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226 results on '"Mehdi Alouini"'

1. An all-optical technique enables instantaneous single-shot demodulation of images at high frequency

Author: Swapnesh Panigrahi, Julien Fade, Romain Agaisse, Hema Ramachandran, and Mehdi Alouini
Subjects: Science
Abstract: Traditional lock-in detection methods have been limited for wide-field imaging. Here, the authors present an all-optical design which enables four quadrature image channels to be recorded simultaneously, and show demodulation of wide-field images based on a single frame acquisition.
Published: 2020
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2. Modulated metasurface array for photonic beam steering at W band

Author: Jérôme Taillieu, Ronan Sauleau, Mehdi Alouini, and David González Ovejero
Published: 2023

3. Optoelectronic down conversion: A novel approach for optical beat note stabilisation up to the THz domain.

Author: Antoine Rolland, Goulc'hen Loas, Ludovic Frein, Marc Vallet, Marc Brunel, and Mehdi Alouini
Published: 2011
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4. Imagerie dans le brouillard à longue distance

Author: Mehdi Alouini, Fabien Bretenaker, Julien Fade, Swapnesh Panigrahi, Hema Ramachandran, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Lumière, Matière et Interfaces (LuMIn), CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Raman Research Institute (RRI), and Raman Research Institute
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics]
Abstract: International audience; D’une rencontre en 1999 naît une aventure scientifique entre le Raman Research Institute de Bangalore (Inde) et deux laboratoires français autour de l’imagerie en milieux diffusants à longue distance pour l’imagerie en conditions de visibilité dégradées. Mêlant approches polarimétriques et modulation/démodulation temporelle des images, ces travaux ont conduit à développer plusieurs prototypes d’imageurs originaux, permettant des gains en contraste significatifs sur la visibilité de balises lumineuses en conditions de brouillard réelles.
Published: 2021

5. 33 nm wavelength tuning of a 1550 nm VCSEL in CW operation based on the liquid crystal micro-cells technology

Author: Laurent Dupont, Véronique Bardinal, Mehdi Alouini, Jean Baptiste Doucet, Benjamin Boisnard, Sophie Bouchoule, Christophe Levallois, Nicolas Chevalier, Thierry Camps, Karine Tavernier, Cyril Paranthoen, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), ANR-15-CE19-0012,DOCT-VCSEL,Tomographie par Cohérence Optique portable à source accordable MEMS-VCSEL pour l'analyse de la peau(2015), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: photodetection, Liquid crystal devices, Materials science, business.industry, Photodetection, semiconductor lasers, VCSEL, Vertical-cavity surface-emitting laser, Semiconductor laser theory, Wavelength, Liquid crystal, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, tunable, liquid crystal devices, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, business
Abstract: International audience; We present CW operation of a tunable InP based Vertical Cavity Surface Emitting Laser, integrating a liquid crystal (LC) micro-cell. In comparison with previous work, a larger 33 nm (vs 23 nm) tuning and stable operation are obtained, according to major improvements presented in this paper.
Published: 2021

6. Low phase noise microwave generation from a direct-modulation optoelectronic oscillator (DM-OEO)

Author: Brian Sinquin, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Steve Bouhier, and Marc Vallet
Subjects: Materials science, business.industry, Laser, law.invention, Semiconductor laser theory, Band-pass filter, law, Modulation, Phase noise, Optoelectronics, Radio frequency, business, Microwave, Spectral purity
Abstract: Optoelectronic oscillators (OEO) have become of paramount importance for the generation of high spectral purity, (optically-carried) microwave signals. The most widespread architecture uses a Mach-Zehnder Modulator as the generator of the RF modulation [1] . Direct modulation of the injection current of a semi-conductor laser, arguably the simplest possible OEO [2] , has been comparatively much less explored [3] .
Published: 2021

7. Quantum dot membrane external-cavity surface-emitting laser (MECSEL) at 1.5 µm

Author: Mircea Guina, Hoy-My Phung, Cyril Paranthoen, Philipp Tatar-Mathes, Hermann Kahle, Mehdi Alouini, Nicolas Chevalier, and Christophe Levallois
Subjects: Materials science, business.industry, Physics::Optics, Laser, Distributed Bragg reflector, law.invention, law, Quantum dot laser, Quantum dot, Optoelectronics, Laser power scaling, Laser beam quality, business, Quantum well, Gaussian beam
Abstract: Similar to vertical-external-cavity surface-emitting lasers (VECSELs) [1] , MECSELs [2] are high beam quality light sources with typical M 2 values close to an ideal Gaussian beam. The difference is the absence of the mono-lithically integrated distributed Bragg reflector. Because of this, MECSELs have a better wavelength flexibility and the potential to provide a wide spectral coverage, achievable by the existing semiconductor material systems. An additional feature of the MECSEL is the double-side cooling [3] , which allows a more efficient thermal management of the laser active structure by the implementation of two transparent heat spreaders. Since the MECSEL is fully operating in transmission, it is possible to pump the laser active structure optically from both sides. This double-side pump approach as present in solid-state lasers, has been applied to 780 nm emitting MECSELs [4] . Also, lateral power scaling by increasing the pump and cavity mode size has been presented in 825 nm emitting MECSELs [5] . So far, MECSELs have been demonstrated and fully characterized with quantum wells in their active regions [6] - [8] .
Published: 2021

8. Signaux Opto-RF très bas bruit de phase et instabilités dynamiques d’un OEO à modulation directe

Author: Sinquin Brian, Steve Bouhier, Ludovic Frein, Mehdi Alouini, Marc Vallet, Marco Romanelli, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2021

9. L’optique hyperfréquence : un défi perpétuel

Author: Mehdi Alouini
Abstract: D’une science que l’on pouvait qualifier de confidentielle il y a trente ans, car s’adressant principalement aux besoins de la défense comme le radar et la guerre électronique, l’optique hyperfréquence s’est démocratisée ces dernières années. Elle s’invite désormais dans la plupart des nouveaux systèmes électroniques haute fréquence, les télécommunications optiques cohérentes et la métrologie temps-fréquence par exemple.
Published: 2019

10. Imaging through fog using quadrature lock-in discrimination

Author: Bapan Debnath, M S Meena, Sankar Dhar, Hema Ramachandran, Shashank Kumar, Fabien Bretenaker, Mehdi Alouini, Julien Fade, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Lumière, Matière et Interfaces (LuMIn), CentraleSupélec-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Centre National de la Recherche Scientifique (International Emerging Action project 'HINDI-BIO'), Department of Science and Technology, Ministry of Science and Technology, India, Indo-French Centre for the Promotion of Advanced Research., Raman Research Insitute, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SHIV NADAR UNIVERSITY [ Gautam Budh Nagar], and Shiv Nadar University
Subjects: Computer science, Field of view, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Light scattering, 010309 optics, Optics, Software, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], 0103 physical sciences, FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Visibility, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Image and Video Processing (eess.IV), Electrical Engineering and Systems Science - Image and Video Processing, 021001 nanoscience & nanotechnology, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Quadrature (astronomy), Beacon, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0210 nano-technology, business, Intensity modulation
Abstract: International audience; We report experiments conducted in the field in the presence of fog, that were aimed at imaging under poor visibility. By means of intensity modulation at the source and twodimensional quadrature lock-in detection by software at the receiver, a significant enhancement of the contrast-to-noise ratio was achieved in the imaging of beacons over hectometric distances. Further by illuminating the field of view with a modulated source, the technique helped reveal objects that were earlier obscured due to multiple scattering of light. This method, thus, holds promise of aiding in various forms of navigation under poor visibility due to fog.
Published: 2021

