26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution...

47
26 septembre 2005 Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques. Mise en œuvre et application aux circuits passifs. L. Guilloton Sous la direction de S. Tedjini et T-P. Vuong Laboratoire de Conception et d’Intégration des Systèmes BP54, 26902 Valence, France

Transcript of 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution...

Page 1: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques. Mise en

œuvre et application aux circuits passifs.

L. Guilloton

Sous la direction de

S. Tedjini et T-P. Vuong

Laboratoire de Conception et d’Intégration des Systèmes

BP54, 26902 Valence, France

Page 2: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 2/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Plan de la soutenance

• Introduction• La simulation dans le domaine optique• Vers une Théorie des circuits optiques• Modélisation et intégration de composants

optiques sous un outil de CAO• Présentation de l’outil ainsi que de différentes

simulations• Conclusions & Perspectives• Démonstration de l’outil développé

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 3: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 3/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Contextes et objectifs du projet

• Développement accru des technologies optiques

• Des applications de plus en plus complexes– Les télécommunications longues distances– Le transfert de données entre ordinateurs ou encore éléments de

chaînes Hifi …– Les interconnections entre cartes, bus, puces, …– Les systèmes de mesures de grandeurs physiques

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 4: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 4/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Contextes et objectifs du projet

• Système multiplexé

• Des dispositifs alliant les parties électroniques et optiques sur un même substrat

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Besoin d’une CAO optique efficace

Page 5: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 5/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• Trois familles d’outils de simulation

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 6: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 6/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « composant »– Principe

• Simulation basée sur la résolution des équations électromagnétiques régissant le fonctionnement d’un composant.

– Avantage• Simulation réaliste tenant compte des paramètres dimensionnels et

physiques du composant étudié.

– Inconvénients• Lourd en temps de calcul.

• Gourmand en mémoire.

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 7: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 7/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « composant » (suite)– Plusieurs méthodes de résolution

• Méthodes des différences finies.

• Méthodes des éléments finis.

• Méthodes des faisceaux propagés.

– Plusieurs logiciels existant• FEMLAB de Comsol

• Microwave Studio de Computer Simulation Technology

• BPM-CAD d’Optiwave

• …

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 8: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 8/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « circuit »– Principe

• Simulation basée sur la représentation électrique d’un composant ou d’un circuit.

– Avantages• Permet de calculer les paramètres de transmission et de réflexion d’un

circuit.

• Simulation rapide.

– Inconvénient• Modélisation devant tenir compte de nombreux paramètres.

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 9: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 9/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « circuit » (suite)– Plusieurs méthodes de résolution

• Utilisation de matrices-S pour la simulation linéaire.

• Méthode de l’équilibrage harmonique, de l’enveloppe ou du shooting pour la simulation non-linéaire.

– Logiciels existant uniquement dans le domaine électronique• Designer / Serenade d’Ansoft

• ADS d’Agilent Technologies

• Microwave Office d’Applied Wave Research

• …

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 10: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 10/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « système »– Principe

• Simulation basée sur la représentation comportementale d’un composant ou d’un circuit.

– Avantages• Simulation très rapide.

• Facilité de mise en œuvre.

– Inconvénient• Ne tient pas compte des phénomènes de réflexions

(Simulation unidirectionnelle)

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 11: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 11/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• La simulation de type « système » (suite)– Méthode de résolution

• Méthode basée sur la multiplication des fonctions transferts des composants constituant le système.

– Plusieurs logiciels existant• MATLAB-SIMULINK de Mathworks

• LINKSIM de RSoft

• COMSIS d’Ipsis

• OPTYSYS-DESIGN d’Optiwave

• …

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 12: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 12/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

La simulation dans le domaine optique – Différents niveaux de simulation

• Tableau récapitulatif: Avantages / Inconvénients

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

DémoComposant Circuit Système

Tps de calcul --- + ++

Capacité mémoire

--- + ++

Complexité de modélisation

/ - +

Complexité d’utilisation

-- + +

Qualité des simulations

+++ ++ -

Page 13: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 13/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Théorie des circuits – Notions d’onde

• Notion de quadripôle

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

j

jjjj

R

IZVa

0

0

2

j

jjjj

R

IZVb

0

*0

2

2221212

2121111

izizv

izizv

Page 14: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 14/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Théorie des circuits – Concepts de matrice-S

• Définition– Modèle électrique: utilise les relations de transmission et de réflexion

du composant.

Où les aj représentent des signaux entrant et les b i des signaux sortant du composant à modéliser.

– Les paramètres-S sont définis par:

j

iij

a

bS

Composant

a1

a2b1

b2

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 15: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 15/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Théorie des circuits – Concepts de matrice-S

• Propriétés de la matrice-S– Réciprocité:

• Un composant passif ne contenant pas de matériaux dits « non-réciproques » aura une matrice-S symétrique.

– Conservation des puissances:• Composant idéal (sans perte)

• Composant réel

0*.

1*.

1

1

N

kjkik

N

kikik

SS

SS

0*.

1*.

