AVIS DE SOUTENANCE de Madame Shuqi YU

L’Ecole doctorale : Ecole Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris

et le Laboratoire de recherche SAMOVAR РServices répartis, Architectures, Modélisation, Validation, Administration des Réseaux

présentent

l’AVIS DE SOUTENANCE de Madame Shuqi YU

Autoris√©e √† pr√©senter ses travaux en vue de l‚Äôobtention du Doctorat de l’Institut Polytechnique de Paris, pr√©par√© √† T√©l√©com SudParis en :

Electronique et Optoélectronique

¬ę Amplificateurs optiques √† semi-conducteurs pour les futurs syst√®mes de t√©l√©communication ¬Ľ

le MARDI 20 F√ČVRIER 2024 √† 14h00

à

Auditorium
Huawei Technologies France, B√Ętiment A, 18-20 Quai du Point du Jour, 92100 Boulogne-Billancourt

Membres du jury :

M. KAMEL MERGHEM, Ma√ģtre de conf√©rences, T√©l√©com SudParis, FRANCE – Directeur de these
Mme Sophie BOUCHOULE, Directrice de recherche, Centre for Nanoscience and Nanotechnology (C2N), FRANCE – Rapporteur
M. Joel JACQUET, Professeur, EIGSI La Rochelle, √©cole d’ing√©nieurs g√©n√©ralistes, FRANCE – Rapporteur
M. Antonin GALLET, Docteur, Huawei Technologies France, FRANCE – Co-encadrant de these
Mme H√©lene  DEBREGEAS, Ing√©nieure de recherche, ALMAE TECHNOLOGIES, FRANCE – Examinateur
M. Connelly MICHAEL, Professeur, University of Limerick, IRLANDE – Examinateur

¬ę Amplificateurs optiques √† semi-conducteurs pour les futurs syst√®mes de t√©l√©communication ¬Ľ

présenté par Madame Shuqi YU

Résumé :

L’augmentation continue de la demande de transmission de donn√©es contraint les r√©seaux optiques √† √©voluer et √† am√©liorer leur capacit√© de transmission. Comme l’efficacit√© spectrale des fibres optiques semble avoir atteint sa limite, l’une des meilleures solutions consiste √† √©tendre la largeur de bande spectrale des syst√®mes optiques. Compte tenu de la demande de syst√®mes d’amplification optique √† large bande passante, nous avons d√©cid√© de mener des recherches sur les amplificateurs optiques √† semiconducteurs (SOA) car ils offrent un gain personnalis√© et une expansion flexible de la bande passante, avec une bonne int√©grabilit√© et un faible co√Ľt. Historiquement, les SOA rencontraient des limitations en termes de chiffre de bruit, de distorsions non lin√©aires et de sensibilit√© √† la polarisation. Cependant, les r√©cents progr√®s en mati√®re de conception ont montr√© des r√©sultats prometteurs, positionnant les SOA comme des candidats viables pour les futures solutions de transmission optique. L’objectif de ma th√®se est de d√©velopper des SOA att√©nuant ces inconv√©nients, pr√©sentant un faible chiffre de bruit et une puissance de sortie satur√©e √©lev√©e, pour les rendre adapt√©s √† une utilisation dans des r√©seaux optiques √† large bande passante en multiplexage par r√©partition en longueur d’onde (WDM). Dans ce travail, nous avons commenc√© par une br√®ve introduction aux principes fondamentaux des SOA. Ensuite, je pr√©sente nos conceptions standard, les r√©sultats des mesures et des id√©es d’am√©lioration, accompagn√©s d’un mod√®le simple pour une optimisation ult√©rieure. Ensuite, nous exposons quelques conceptions avanc√©es et leurs excellents r√©sultats. Enfin, l’application des SOA dans les syst√®mes de transmission optique a √©t√© explor√©e, mettant en √©vidence leur r√īle dans les modules d’amplification en ligne. Cette recherche contribue √† faire progresser la compr√©hension et l’application pratique des SOA dans les syst√®mes de communication optique.

Abstract :

The continuous increase in data transmission demands is compelling optical networks to evolve and enhance their transmission capacity. As the spectral efficiency of optical fibers seems to have reached its limit, one of the best solutions is to extend the spectral bandwidth of optical systems. Considering the demand for large-bandwidth optical amplification systems, we decided to research semiconductor optical amplifiers (SOA) as they offer customized gain and flexible bandwidth expansion, which has good integrability and low cost as well. Historically, SOA faced limitations in terms of noise figures, nonlinear distortions, and polarization sensitivity. However, recent advancements in design have shown promising results, positioning SOAs as viable candidates for future optical transmission solutions. The objective of my thesis is to develop SOAs that mitigate the drawbacks, having a low noise figure and high saturation output power, to make them suitable for using in wide-bandwidth wavelength division multiplexing (WDM) optical networks. In this work, we started with a quick introduction to SOA’s basic principles. Then, I demonstrate our three standard designs, measurement results, and improvement ideas, accompanied by a simple model for further optimization. After that, we show some advanced designs and their excellent results. In the end, the application of SOAs in optical transmission systems was explored, highlighting their role in in-line amplifier modules. This research contributes to advancing the understanding and practical application of SOAs in optical communication systems.