11. Low threshold 1550 nm emitting QD optically pumped VCSEL

Author: C. Paranthoen, G. Brevalle, Christophe Levallois, Pascal Turban, Charles Cornet, N. Chevalier, Hervé Folliot, M. Perrin, Mehdi Alouini, A. Le Corre, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut de Physique de Rennes (IPR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-15-CE24-0034-01, Agence Nationale de la Recherche, CNANO Nord-Ouest through the NANOTRANS Program, ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, quantum dots, 02 engineering and technology, semiconductor lasers, Vertical-cavity surface-emitting laser, law.invention, chemistry.chemical_compound, 020210 optoelectronics & photonics, law, Vertical cavity surface emitting lasers, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, Quantum well, business.industry, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Wavelength, chemistry, Quantum dot, Quantum dot laser, Indium phosphide, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Continuous wave, Optoelectronics, business
Abstract: International audience; We present the first demonstration of a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) based on InAs quantum dots (QDs) on InP. A very high density of 10 11 cm −2 per QD layer, and a thin spacing layer of 15 nm are used to enhance the QD modal gain within the VCSEL cavity. Continuous wave (CW) operation is demonstrated at room temperature on optically pumped devices emitting at telecommunication wavelength (1550 nm), being the ground state transition of QDs. A very low threshold of 1.4 mW is obtained, corresponding to a value 6 times smaller than the best threshold we obtained on similar VCSEL structures integrating 1550 nm strained quantum wells. Wavelength tuning experiments have been also conducted due to a wedge cavity design. Laser emission in CW operation has been achieved on a large spectral window: from 1530 nm up to 1573 nm. A stable output polarization state with a polarization ratio exceeding 20 dB is also measured.
Published: 2021

12. Low Phase Noise Direct-Modulation Optoelectronic Oscillator

Author: Steve Bouhier, Sinquin Brian, Ludovic Frein, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Marc Vallet, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, RF power amplifier, Dual loop, dBc, 02 engineering and technology, Signal, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Reduction (complexity), 020210 optoelectronics & photonics, Modulation, Phase noise, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Harmonic, Optoelectronics, business
Abstract: International audience; A direct-modulation OEO (DM-OEO) generating stable 10 GHz and 20 GHz signals is presented. A single loop and a dual loop approach are implemented and compared. We show an output signal of 15 dBm RF power, and a phase noise as low as-135 dBc/Hz at 10 kHz offset from the 10 GHz carrier. The 20 GHz second harmonic exhibits a noise level of-127 dBc/Hz at 10 kHz. A high spur level reduction is also obtained in the dual loop architecture.
Published: 2021

13. Modeling the Lamb mode-coupling constant of quantum well semiconductor lasers

Author: Fabrice Philippe, Alain Jean-Marie, Gaëlle Brévalle, Mehdi Alouini, Cyril Paranthoen, Laurent Chusseau, Arthur Vallet, Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Radiations et composants (RADIAC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes complexes, automates et pavages (ESCAPE), Laboratoire d'Informatique de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-15-CE24-0034, Agence Nationale de la Recherche, ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Physics, Coupling constant, Active laser medium, business.industry, Monte Carlo method, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Atomic and Molecular Physics, and Optics, law.invention, Computational physics, Semiconductor laser theory, 010309 optics, Optics, law, 0103 physical sciences, Mode coupling, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Spontaneous emission, 0210 nano-technology, business, Quantum well
Abstract: We theoretically compute the coupling constant C between two emission modes of an extended cavity laser with a multiple quantum-well active layer. We use an optimized Monte Carlo model based on the Markov chain that describes the elementary events of carriers and photons over time. This model allows us to evaluate the influence on C of the transition from a class A laser to a class B laser and illustrates that the best stability of dual-mode lasers is obtained with the former. In addition, an extension of the model makes it possible to evaluate the influence of different mode profiles in the cavity as well as the spatial diffusion of the carriers and/or the inhomogeneity of the temperature. These results are in very good agreement with previous experimental results, showing the independence of C with respect to the beating frequency and its evolution versus the spatial mode splitting in the gain medium.
Published: 2020

14. CW Operation of a Tunable 1550-nm VCSEL Integrating Liquid-Crystal Microcells

Author: Cyril Paranthoen, S. Pes, Pierluigi Debernardi, Thierry Camps, Véronique Bardinal, K. Tavernier, Sophie Bouchoule, Christophe Levallois, Laurent Dupont, Benjamin Boisnard, B. Sadani, Mehdi Alouini, Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), CNR Institute of Electronics, Computer and Telecommunication Engineering [Torino] (CNR | IEIIT), CNR Istituto di elettronica e di ingegneria dell'informazione e delle telecomunicazioni (CNR | IEIIT), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)-National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Direction Générale de l’Armement (DGA), French National Research Agency (ANR), ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), ANR-15-CE19-0012,DOCT-VCSEL,Tomographie par Cohérence Optique portable à source accordable MEMS-VCSEL pour l'analyse de la peau(2015), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institute of Electronics, Computer and Telecommunication Engineering (IEIIT-CNR), and Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito)-Consiglio Nazionale delle Ricerche [Torino] (CNR)
Subjects: Materials science, 02 engineering and technology, Semiconductor laser theory, Vertical-cavity surface-emitting laser, law.invention, Optical pumping, 020210 optoelectronics & photonics, Liquid crystal, law, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Semiconductor lasers, Birefringence, business.industry, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Vertical-cavity surface-emitting lasers, Liquid crystal devices, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, business, Lasing threshold, Refractive index
Abstract: International audience; An InP-based Vertical-Cavity Surface-Emitting 1 Laser (VCSEL) with a liquid crystal (LC) microcell monolithically integrated on its surface for spectral tuning is investigated. Unlike tunable VCSELs integrating a movable membrane, here the physical length of the cavity remains unchanged and only the voltage applied on the LC ensures a refractive index modification for a particular polarization emitted by the VCSEL. This tunable VCSEL operates in CW at room temperature and exhibits more than 23 nm wavelength tuning around 1.55 µm at a maximum applied voltage of 20 V. The measured laser threshold around 6.5 mW is still comparable to VCSEL without LC microcell, a clear indication that the optical losses related to the LC are very low. On the other hand, for this first optically pumped device, the lasing characteristics suggest that the LC birefringence is lower than expected. To assess this hypothesis, thermo-optical simulations have been conducted.
Published: 2020

15. Full-field all-optical snapshot technique for QUADrature (FAST-QUAD) demodulation of optical signals at radio-frequencies: principle and experimental proof-of-concept (Conference Presentation)

Author: Swapnesh Panigrahi, Romain Agaisse, Mehdi Alouini, Julien Fade, and Hema Ramachandran
Subjects: CMOS, Computer science, Integrator, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Optical communication, Electronic engineering, Demodulation, Radio frequency, Intensity modulation, 500 kHz, Multiplexing
Abstract: Since long, optical intensity modulation/demodulation techniques have encountered numerous applications in telemetry, free-space communications or optical characterization of scattering media. Upgrading those techniques to a full-field, real-time imaging modality can allow massive multiplexing, an essential asset not only for 3D imaging or optical communications, but also for imaging in turbid media (medical diagnosis, underwater vision, imaging in colloids, or navigational aid for safe transports). In this context, we have recently proposed a new concept of Full-field All-optical Snapshot Technique for QUADrature demodulation imaging (FAST-QUAD), whose capacity in real-time image demodulation have been demonstrated up to frequencies of 500 kHz, without requiring any synchronization between the receiver and the intensity-modulated source(s) in the imaged scene. This technique relies on an all-optical architecture, at the heart of which is an electro-optical crystal and appropriate polarization optics components, making it possible to spatially multiplex four transmission « gates » in quadrature to each other (0°, 90°, 180°, 270°), addressing four sub-images detected on the same single standard sensor (CCD/CMOS). This setup behaves as a quadrature lock-in detection circuit, well-known in the electronics field, but in the optical domain and in a massively spatially multiplexed way, using the acquisition time of the camera as a low-pass integrator. This optical module can therefore be inserted in front of any camera, and allows the number of electronics components to be minimized. This property provides FAST-QUAD with a major asset, as its operating frequency is fully and continuously tunable in the RF range, which allowed us to establish an experimental proof-of-concept between 0 Hz (DC) and 500 kHz on the first prototype built in the laboratory. We will detail the instrumental conception of this prototype as well as the calibration/processing pipeline developed. Experimental validation results and examples of application of the FAST-QUAD approach will also be presented.
Published: 2020

16. Near-infrared active and selective polarization imaging by orthogonalitybreaking: calibration of the acquisition chain

Author: Julien Fade, François Parnet, Noé Ortega-Quijano, Mehdi Alouini, Jonathan Staes, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Subjects: 010302 applied physics, Physics, [PHYS]Physics [physics], Birefringence, business.industry, Orientation (computer vision), Near-infrared spectroscopy, Polarimetry, 01 natural sciences, 010309 optics, [SPI]Engineering Sciences [physics], Optics, Orthogonality, 0103 physical sciences, Calibration, Demodulation, Anisotropy, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Active polarimetric imaging by orthogonality breaking is an alternative polarimetric imaging method developed at the Institut FOTON, Rennes. By illuminating a sample with a dual-frequency dual-polarization (DFDP) beam whose polarizations are orthogonal, it is possible to characterize its diattenuation and the orientation of the anisotropy in a single acquisition. However, this technique is not sensitive to other polarimetric effects such as birefringence or pure depolarization and requires a detection/demodulation chain that introduces non-linearity effects and does not allow results to be obtained quantitatively. In this paper, after a presentation of the orthogonality-break imaging system, we will detail the calibration/correction protocol which is now implemented to take into account the effects of non-linearities. Then, we will show that it is possible, by adding a polarimetric analysis module, to make this method sensitive to the main polarimetric effects. The results obtained on a simulated operational scene will be presented.
Published: 2020

