitive une petite portion de la forme d’onde de l’impulsion électrique. Si le retard est varié, il est alors possible d’enregistrer l’évolution temporelle de la forme d’onde de l’impulsion électrique. Nous utilisons un logiciel de simulation électromagnétique 3D pour optimiser la structure électro-optique constituée d’une ligne coplanaire sur laquelle est posée une lame en matériau électro-optique. Nous réalisons une série de lignes coplanaires sur un substrat de verre, en faisant varier les paramètres dimensionnels afin de rechercher, par la mesure des paramètres S, à l’aide d’un analyseur de réseau vectoriel, la structure optimale en conditions réelles d’utilisation. Un kit d’étalonnage multiline TRL est également réalisé sur le même substrat pour permettre la correction des paramètres S mesurés, directement sur le substrat. Nous utilisons ensuite cette structure optimale pour trouver le réglage ultime de notre banc d’échantillonnage électro-optique et nous reconstruisons la forme d’onde de l’impulsion électrique générée par la photodiode. La photodiode ainsi caractérisée, constitue un étalon primaire d’impulsion électrique et peut alors être utilisée pour étalonner des instruments tels que les oscilloscopes et les générateurs d’impulsions haute fréquence.