1

1

N

kjkik

N

kikik

SS

SS

i≠j

i≠j

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 16: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 16/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Théorie des circuits – Concepts de matrice-S

• Formalisme de Jones

tjzjzjzjzj evebeauebeaE ..2...2

..2

..1

..1

2211 ....

tj

zj

zj

eea

eaA ..2.

..2

..1

..

.2

1

tj

zj

zj

eeb

ebB ..2.

..2

..1

..

.2

1

JA B

B=J.A

ab

u

v

z

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 17: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 17/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Théorie des circuits – Concepts de matrice-S

• La matrice-S optique

[B]=[S].[A]+[C]

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 18: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 18/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques

• Décomposition du travail en trois niveaux hiérarchiques:– Le niveau « descriptif »– Le niveau « technologique »

• La fibre optique

• L’optique intégrée sur verre

• L’optique intégrée sur semi-conducteur

– Le niveau « réel »

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 19: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 19/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 1: descriptif

• Principe:– Boîte noire– Observation des entrées/sorties du composant à modéliser– Non prise en compte de la technologie utilisée

• Travail réalisé:– Modélisation d’un grand nombre de composants optiques passifs– Donne la forme générique de la matrice-S du composant modélisé

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 20: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 20/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 1: descriptif

• Exemple du guide optique monomode :

incidentL

transmis

réfléchie

EeE

E

.

0.

000

000

000

000

y

x

y

x

g

F

F

F

F

SS22

S11 S12

S21

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 21: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 21/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 1: descriptif

• Exemple du guide optique monomode :

incidentL

transmis

réfléchie

EeE

E

.

0.

00cos.sin..

00sin..cos.

cos.sin..00

sin..cos.00

.y.2

yx

.2

yx.x

.y.2

yx

.2

yx.x

LL

LL

LL

LL

g

eej

eje

eej

eje

S

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

S21

S12S11

S22

Page 22: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 22/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Principe:– Récupération des modèles de niveau 1 développé précédemment– Ajout des paramètres technologiques liés:

• Au substrat

• Au technique de fabrication

• …

• But:– Développé une bibliothèque fonctionnelle pour les technologies:

• À base de fibre optique

• À base d’optique guidée sur verre

• À base d’optique guidée sur semi-conducteur

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 23: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 23/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Cas de la fibre optique:– Détermination de :

• Atténuation ()– Pas de formule analytique Interpolation sur courbe constructeur

• Indice effectif n()– Utilisation des coefficients de Sellmeier B j et j

• Constante de phase ()– du troisième ordre

– dépend entre autre des paramètres de dispersion D, ainsi que du GVD slope S.

3003

200200100 )).((

6

1)).((

2

1)).(()()(

3

122

22 .

1)(j j

jBn

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 24: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 24/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

• Cas de l’optique diffusée sur verre:– Mauvaise connaissance des paramètres du composant

• Indice effectif• Constante de propagation• Impédance d’onde

Utilisation de la méthode numérique WKB

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

tx

t mdxxnxnk0 21

220 02)()(2

ns

ng

nsel

Page 25: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 25/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Cas de l’optique diffusée sur verre (suite):– Développement d’un outil de calcul d’indice effectif

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 26: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 26/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Cas de l’optique diffusée sur verre (suite):

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Démo

Conclusion

Page 27: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 27/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Cas de l’optique intégrée sur semi-conducteur:– Plusieurs structures utilisées:

• Utilisation de la méthode d’indice effectif pour un type de structure donné pour calculer Neff et donc ().

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Démo

Conclusion

Page 28: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 28/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Modélisation de composants optiques - Niveau 2: technologique

• Cas de l’optique intégrée sur semi-conducteur (suite):– Exemple du Guide Raised

h

w

nf

ns

nc

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

).( 222lfeqleff NNbNN

22

2222 ).(

cl

sffsf

nN

nnbnN

Déterminer par l’équation de Kogelnik et Ramaswamy ou sur abaque

c

Neff 0

Page 29: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 29/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Intégration des modèles sous un outil de CAO

• Validation de notre approche sur un outil de CAO existant

• Implémentation des modèles développés en tant qu’UDM.– Un modèle Un fichier DLL– Chaque DLL fait appel à des fonctions de récupération de données

via le simulateur

• Les DLLs sont ensuite intégrées au simulateur sous la forme d’une bibliothèque de composants optiques.