17. Orthogonality-breaking polarimetric sensing modalities for selective polarization imaging

Author: Noe Ortega-Quijano, Julien Fade, François Parnet, Jonathan Staes, Mehdi Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), ANR-13- ASTR-0001, Agence Nationale de la Recherche, Direction Générale de l’Armement, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-13-ASTR-0001,RADIO LIBRE,Imagerie active temps-réel de dépolarisation par brisure d'orthogonalité(2013)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], Birefringence, Radio frequency photonics, business.industry, Linear polarization, Polarimetry, Polarimetric imaging, Context (language use), Dichroic glass, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 010309 optics, [SPI]Engineering Sciences [physics], Optics, Orthogonality, 0103 physical sciences, Medical imaging, Sensitivity (control systems), 010306 general physics, business
Abstract: Polarimetric sensing/imaging by orthogonality breaking is a microwave-photonics-inspired optical remote sensing technique that was shown to be particularly suited to characterize dichroic samples in a direct and single-shot way. In this work, we expand the scope of this approach in order to gain sensitivity on birefringent and/or purely depolarizing materials by respectively introducing a circular or a linear polarization analyzer in the detection module. We experimentally validate the interest of these two new, to the best of our knowledge, induced orthogonality-breaking modalities in the context of infrared active imaging.
Published: 2020

18. High-power InAs quantum dot VECSEL with fundamental mode emission at 1.5 µm (Conference Presentation)

Author: Gaëlle Brévalle, Kostiantyn Nechay, Christophe Levallois, Cyril Paranthoen, Mehdi Alouini, Grigore Suruceanu, Nicolas Chevalier, Eli Kapon, Mircea Guina, Andrei Caliman, Alexandru Mereuta, Tampere University of Technology [Tampere] (TUT), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, business.industry, 02 engineering and technology, Laser, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Power (physics), law.invention, 010309 optics, Wavelength, [SPI]Engineering Sciences [physics], 020210 optoelectronics & photonics, Quantum dot, law, 0103 physical sciences, Broadband, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, business, Lasing threshold, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Vertical-external-cavity surface-emitting lasers employing QDs as gain media in comparison to QW-based VECSELs can offer beneficial lasing features, such as, temperature resilience, broadband gain and wider wavelength tunability. We demonstrate the first QD-based VECSEL providing 2 W emission at 1.5 µm and a tuning range of 60 nm. This achievement paves the way to multi-Watt VECSELs with extended wavelength tunability.
Published: 2020

19. High-Power 760 nm VECSEL Based on Quantum Dot Gain Mirror

Author: Christophe Levallois, Nicolas Chevalier, Gaëlle Brévalle, Eli Kapon, Mathieu Perrin, Mehdi Alouini, Grigore Suruceanu, Cyril Paranthoen, Kostiantyn Nechay, Andrei Caliman, Alexandru Mereuta, Mircea Guina, Tampere University of Technology [Tampere] (TUT), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Brightness, semiconductor disk laser, Materials science, quantum dot lasers, Physics::Optics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, surface emitting lasers, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, law, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, direct emission, Birefringence, business.industry, Linear polarization, Condensed Matter Physics, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, semiconductor growth, Transverse mode, optical harmonic generation, Wavelength, Quantum dot laser, Quantum dot, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, business
Abstract: International audience; We report high-power second-harmonic generation of 760 nm laser light from optically-pumped vertical-external-cavity surface-emitting laser based on quantum dot active medium. The laser generates ~1.2 W in fundamental transverse mode with fixed linear polarization. The emission wavelength can be continuously tuned from 738 to 778 nm by using an intra cavity birefringent filter for fundamental radiation without readjustment of phase-matching angle of the nonlinear crystal. The result constitutes a viable alternative for applications requiring broadly tunable high brightness lasers in the 700-800 nm range.
Published: 2020

20. Phase-locking and delay-induced instabilities in a dual- frequency fiber laser

Author: Marie Guionie, Aurélien Thorette, Marco Romanelli, Anthony Carré, Goulc'Hen Loas, Emmanuel Pinsard, Laurent Lablonde, Benoît Cadier, Mehdi Alouini, Marc Vallet, Marc Brunel, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), iXBlue Photonics, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics]
Abstract: International audience; We show that the polarization modes of a dual-frequency fiber laser can be efficiently phase-locked using optical frequency-shifted feedback, leading to a stable optically-carried microwave clock signal. We also show that a delay-induced instability, characterized by periodic pulses in the envelope of the beat-note signal, takes place inside the phase-locking range. This observation agrees with the prediction of a delayed rate equation model.
Published: 2019

21. InAs/InP quantum dot VECSEL emitting at 1.5 μm

Author: A. Caliman, Christophe Levallois, Cyril Paranthoen, Gaëlle Brévalle, Mehdi Alouini, Grigore Suruceanu, K. Nechay, Elyahou Kapon, Alexandru Mereuta, Nicolas Chevalier, Mathieu Perrin, Mircea Guina, Tampere University of Technology [Tampere] (TUT), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LakeDiamond SA, ANR-15-CE24-0034-01, Agence Nationale de la Recherche, ANR-15-CE24-0034-01, Suiss National Science Foundation, ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Nucleation, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), 01 natural sciences, 7. Clean energy, law.invention, 010309 optics, Standing wave, Condensed Matter::Materials Science, 020210 optoelectronics & photonics, law, 0103 physical sciences, Turn (geometry), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, business.industry, Laser, Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect, Wavelength, Quantum dot, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Continuous wave, business
Abstract: International audience; A high-power InAs quantum dot (QDs) vertical-external-cavity surface-emitting laser emitting at 1.5 µm is reported. The active region employs 20 layers of high-density Stranski-Krastanow InAs quantum dots on InP substrate. QDs density and emission wavelength was independently adjusted by employing a double-cap growth sequence. Optimization of the spacer layers thickness and strain compensation rendered possible nucleation of a relatively high number of QD layers per antinode of the electromagnetic standing wave, which in turn enabled a high output power continuous wave operation of about 2.2 W. The operation wavelength could be tuned over 60 nm, taking advantage of the broadband gain characteristic of QD media. AS
Published: 2019

22. Microwave-Optical Fiber Lasers Stabilized by Frequency-Shifted Feedback

Author: M. Guionie, Laurent Lablonde, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Aurelien Thorette, Marc Vallet, Anthony Carré, Marc Brunel, Emmanuel Pinsard, Goulc'Hen Loas, Benoit Cadier, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), iXBlue Photonics, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Optical fiber, Materials science, business.industry, Fiber laser, Beat (acoustics), dBc, 02 engineering and technology, Opto-electronic oscillator, Laser, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, law, 0103 physical sciences, Phase noise, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, Optical feedback, business, Microwave, Dual-polarization
Abstract: International audience; Dual-frequency fiber lasers (DFFL) are shown to provide high purity beat notes for microwave signal generation and distribution. We study the stabilization of the beat from DFB DFFLs by using optical frequency-shifted feedback loop containing an electro-optic modulator (EOM). As a proof-of-principle of the method efficiency, a stabilized beat note with a phase noise level of -104 dBc/Hz at 1 kHz from a 1 GHz carrier, and of -90 dBc/Hz at 1 kHz from a 10 GHz carrier, is demonstrated when the EOM is driven by a synthesizer. Furthermore, the scheme is extended to a self-referenced scheme: a hybrid opto-electronic oscillator is obtained when the delayed DFFL beat note itself drives the EOM. Low-frequency phase noise is reduced by about 20 dB. Applications are discussed.
Published: 2019

