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Theses Year : 2006

stimulated Raman amplification of optically carried microwave signals

amplification Raman stimulée de signaux hyperfréquences sur porteuse optique

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Abstract

Stimulated Raman amplification of optically carried microwave signals in optical fibers is experimentally investigated. In the backward configuration which is shown to be less noisy than the forward one, net amplification factors larger than 25 dB are demonstrated with better relative intensity noise (RIN) values than using a commercially available EDFA. A theoretical analysis of the Raman amplification in optical fibres and pump to signal RIN transfer has been performed in the spectral domain for two limiting cases of modulated monochromatic and smooth profile large bandwidth pump beams. In all cases, at large frequency detunings the RIN transfer decreases. At low frequencies an excess of noise was evidenced in the case of a modulated monochromatic pump beam which did not exist in the case of large bandwidth pseudo-incoherent sources which makes them interesting candidates for the purpose of low noise Raman amplifiers. We also studied the possibility of reducing amplified spontaneous emission noise. The use of two pump lasers (same power) whose frequency detuning is small compared to the Raman bandwidth should prove efficient. Holographic, "non linear optics" and quantum descriptions all lead to the conclusion that the pumps have to be opposed in amplitude.
Ce travail vise à l'élaboration d'un système d'amplification faible bruit de signaux hyperfréquences sur porteuse optique. Nous avons mené une étude expérimentale de l'amplification Raman dans des fibres optiques monomodes à 1550nm. La configuration contra-propageante -la moins bruitée- permet d'atteindre des gains nets de plus de 25dB, elle s'est aussi montrée plus performante en termes de RIN (relative intensity noise) qu'un EDFA commercial. Une analyse théorique de l'amplification Raman a été conduite dans le domaine spectral afin de quantifier le transfert de RIN de la pompe vers le signal. L'analyse a montré une décroissance de ce transfert à hautes fréquences que l'on considère un laser de pompe monochromatique faiblement modulé ou, à l'opposé, pseudo-incohérent. Par contre, à basses fréquences, le laser de pompe monochromatique faiblement modulé apporte un excès de bruit qui n'est pas présent avec la pompe pseudo-incohérente. Ce type de source de pompe peut donc présenter un intérêt tout particulier pour le développement d'amplificateurs Raman faible bruit pour les liaisons opto-hyperfréquences. Une autre piste envisagée est la réduction du bruit d'émission spontanée amplifiée. Nous avons étudié les moyens à mettre en œuvre pour parvenir à diminuer ce bruit. L'utilisation de deux lasers de pompe de même puissance présentant un faible décalage spectral (devant la largeur de la transition Raman) doit permettre d'atteindre ce résultat. Les descriptions holographique, "optique non linéaire" ou quantique de la diffusion Raman bifréquence indiquent que pour une réduction effective du bruit d'émission spontanée, il faut que les deux pompes soient opposées en amplitude.
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tel-00091197 , version 1 (05-09-2006)
tel-00091197 , version 2 (21-05-2008)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00091197 , version 2

Cite

Kafing Keïta. amplification Raman stimulée de signaux hyperfréquences sur porteuse optique. Physique [physics]. Université Paris Sud - Paris XI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00091197v2⟩
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