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 30: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 30/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Intégration des modèles sous un outil de CAO – Organigramme d’un code

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

DémoCréation du modèle

Déclaration des variables

Récupération des paramètres du simulateur

Calcul des paramètres-S

Conversion de la matrice S Y

Implémentation de la matrice-Y

Déclaration du modèle

Préambule

Page 31: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 31/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Intégration des modèles sous un outil de CAO – Composants modélisés

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 32: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 32/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Intégration des modèles sous un outil de CAO – Interface de l’outil

• Interface de l’outil CAO développé

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 33: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 33/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Intégration des modèles sous un outil de CAO –

• Caractéristique de l’outil de simulation– Simulation électrique

– Décalage de la longueur d’onde centrale

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

0 f0f1 f2

f1 f20 F en (Hz)

Page 34: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 34/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – Mach-Zehnder à fibre

• Circuit à simuler

Paramètres des éléments du circuit: K=0.5

L1=5m

L2=10m

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo 1

2

3

4

Page 35: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 35/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Am

pli

tud

e d

e S

31 e

t S

41 e

n d

B P

has

e d

e S

31 e

t S

41 e

n d

egré

Am

pli

tud

e d

e S

11 e

t S

21 e

n d

B

Simulation de circuits optiques – Mach-Zehnder à fibre

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

S11S21

S31S41

Page 36: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 36/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – Mach-Zehnder à fibre

• Dispositif de mesure

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Laser à 1.3µm

Détecteur

Dispositif à étudier

Analyseur de Réseau HP 8702A

Signal optique modulé par un signal

électrique

Page 37: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 37/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – Mach-Zehnder à fibre

• Comparaison simulation-mesure

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Am

pli

tud

e d

e S

31 s

imu

lé e

n d

B

Am

pli

tud

e d

e S

31 m

esu

ré e

n d

B

Page 38: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 38/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – Réseau de Bragg

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Am

pli

tud

e d

e S

11 e

n d

B p

ou

r 30

tro

nço

ns

Ph

ase

de

S11

en

deg

ré p

ou

r 10

et

30 t

ron

çon

sInterface

de Fresnell

Guides d’indice n1 et n2

L1 = 4mm L2 = 3.998mm

n1 = 1.46 n2 = 1.4605

R = 0.0131

L1L2

Am

pli

tud

e d

e S

11 e

n d

B p

ou

r 10

tro

nço

ns

30 tronçons10 tronçons

Page 39: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 39/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – filtrage Mach-Zehnder

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

de

la t

ran

smis

sio

n s

ur

chac

un

de

s b

ras

de

so

rtie

Bras 1Bras 2Bras 3Bras 4

Page 40: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 40/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – filtrage Mach-Zehnder

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

de

la t

ran

smis

sio

n s

ur

chac

un

de

s b

ras

de

so

rtie

Ph

ase

(en

deg

ré)

de

la t

ran

smis

sio

n s

ur

le

bra

s 1

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

et

Ph

ase

(en

deg

ré)

de

la

tran

smis

sio

n s

ur

le b

ras

1

Bras 1Bras 2Bras 3Bras 4

PhaseAmplitude

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

de

la

tran

smis

sio

n s

ur

le b

ras

1

Page 41: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 41/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – filtrage Mach-Zehnder

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

de

la

tran

smis

sio

n s

ur

cha

cun

d

es b

ras

du

cir

cu

it

Bras 1Bras 2Bras 3Bras 4

Bras 5Bras 6Bras 7Bras 8

Page 42: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 42/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Ph

ase

(en

deg

ré)

de

la

tran

smis

sio

n d

e 1v

ers

2Simulation de circuits optiques – Circuit intégré diffusé sur verre

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Jonctions-Y

L=5cm (Bleu)

L=10cm(Rouge)

L= 25cm (Vert)

Am

pli

tud

e (e

n d

B)

de

la

tran

smis

sio

n d

e 1v

ers

2

5cm10cm25cm

1

2

Page 43: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 43/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Simulation de circuits optiques – Codeur OCDMA

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

2m Code 0100 (Bleu)

5m Code 1010 (Rouge)

12m Code 0101 (Vert)

1 2

Ph

ase

(en

deg

ré)

de

la

tran

smis

sio

n d

e 1v

ers

2 R

etar

d (

en n

s) d

e la

tr

ansm

issi

on

de

1ve

rs 2

010010100101

Page 44: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 44/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Conclusion

• Nécessité de développer différentes familles d’outils de CAO pour le large panel d’application

– Composant– Circuit– Système

• Utilisation de matrice-S généralisée aux spécificités du domaine optique Utilisation de matrice de Jones

• Réalisation d’une bibliothèque non-exhaustive de modèles de composants optiques utilisant plusieurs technologies de fabrication:

– Optique fibrée– Optique diffusée sur verre– Optique intégrée sur semi-conducteur

• Simulation de nombreux circuits optiques connues

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 45: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 45/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Perspectives

• Introduire une démarche CAO optique auprès des utilisateurs

• Intégrer des modèles de composants dédiés à un constructeur donné

• Implémenter des composants actifs et non-linéaires dans le simulateur:

– sources optiques– détecteurs– …

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

Page 46: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 46/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Paramètres des éléments du circuit: K=0.5

L1=5m

L2=10m

Démonstration de l’outil développé – Application au Mach-Zenhder

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo

• Circuit à simuler

Page 47: 26 septembre 2005 Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques… Contribution au développement dune CAO pour les circuits optiques.

26 septembre 2005 47/47

Contribution au développement d’une CAO pour les circuits optiques…

Merci de votre attention(ou de votre patience)

Introduction

Simu optique

Théorie circuit

Modélis° et …

Simulation

Conclusion

Démo