23. Optically-Controlled Unit-Cell for Transmitarrays at X-band

Author: Romain Cane, Ronan Sauleau, Mehdi Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ministère de l'Education Nationale, de l'Enseignement Superieur et de la Recherche, MESRSciences et Technologies de l'information et de la Communication, Université Paris-Saclay, STIC DSEuropean Commission, EUEuropean Regional Development Fund, FEDER, Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, microwave photonics, Phase (waves), X band, chemistry.chemical_element, Germanium, 02 engineering and technology, semiconductors, carrier diffusion, 7. Clean energy, [SPI]Engineering Sciences [physics], active unit-cell optical switch, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Insertion loss, photoconductivity, Center frequency, business.industry, Photoconductivity, 020208 electrical & electronic engineering, 020206 networking & telecommunications, germanium, Semiconductor, Transmission (telecommunications), chemistry, Optoelectronics, business, reconfigurable transmitarray
Abstract: International audience; An optically-controlled unit-cell with 1-bit phase quantization is proposed at X-band for integration in transmitarrays. It consists of two U-slot and O-slot patch antennas connected by a metallized via. Their transmission phase is controlled by illuminating at 1.55μm two Germanium semiconductors located on the top of the O-slot. A prototype has been manufactured and characterized experimentally in a waveguide simulator. The unit-cell insertion loss is measured to be 4 dB at the center frequency. A 180°±10° phase difference between both phase states in the 8.7-10.5 GHz band and a 3-dB fractional transmission bandwidth of 5.1% are achieved. © 2019 European Microwave Association (EuMA).
Published: 2019

24. Building blocks and concepts for THz remote sensing and communications

Author: Jérémi Torres, Faycal Bouamrane, D. Crete, J.-F. Lampin, Henri Jaffrès, Loïc Morvan, Bernard Plaçais, F. Bondu, Guillaume Ducournau, P. Bortolotti, C. Larat, J.-M. George, Daniel Dolfi, Alberto Montanaro, Pierre Legagneux, Emilien Peytavit, A. De Rossi, Luca Varani, Pierre Seneor, M. Martin, M. Rosticher, J. Mangeney, Carlo Sirtori, S. S. Dhillon, Laurent Chusseau, B. Marcilhac, G. Pillet, Bruno Dlubak, Mehdi Alouini, Stefano Barbieri, Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES, Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Photonique THz - IEMN (PHOTONIQ THz - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Radiations et composants (RADIAC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Térahertz, hyperfréquence et optique (TéHO), Nano-THz, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Physique Mésoscopique, QUAD : Physique Quantique et Dispositifs, THALES [France], THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Photonique THz - IEMN (PHOTONIQUE THz - IEMN), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN), Ecole Centrale de Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Computer science, Terahertz radiation, 020208 electrical & electronic engineering, Bandwidth (signal processing), Detector, Quantum cascade lasers, Detectors, Optical mixing, 02 engineering and technology, Remote sensing, Communications system, 020210 optoelectronics & photonics, Frequency modulation, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Graphene, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]
Abstract: International audience; We present technological building blocks and concepts under study which could ease the build-up of future THz remote sensing and communication systems. Critical issues regarding such systems mainly rely on the availability of sensitive and compact detectors together with powerful, large bandwidth and versatile sources.
Published: 2019

25. Single-mode operation with no mode-hops of a 110m long Brillouin fiber laser with non-resonant pumping

Author: Guillaume Ducournau, Loic Morvan, D. Bacquet, Pascal Szriftgiser, Marc Vallet, Stephanie Molin, Gregoire Pillet, Gwennaël Danion, Ludovic Frein, Mehdi Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 (PhLAM), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES [France], Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Photonique THz - IEMN (PHOTONIQUE THz - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), OSA (ISBN: 978-1-7281-0469-0), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), THALES, Photonique THz - IEMN (PHOTONIQ THz - IEMN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Ecole Centrale de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)
Subjects: Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Optical fiber, business.industry, Single-mode optical fiber, Resonance, Physics::Optics, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Brillouin zone, Optics, law, Brillouin scattering, Fiber laser, 0103 physical sciences, Stokes wave, 0210 nano-technology, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; Stimulated Brillouin scattering (SBS) has received much attention for decades for its numerous applications in sensors, optical amplification or design of narrow-linewidth lasers. In particular, optical fibers present Brillouin gain with a narrow bandwidth of a few tens of MHz. This permits to realize Brillouin fiber lasers (BFL) emitting Stokes lines with potential ultra-narrow linewidths. Standard architectures are based on the use of a long fiber loop in order to provide sufficient gain. The loop is then resonant for the pump requiring servo-control to lock the pump frequency to the loop resonance. Furthermore, the whole pump power may not be injected in the cavity, as the pump spectrum may be broader than the cavity resonance. Conversely, non-resonant pumping enables to fully exploit the pump power. However, as the pump-resonator detuning may drift, it suffers from mode-hopping of the Stokes wave.
Published: 2019

26. Single-sideband hybrid opto-electronic oscillator

Author: Marc Vallet, Steve Bouhier, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Frederic van Dijk, Aurelien Thorette, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES [France]-ALCATEL, École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), and THALES-ALCATEL
Subjects: Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Optical fiber, business.industry, 020208 electrical & electronic engineering, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Feedback loop, Opto-electronic oscillator, Noise (electronics), law.invention, Interferometry, 020210 optoelectronics & photonics, law, Dispersion (optics), Phase noise, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, business, Compatible sideband transmission
Abstract: International audience; Opto-electronic oscillators (OEO) are important building blocks in microwave photonics systems, allowing to obtain low-phase noise optically-carried radiofrequency signals. We have recently demonstrated an OEO scheme based on a monolithic dual-frequency source, whose beatnote is self-stabilized using frequency-shifted optical feedback, and a delay line [2]. The main interest of such a setup is that it allows the generation of single-sideband signals, which are thus insensitive to dispersion fading when propagating in optical fibers. The scheme presented offered good short-term performances. However, it could be affected by mode-hopping due to both the resonant modes of the optical feedback loop, and to those of the optoelectronic loop including the delay line. In the present work, we present significant improvements, namely the complete suppression of mode-hopping, and a significant reduction of the spurs in the phase noise spectrum. This has been obtained by (i) the introduction of a RF interferometer thanks to the use of two delay lines, and (ii) a significant shortening of the optical feedback loop (see Fig. 1(a)).
Published: 2019

27. Brillouin Assisted Optoelectronic Self-Narrowing of Laser Linewidth

Author: Pascal Szriftgiser, Ludovic Frein, Mehdi Alouini, Marc Vallet, Gwennaël Danion, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 (PhLAM), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), ANR-13-INFR-0011, Agence Nationale de la Recherche, Conseil Régional de Bretagne, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and ANR-13-INFR-0011,COM'TONIQ,COMmunications quasi-optiques ultra-haut débit à base de phoTONIQue(2013)
Subjects: Materials science, fiber resonator, Physics::Optics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, laser stability, Resonator, Laser linewidth, 020210 optoelectronics & photonics, Brillouin scattering, law, Fiber laser, Phase noise, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Astronomical interferometer, Physics::Atomic Physics, Electrical and Electronic Engineering, Spectral purity, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Multi-mode optical fiber, business.industry, Lasers, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Brillouin zone, Injection locking, Wavelength, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business
Abstract: International audience; Standard laser linewidths typically range from 10 kHz for solid-state lasers up to a few MHz for semiconductors. Several techniques have been developed in the past in order to reduce lasers linewidths to sub-kHz level. It can be achieved by servo-locking the mean laser frequency to a reference frequency provided by an atomic or molecular absorption line, leading to long-term frequency stabilization. However, it does not generally offer significant reduction of short-term phase-noise. Other techniques consist in using the resonances provided by ultra-stable cavities or km-imbalanced interferometers. These methods are accurate, but are very sensitive to environmental noise which degrades the laser linewidth. Injection locking provides alternative solutions for linewidth narrowing, but the problem is merely deferred as they rely on the use of stabilized low-noise optical seeders. Besides Brillouin fiber lasers (BFL) employing the stimulated Brillouin scattering (SBS) in fibers are known to present intrinsic narrow sub-kHz linewidths [1]. We show here how the benefits of using a solidstate laser, in terms of power, and SBS, in terms of spectral purity, can be easily combined.
Published: 2019

28. Mode Coupling Measurement in Dual-Frequency Quantum Well-based VECSEL

Author: Alexandru Mereuta, Salvaore Pes, Cyril Hamel, Eli Kapon, Gaëlle Brévalle, Mathieu Perrin, Christophe Levallois, Hervé Folliot, Andrei Caliman, Mehdi Alouini, Cyril Paranthoen, Laurent Chusseau, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Radiations et composants (RADIAC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Coupling constant, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Materials science, Oscillation, dual-frequency laser, lamb coupling, Order (ring theory), Laser, law.invention, Wavelength, law, constant, Mode coupling, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Atomic physics, Constant (mathematics), Quantum well, vecsel, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We experimentally investigate the Lamb coupling constant C in InGaAlAs Quantum Wells active medium. An Optically-Pumped Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser emitting at $1.54\ \boldsymbol{\mu} \mathbf{m}$ is designed to sustain the oscillation of two orthogonally polarized modes sharing the same active region while separated by 1 mm in the rest of the cavity. It enables to tune independently the two wavelengths and to apply differential losses in order to directly measure the coupling constant. We found C to be almost constant and equal to $0.839 \pm 0.023$ for a wavelength difference between the two eigenmodes ranging from 0.36 nm up to 10.8 nm.
Published: 2019

29. InP-based devices integrating liquid crystals microcells for a tunable laser emission or a wavelength selective photodetection

Author: B. Sadani, Laurent Dupont, Sophie Bouchoule, Cyril Paranthoen, Thierry Camps, Mehdi Alouini, Benjamin Boisnard, Christophe Levallois, Véronique Bardinal, S. Pes, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N (UMR_9001)), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), ANR-15-CE19-0012,DOCT-VCSEL,Tomographie par Cohérence Optique portable à source accordable MEMS-VCSEL pour l'analyse de la peau(2015), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), and IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Materials science, business.industry, Optical communication, Photodetection, 7. Clean energy, Vertical-cavity surface-emitting laser, Photodiode, law.invention, Wavelength, law, Liquid crystal, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Optoelectronics, Photonics, business, Tunable laser
Abstract: International audience; Photonic devices with wavelength tuning capabilities are investigated with the use of liquid crystal microcells monolithically integrated onto the surfaces of photodiodes or VCSEL fabricated on InP based materials. For these two devices, we demonstrated that the detected or emitted wavelength can be selected on a tuning range of more than 70 nm in the case of the photodiode, and of more than 20 nm in the case of VCSEL.
Published: 2019

30. $\mathbf{1545}\ \mu \mathbf{m}$ Quantum Dot Vertical Cavity Surface Emitting Laser with low threshold

Author: Christophe Levallois, Gaëlle Brévalle, Hervé Folliot, Alain Le Corre, Mehdi Alouini, Mathieu Perrin, Cyril Paranthoen, Karine Tavernier, and Nicolas Chevalier
Subjects: Wavelength, Photoluminescence, Materials science, business.industry, Quantum dot, Optoelectronics, Continuous wave, Dielectric, Substrate (electronics), business, Quantum well, Vertical-cavity surface-emitting laser
Abstract: In this work, we report on the first room temperature quantum dot (QD) vertical cavity surface emitting laser(VCSEL) operating at 1545 nm on InP substrate. QD growth has been first studied to optimize the QD density and wavelength for an operation at 1520 nm. High photoluminescence efficiency and low linewedth (125 nm) is obtained on a 5 stacked structure. The VCSEL gain structure is composed of three groups of five QD layers grown on InP(311)B, inserted in a microcavity defined by full dielectric bragg mirrors. Continuous wave operation is demonstrated under optical excitation. QD VCSEL threshold is as low as 1.5 mW, a value 5 to 6 times smaller compared with our previous best VCSEL structures, integrating strained quantum wells based VCSEL with similar design.
Published: 2019

31. Characterization of a polarimetric infrared imager based on the orthogonality breaking technique

Author: Noé Ortega-Quijano, Goulc'Hen Loas, Mehdi Alouini, François Parnet, Muriel Roche, Ludovic Frein, Julien Fade, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut FRESNEL (FRESNEL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Marseille (ECM)-Aix Marseille Université (AMU), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Aix Marseille Université (AMU)-École Centrale de Marseille (ECM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: microwave photonics, Laser scanning, Gaussian, Polarimetry, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, active imaging, 010309 optics, symbols.namesake, 020210 optoelectronics & photonics, polarimetric imaging, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Detection theory, Remote sensing, Physics, infrared imaging, General Engineering, Speckle noise, Image segmentation, Atomic and Molecular Physics, and Optics, instrument design, Computer Science::Computer Vision and Pattern Recognition, symbols, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Raster scan, Coherence (physics)
Abstract: International audience; This paper reports an in-depth experimental characterization and analysis of an infrared active polarimetric imaging system based on the orthogonality breaking polarization-sensing approach. We first recall the principle of this laser scanning polarimetric imaging technique, based on the illumination of a scene by means of a dual-frequency dual-polarization light source. The experimental design is then described, along with measurements on test scenes with known polarimetric properties used to validate/calibrate the imaging system, and to characterize its optical properties (sensitivity, resolution). The noise sources that temporally and spatially affect the quality of the orthogonality breaking data are then investigated. Our results show that the raw temporal signals detected at a given location of the scene are perturbed by Gaussian fluctuations, while the spatial information contained in the images acquired through raster scan of the scene are dominated by speckle noise, which is a common characteristic of active polarimetric imaging systems. Finally, the influence of the source temporal coherence on the images is analyzed experimentally, showing that orthogonality breaking acquisitions can still be performed efficiently with a low-coherence source.
Published: 2019

32. All-optical imaging architecture for snapshot demodulation of optical signals at radio-frequencies

Author: Swapnesh Panigrahi, Julien Fade, Mehdi Alouini, Hema Ramachandran, Romain Agaisse, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Raman Research Institute (RRI), Raman Research Institute, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Computer science, Quadrature demodulation, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 010309 optics, [SPI]Engineering Sciences [physics], All optical, Amplitude, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electronic engineering, Snapshot (computer storage), Demodulation, Radio frequency, Architecture, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Common emitter
Abstract: We report the design and experimental proof-of-principle of a novel snapshot quadrature demodulation imaging architecture, allowing retrieval of amplitude and phase of light modulated at radio frequencies, without synchronization between emitter and receiver, and with continuous frequency tuning capability.
Published: 2019

33. Microwave signal switching on a silicon photonic chip

Author: Mehdi Alouini, Cheng-Yi Fang, Hung-Hsi Lin, Abdelkrim El Amili, Yeshaiahu Fainman, University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California (UC), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Defense Advanced Research Projects Agency, National Science Foundation, Office of Naval Research, Semiconductor Research Corporation, Army Research Office, University of California, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: 0301 basic medicine, Computer science, Silicon photonics, lcsh:Medicine, Optical power, ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 7. Clean energy, Article, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Hardware_INTEGRATEDCIRCUITS, lcsh:Science, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Multidisciplinary, business.industry, lcsh:R, Chip, Telecommunications network, Electrical and electronic engineering, 030104 developmental biology, Amplitude, Extremely high frequency, Microwave photonics, Optoelectronics, lcsh:Q, Photonics, business, 030217 neurology & neurosurgery, Microwave
Abstract: Microwave photonics uses light to carry and process microwave signals over a photonic link. However, light can instead be used as a stimulus to microwave devices that directly control microwave signals. Such optically controlled amplitude and phase-shift switches are investigated for use in reconfigurable microwave systems, but they suffer from large footprint, high optical power level required for switching, lack of scalability and complex integration requirements, restricting their implementation in practical microwave systems. Here, we report Monolithic Optically Reconfigurable Integrated Microwave Switches (MORIMSs) built on a CMOS compatible silicon photonic chip that addresses all of the stringent requirements. Our scalable micrometer-scale switches provide higher switching efficiency and require optical power orders of magnitude lower than the state-of-the-art. Also, it opens a new research direction on silicon photonic platforms integrating microwave circuitry. This work has important implications in reconfigurable microwave and millimeter wave devices for future communication networks.
Published: 2019

34. Electrically pumped shot-noise limited class A VECSEL at telecom wavelength

Author: Christophe Levallois, Cyril Hamel, Anwar Kerchaoui, Andrei Caliman, Thomas Batte, Alain Le Corre, Eli Kapon, Alexandru Mereuta, Steve Bouhier, Mehdi Alouini, Cyril Paranthoen, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-15-CE24-0034-01, Agence Nationale de la Recherche, ANR-15-CE24-0034-01, National Center of Competence in Research Quantum Science and Technology, and Région Bretagne
Subjects: Amplified spontaneous emission, Materials science, Relative intensity noise, Physics::Optics, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Semiconductor laser theory, law.invention, 010309 optics, Optical pumping, Optics, law, 0103 physical sciences, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, business.industry, Shot noise, Second-harmonic generation, 021001 nanoscience & nanotechnology, Laser, Vertical-external-cavity surface-emitting-laser, Atomic and Molecular Physics, and Optics, laser, operation, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology, business, Telecommunications
Abstract: Class A shot-noise limited operation is achieved in an electrically pumped vertical external cavity surface emitting laser (VECSEL), opening the way for integration of such peculiar noiseless laser oscillation in applications where low power consumption and footprint are mandatory. The quantum well active medium is grown on an InP substrate to enable laser oscillation at telecom wavelengths. Single frequency class A operation is obtained by proper optimization of the cavity dimensions, ensuring at the same time a sufficiently long and high-finesse cavity without any intracavity filtering components. The laser design constraints due to electrical pumping are discussed as compared to optical pumping. The intensity noise spectrum of this laser is shown to be shot-noise limited, leading to a relative intensity noise of − 160 d B / H z for 3.1 mA detected photocurrent.
Published: 2021

35. Lamb mode-coupling constant in quantum-dot semiconductor lasers

Author: Mathieu Perrin, Mehdi Alouini, Arthur Vallet, Cyril Paranthoen, Laurent Chusseau, Radiations et composants (RADIAC), Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-15-CE24-0034, Agence Nationale de la Recherche, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015)
Subjects: Physics, Coupling, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], 02 engineering and technology, Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect, Laser, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics, law.invention, Semiconductor laser theory, [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, 020210 optoelectronics & photonics, [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], law, Quantum dot, Mode coupling, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Atomic physics, Constant (mathematics), Homogeneous broadening, Lasing threshold
Abstract: International audience; In 1964, W. E. Lamb introduced a mode-coupling constant C to characterize the stability of a dual-mode laser. Considering quantum-dot semiconductor lasers, we calculate analytically C in the framework of a rate-equation model, which includes both the homogeneous broadening of the quantum-dot emission and the dot-to-dot carrier exchange due to wetting-layer-assisted lateral coupling. Although first established using fully symmetric laser parameters for both modes, this result is then extended numerically to nonsymmetric parameters and shows that C remains unchanged when the gain/losses are adjusted so that the two laser modes are brought to oscillate simultaneously. Finally, C is shown to depend on two parameters only encompassing the pumping, the gain material mainly through the homogeneous broadening and the dot-to-dot carrier exchange, and the cavity design. Above laser threshold, the analytic result predicts a stable dual-mode behavior whatever the conditions but with a margin that decreases drastically close to lasing threshold or at small beating frequencies.
Published: 2018

36. Liquid crystal-based tunable photodetector operating in the telecom C-band

Author: Mehdi Alouini, Benjamin Boisnard, Christophe Levallois, Laurent Dupont, Sophie Bouchoule, Benattou Sadani, Véronique Bardinal, Salvatore Pes, Cyril Paranthoen, Thierry Camps, Jean-Baptiste Doucet, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), ANR-14-ASTR-0007-01, Agence Nationale de la Recherche, ARED-VELOCE 8917, Conseil Régional de Bretagne, Direction Générale de l’Armement, ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: Photocurrent, Amplified spontaneous emission, Materials science, business.industry, Photodetector, 02 engineering and technology, LC circuit, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Photodiode, law.invention, 010309 optics, Laser linewidth, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, Liquid crystal, law, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, business, Tunable laser
Abstract: International audience; Liquid crystal (LC) microcells monolithically integrated on the surface of InGaAs based photodiodes (PDs) are demonstrated. These LC microcells acting as tunable Fabry-Perot filters exhibit a wavelength tunability of more than 100 nm around 1550 nm with less than 10V applied voltage. Using a tunable laser operating in the S and C bands, photocurrent measurements are performed. On a 70 nm tuning range covered with a driving voltage lower than 7V, the average sensitivity for the PD is 0.4 A/W and the spectral linewidth of the LC filter remains constant, showing a FWHM of 1.5 nm. Finally, the emission spectrum from an Er-doped fiber is acquired by using this tunable PD as a micro-spectrometer.
Published: 2018

37. Liquid crystal based tunable PIN-photodiodes for detection around 1.55-µm

Author: Laurent Dupont, Véronique Bardinal, Benattou Sadani, Benjamin Boisnard, Christophe Levallois, Jean-Baptiste Doucet, Mehdi Alouini, Thierry Camps, Sophie Bouchoule, Cyril Paranthoen, Salvatore Pes, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Équipe MICrosystèmes d'Analyse (LAAS-MICA), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Département Optique (IMT Atlantique - OPT), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), DGA-MRIS and Région Bretagne (grant ARED-VELOCE 8917), ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), ANR-15-CE19-0012,DOCT-VCSEL,Tomographie par Cohérence Optique portable à source accordable MEMS-VCSEL pour l'analyse de la peau(2015), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: Materials science, Photodetector, 02 engineering and technology, Photodetection, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, WDM, law, Liquid crystal, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, Photodiodes, business.industry, Optical communications, Photodetectors, Integrated optics, Laser, Photodiode, Full width at half maximum, Wavelength, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, Liquid-crystal, business, Tunable laser
Abstract: International audience; In this work, we report InGaAs based photodiodes integrating liquid crystal (LC) microcells resonant microcavity on their surface. The LC microcavities monolithically integrated on the photodiodes act as a wavelength selective filter for the device. Photodetection measurements performed with a tunable laser operating in the telecom S and C bands demonstrated a wavelength sweep for the photodiode from 1480 nm to 1560 nm limited by the tuning range of the laser. This spectral window is covered with a LC driving voltage of 7V only, corresponding to extremely low power consumption. The average sensitivity over the whole spectral range is 0.4 A/W, slightly lower than 0.6 A/W for similar photodiodes that do not integrate such a LC tunable filter. The quality of the filter integrated onto the surfaces of the photodiodes is constant over a large tuning range (70 nm), showing a FWHM of 1.5 nm.
Published: 2018

38. 1.5 µm Quantum Dots Spectral Hole Burning experiments for dual frequency laser engineering

Author: Gaëlle Brévalle, Mathieu Perrin, Cyril Paranthoen, Yoan Léger, Christophe Levallois, Hervé FOLLIOT, Mehdi Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), ANR-15-CE24-0034,IDYLIC,Etudes des boites quantiques au sein de lasers à émission verticale et en cavité externe sous injection électrique pour la réalisation d'émetteurs bi-fréquence cohérent et compact(2015), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: Condensed Matter::Materials Science, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], [PHYS.QPHY]Physics [physics]/Quantum Physics [quant-ph], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Physics::Optics, Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; The Terahertz (THz) frequency domain is attractive for numerous applications including phonon spectroscopy, radio-astronomy, imaging, sensing and communication. Nevertheless the development of a compact, tunable, electrically driven room-temperature source operating in the THz band frequency [1-5 THz] remains a challenge. An alternative to low-temperature-cooled Quantum Cascade Lasers is the widely investigated photomixing technique which relies on semiconductor antenna fed by two laser fields beating at the targeted THz frequency. When a highly coherent CW emission is mandatory, a single laser cavity sustaining the oscillation of the two required laser fields is a very attractive approach. Indeed, the phase noises of the two optical fields being inherently correlated, the beatnote exhibits a high spectral purity. Following this paradigm, dual-frequency Quantum Wells (QWs) based Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs) architectures have been successfully demonstrated [1][2][3]. Nevertheless, because of the inherent homogeneously broadened gain of QWs, the two laser modes suffer from strong coupling making it necessary to lift the spatial degeneracy inside the active medium. Moreover, the frequency detuning remains lower than in Quantum Dots (QDs). Accordingly, we have been exploring over the past years the benefits of using wider and potentially less homogeneously broadened gain medium such as Quantum Dots. To this aim, InAs QDs are grown on InP (311B) substrate, and characterized by photoluminescence and atomic force microscopy. The density (from 10^10 to 10^11 cm-2) and the size of QDs are carefully engineered while keeping a 1550 nm emission wavelength. To evaluate the potential of QDs for dual frequency oscillation, a critical parameter is the homogeneous linewidth. It is measured through Spectral Hole Burning (SHB) experiments using two tunable and continuous-wave lasers. In order to be as close as possible to the laser operation conditions, the SHB experiments are performed at high temperature levels and high carrier densities. In this talk, we will present our preliminary results from Spectral Hole Burning experiments conducted on both InAs/InP QDs and conventional InGaAs/InP QWs. The dedicated homemade measurement apparatus will be presented as well. This work is supported by the IDYLIC ANR project (ANR-15-CE24-0034-01).
Published: 2018

39. Lasers à fibre bifréquences stabilisés par réinjection optique

Author: Marie Guionie, Aurélien Thorette, Marco Romanelli, Anthony Carré, Goulc'Hen Loas, Emmanuel Pinsard, Laurent Lablonde, Benoit Cadier, Mehdi Alouini, Marc Vallet, Marc Brunel, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), iXBlue Photonics, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Subjects: Laser à fibre, Réinjection optique, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optique microonde
Abstract: National audience; Les lasers à fibre DFB bi-polarisation sont des sources hétérodynes de choix pour les senseurs ou la photonique microonde. Dans ce cadre, nous démontrons et étudions la stabilisation du battement à 1 GHz d'un laser DFB bifréquence au moyen d'une boucle de réinjection optique décalée en fréquence. La largeur de la plage d'accrochage du battement sur un synthétiseur est proportionnelle au taux de réinjection. Le bruit de phase du battement stabilisé est de –104 dBc/Hz à 1 kHz. Des simulations numériques indiquent que la forte dissymétrie de la plage d'accrochage, observée expérimentalement, peut s'expliquer par un couplage phase-amplitude important (α > 1).
Published: 2018

40. Dual polarization DFB fiber lasers as optical phase-locked microwave sources in the 1-10 GHz range

Author: Marco Romanelli, M. Guionie, Marc Brunel, Emmanuel Pinsard, Ludovic Frein, Goulc'Hen Loas, Marc Vallet, Anthony Carré, François Bondu, Mehdi Alouini, Benoit Cadier, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), iXBlue Photonics, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Materials science, Beat (acoustics), Physics::Optics, 02 engineering and technology, Microwave sources, 01 natural sciences, law.invention, 010309 optics, Laser linewidth, Dual-frequency, law, Fiber laser, 0103 physical sciences, Phase noise, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [PHYS]Physics [physics], [ PHYS ] Physics [physics], business.industry, 020208 electrical & electronic engineering, dBc, Laser, Dual-polarization interferometry, DFB, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Optoelectronics, [ SPI.OPTI ] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, business, Microwave
Abstract: International audience; Fully fibered microwave-optical sources at 1.5 μm are studied experimentally. It is shown that the beat note between two orthogonally polarized modes of a distributed-feedback fiber laser can be efficiently stabilized using an optical phaselocked loop that uses the pump-power induced-birefringence as actuator. Beat notes at 1 GHz and 10 GHz of Erbium doped fiber laser are successfully stabilized to a reference synthesizer, passing from the 3 kHz free-running linewidth to a stabilized sub-Hz linewidth, with a phase noise as low as -75 dBc/Hz at 100 Hz offset from the carrier. An ErbiumYtterbium co-doped fiber laser is also investigated and successfully stabilized. Such dual-frequency stabilized lasers could provide compact integrated components for RF and microwave photonics applications.
Published: 2018

41. Analytical modeling of dual-frequency solid-state lasers including a buffer reservoir for noise cancellation

Author: Kevin Audo, Mehdi Alouini, Abdelkrim El Amili, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Department of Computer Science and Engineering [San Diego] (CSE-UCSD), University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California-University of California, Direction Générale de l’Armement, Région Bretagne, Thales Research&Technology, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Computer Science and Engineering [Univ California San Diego] (CSE - UC San Diego), and University of California (UC)-University of California (UC)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], Amplified spontaneous emission, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Photon, Relative intensity noise, business.industry, Physics::Optics, Rate equation, Laser, 01 natural sciences, Noise (electronics), Atomic and Molecular Physics, and Optics, Computational physics, law.invention, 010309 optics, Optics, law, 0103 physical sciences, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, 010306 general physics, business, Intensity (heat transfer), Active noise control
Abstract: International audience; A theoretical model describing the dynamical behavior of dual-frequency solid-state lasers including a buffer reservoir (BR) is presented. It relies on the introduction of two additional coupled rate equations describing the interaction of the two laser modes with the BR. The relative intensity noise is derived by taking into account the fluctuations of both pump intensity and intra-cavity photons. This modelling approach accurately predicts the experimental noise spectra obtained with an Er,Yb:glass dual-frequency laser implemented in different cavity architecture configurations. The mode coupling strength in the BR is shown to rule the reduction efficiency of the excess noise lying at the in-phase and anti-phase frequencies.
Published: 2018

42. Intensity noise cancellation in solid-state laser at 1.5 μm using SHG depletion as a buffer reservoir

Author: Kevin Audo, Mehdi Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Direction Générale de l’Armement, Région Bretagne, Thales Research and Technology, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Amplified spontaneous emission, Materials science, Physics::Optics, 01 natural sciences, Semiconductor laser theory, law.invention, 010309 optics, chemistry.chemical_compound, Optics, Solid-state laser, law, 0103 physical sciences, Electrical and Electronic Engineering, 010306 general physics, Engineering (miscellaneous), Active noise control, [PHYS]Physics [physics], [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Laser, Barium borate, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Wavelength, chemistry, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, business, Free spectral range
Abstract: International audience; An absorption mechanism based on second-harmonic generation (SHG) is successfully implemented as a buffer reservoir in a solid-state Er,Yb:Glass laser emitting at the telecom wavelength. We show that a slight absorption mechanism based on SHG rate conversion of 0.016% using a beta barium borate crystal enables the canceling out of the excess intensity noise at the relaxation oscillation frequency, i.e., 35 dB reduction, as well as canceling the amplified spontaneous emission beating at the free spectral range resonances of the laser lying in the gigahertz range. Laser robustness is discussed.
Published: 2018

43. Bases and experimental validation of a novel VSPIN model: towards functional spin-controlled VCSELs

Author: Frougier Julien, Daniel Dolfi, Jean-Marie George, Ghaya Baili, Mehdi Alouini, Alexandre Joly, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES [France], École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES, and THALES
Subjects: Electromagnetic field, Physics, [PHYS]Physics [physics], Quantum decoherence, Spin-laser, Physics::Optics, Laser, Polarization (waves), 01 natural sciences, Computational physics, law.invention, Vertical-cavity surface-emitting laser, 010309 optics, law, Optical cavity, Polarization, 0103 physical sciences, 010306 general physics, Anisotropy, Eigenvalues and eigenvectors
Abstract: International audience; Optimization of spin-lasers relies on the proper design of the active medium but also on a thorough understanding of the vectorial dynamics of the electromagnetic field in the laser cavity itself. A vectorial approach based the Jones formalism associated to the resonant condition of the field in the laser cavity is derived in order to draw the main guidelines for developing functional spin-controlled VCSELs. This general modelling framework, which accounts for spin injection effects as a gain circular dichroism in the active medium, shows that any residual phase anisotropy in the laser has a detrimental role on polarization switching. The same framework, is used to propose two solutions enabling to overcome this drawback: either by compensating the phase anisotropy or by preparing the laser cavity so that its eigenstates are circularly polarized. Moreover, unlike in spin-LED, we show that the leverage effect existing in the laser due to eigenmodes coupling makes it possible to switch the laser from a polarized oscillation to the orthogonal one despite the weak spin injection efficiency due to spin decoherence. All these predictions are confirmed using external cavity VCSELs which offer an ideal playing field for experimental investigations. Based on these developments, future trends towards the achievement of efficient and compact spin-lasers will be given.
Published: 2018

44. Phase-locked dual-polarization fiber lasers as compact optical-microwave sources

Author: Marie Guionie, Ludovic Frein, Anthony Carré, Goulc'Hen Loas, Francois Bondu, Emmanuel Pinsard, Laurent Lablonde, Benoit Cadier, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Marc Vallet, Marc Brunel, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), iXBlue Photonics, 3AF, Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Bretagne Loire ( UBL ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), iXBlue Photonics, Rue Paul Sabatier, 22300 Lannion, École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], fiber laser, [SPI]Engineering Sciences [physics], [ PHYS ] Physics [physics], microwave photonics, [ SPI ] Engineering Sciences [physics], [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Physics::Optics, [ SPI.OPTI ] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Physics::Atomic Physics, laser stabilization
Abstract: International audience; Fully fibered microwave-optical sources at 1.5 µm are studied experimentally. It is shown that the beat note between two orthogonally polarized modes of a distributed-feedback fiber laser can be efficiently stabilized using an optical phase-locked loop, that uses the pump-power induced-birefringence as actuator. Beat notes at 1 GHz and 10 GHz are successfully stabilized to a reference synthesizer, passing from the 3 kHz free-running linewidth to a stabilized sub-Hz linewidth, with a phase noise as low as –75 dBc/Hz at 100 Hz offset from the carrier. An Erbium-Ytterbium co-doped fiber laser is also investigated. Such dual-frequency stabilized lasers could provide compact integrated components for RF and microwave photonics applications.
Published: 2018

45. Electro-Absorption modulator-based optoelectronic oscillator

Author: Mehdi Alouini, Peppino Primiani, D. Lanteri, Helene Debregeas, and Frederic van Dijk
Subjects: Optical amplifier, Distributed feedback laser, Materials science, business.industry, Photonic integrated circuit, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Laser, law.invention, Amplitude modulation, 020210 optoelectronics & photonics, Modulation, law, Electro-absorption modulator, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Optoelectronics, Stimulated emission, business
Abstract: In the perspective of a monolithic integration of an optoelectronic oscillator on photonic integrated circuits, we evaluate the performances of integrated DFB laser and electro-absorption modulator devices. For this purpose two identical chips have been used, the first for laser emission and amplitude modulation and the second for photo-detection. The link performances have been evaluated for different bias conditions and the system has been evaluated in a 10 GHz oscillator.
Published: 2017

46. Active infrared polarimetric imaging demonstrator by orthogonality breaking sensing

Author: Ludovic Frein, Goulc'Hen Loas, Julien Fade, Mehdi Alouini, Noé Ortega-Quijano, François Parnet, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), SPIE, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Active infrared, Radio frequency photonics, Infrared, Computer science, Dichroism, Polarimetry, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, 010309 optics, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, Light source, Orthogonality, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Image acquisition, Remote sensing, business.industry, Visibility (geometry), Polarimetric imaging, Active imaging, Division (mathematics), [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, Polarization maintaining fibre, business
Abstract: International audience; We report the design of a free-space active infrared polarimetric imaging demonstrator operating at 1.55 µm and based on a non-conventional approach: the orthogonality breaking technique. Relying on the illumination of a scene with a specific light source, the imager offers an original tradeoff between image acquisition time (~ 1 s) and polarimetric consistency in comparison to standard polarimetric imagers as division of time or division of amplitude systems. We will illustrate the capability of such an imager to enhance the visibility of hidden objects on homemade scenes.
Published: 2017

47. Enhancement of VCSEL Performances Using Localized Copper Bonding Through Silicon Vias

Author: Nicolas Chevalier, S. Pes, A. Le Corre, Christophe Levallois, Hervé Folliot, Mehdi Alouini, F. Taleb, O. De Sagazan, Cyril Paranthoen, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique (IETR), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR, DGA, Région Bretagne, ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Nantes Université (NU)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Silicon, Materials science, Thermal resistance, bonding process, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Temperature measurement, VCSEL, Vertical-cavity surface-emitting laser, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, 020210 optoelectronics & photonics, Vertical cavity surface emitting lasers, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, thermal management, Electrical and Electronic Engineering, [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Wafer-scale integration, business.industry, InP, Copper, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry, Anodic bonding, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Continuous wave, Optoelectronics, wafer scale integration, business
Abstract: International audience; We report on a new cost effective, with a low temperature budget and simple bonding process on silicon, presenting efficient heat spreading and great potentialities in integration. This process is based on a thick electro-plated copper bonding layer through silicon vias and is expected to reduce significantly the bonded device internal temperature. We apply this process to realize 1.55-μm emitting vertical-cavity surface-emitting lasers. We demonstrate continuous wave operation from room temperature up to 55 °C, an internal temperature reduction of 13 °C, and we estimate a decrease of 30% of the overall device thermal impedance.
Published: 2017

48. Self-stabilized optoelectronic oscillator using optical feedback on integrated heterodyne source

Author: F. van Dijk, Mehdi Alouini, Marco Romanelli, Aurelien Thorette, Marc Vallet, P. Primiani, Institut de Physique de Rennes (IPR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Alcatel-Thalès III-V lab (III-V Lab), THALES-ALCATEL, Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and THALES [France]-ALCATEL
Subjects: Physics, Heterodyne, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], business.industry, Physics::Optics, 02 engineering and technology, Semiconductor laser theory, Amplitude modulation, Injection locking, Laser linewidth, 020210 optoelectronics & photonics, Optics, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Radio frequency, Photonics, business, Compatible sideband transmission
Abstract: International audience; Summary form only given. Generation of opto-RF signals through heterodyning is now firmly established, the RF frequency being provided by the beat note between two lasers. It offers true single sideband signals, 100% modulation depth and tunability. However, the use of two independent free-running lasers leads to a large RF linewidth that has to be reduced by means of stabilization schemes. In order to get spectrally pure beat note, we propose to combine passive injection locking of semiconductor lasers with opto-electronic oscillator (OEO) schemes based on optical delay-lines. We show that this leads to a semiconductor photonic oscillator, without the need for any RF electronic reference.
Published: 2017

49. Class-A operation of an optically-pumped 1.6 µm-emitting quantum dash-based vertical-external-cavity surface-emitting laser on InP

Author: Salvatore, Pes, Cyril, Paranthoën, Christophe, Levallois, Nicolas, Chevalier, Cyril, Hamel, Kevin, Audo, Goulc'hen, Loas, Steve, Bouhier, Carmen, Gomez, Jean-Christophe, Harmand, Sophie, Bouchoule, Hervé, Folliot, Mehdi, Alouini, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies [Marcoussis] (C2N), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR, DGA, Région Bretagne, ANR-14-ASTR-0007,HYPOCAMP,Lasers à cavités verticales accordables hybrides , contrôlées en polarisation et entièrement monolithiques pour la conception systèmes optiques et micro-ondes embarqués et compacts.(2014), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Quantum dash lasers, Semiconductor lasers, [PHYS.PHYS.PHYS-OPTICS]Physics [physics]/Physics [physics]/Optics [physics.optics], Vertical External Cavity Surface-Emitting Lasers, Phase noise, Class-A, VECSEL, Single-frequency, Linewidth, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, RIN noise, Semiconductor disk laser, III V semiconductors, [SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Abstract: International audience; A continuous-wave 1.6 µm-emitting InAs Quantum Dash-based Optically-Pumped Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser on InP is demonstrated. The laser emits in the L-band with a stable linear polarization. Up to 163 mW output power has been obtained in multi-transverse mode regime. Single-frequency regime is achieved in the 1609-1622 nm range, with an estimated linewidth of 22 kHz in a 49 mm cavity, and a maximum emitted power of 7.9 mW at 1611 nm. In such conditions, the laser exhibits a Class-A behavior, with a cut-off frequency of 800 kHz and a shot-noise floor of −158 dB/Hz for 2 mA of detected photocurrent.
Published: 2017

50. Free-space active polarimetric imager operating at 1.55 μm by orthogonality breaking sensing

Author: Goulc'Hen Loas, Mehdi Alouini, Ludovic Frein, Noé Ortega-Quijano, François Parnet, Julien Fade, Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (Institut FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-13-ASTR-0001, Agence Nationale de la Recherche, Délégation Générale pour l'Armement, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-13-ASTR-0001,RADIO LIBRE,Imagerie active temps-réel de dépolarisation par brisure d'orthogonalité(2013)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Orientation (computer vision), Computer science, business.industry, Polarimetry, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, computer.file_format, Dichroic glass, 01 natural sciences, Signal, Clear-air turbulence, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 010309 optics, [SPI]Engineering Sciences [physics], 020210 optoelectronics & photonics, Optics, Orthogonality, 0103 physical sciences, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Demodulation, Raster graphics, business, computer
Abstract: International audience; We report the design and optimization of an active polarimetric imaging demonstrator operating at 1.55 μm that is based on the orthogonality breaking technique. It relies on the use of a fibered dual-frequency dual-polarization source raster scanned over the scene. A dedicated opto-electronic detection chain is developed to demodulate the optical signal backscattered at each location of the scene in real time, providing multivariate polarimetric image data in one single scan with limited acquisition time. We experimentally show on a homemade scene that contrast maps can be built to reveal hidden dichroic objects over a depolarizing background, as well as their orientation. Finally, experiments through air turbulence illustrate the benefit of such an imaging architecture over standard polarimetric techniques requiring multiple image acquisitions.
Published: 2017

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