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International audience; Nous proposons une méthode de filtrage reconfigurable sans mouvement mécanique associant un réseau de Bragg intracavité à un réseau de diffraction traditionnel. Un dispositif à cristaux liquides a été réalisé pour tester la validité du modèle théorique.

Due to their original light propagation properties, photonic crystal structures allow to realize high quality and small dimension devices for all optical classical and quantum signal processing. The aim of this work is to show the enhancement of third order non linearities in photonic crystals and to favour, thanks to theoretical modelling and practical experiments, the comprehension of this amazing process. We point out that the clue resides in the great ability of photonic crystals to localise light at the photonic band edge. This phenomenon, directly linked to the slowing of light inside the structure, is very beneficial to favour non linear interactions. Theoretically, we have studied, thanks to a matrix formalism extended to non linear case of four wave mixing, several 1D structures. We showed the high enhancement of the conjugated reflectivity at the photonic band edge, this one is directly linked to the high localisation of light at this wavelength. The structural parameters favouring this localisation are also high lightened. Several spectroscopic and time resolved studies on 1D structures with low (PC II-VI) or high (PC III-V) index contrast have been realised. They have showed that very high free carriers densities photo generated by multi photonic absorption are extremely favoured at the photonic band edge. We also studied 2D structures using serial Fourier decomposition of the 2D grating and we compared performances of the tilted 1D photonic crystal and of the 2D photonic crystal.; Grâce à leurs propriétés originales de propagation de la lumière, les structures à cristal photonique présentent d’excellents atouts pour la réalisation de dispositifs de faibles dimensions et d’excellente qualité en vue du traitement classique ou quantique du signal. L’objectif de ce travail est de montrer l’exaltation des non linéarités du troisième ordre dans les structures à cristal photonique et de favoriser, grâce à des calculs théoriques et aux expériences conduites, la compréhension de ce phénomène aux multiples facettes. Nous montrons que la clé réside en la formidable capacité des cristaux photoniques à localiser la lumière en bord de bande interdite. Ce phénomène, directement relié au ralentissement de l’onde lumineuse à l’intérieur de la structure, permet de favoriser largement les processus non linéaire d’ordre trois. Au plan théorique, nous avons étudié, grâce à un formalisme matriciel étendu au cas non linéaire du mélange à quatre ondes, différentes structures 1D. Nous avons montré la forte exaltation de la réflectivité conjuguée en bord de bande interdite, celle-ci étant directement reliée à la forte localisation de la lumière à cette longueur d’onde. Les paramètres structuraux favorisant cette localisation sont également mis en évidence. Nous avons d’autre part mené différentes études spectroscopiques et résolues en temps sur des structures 1D à faible (CP II-VI) ou fort contraste (CP III-V) d’indice. Ces études ont montré que de très forts changements d’indice de réfraction sont possibles. Nous montrons également que de fortes densités de porteurs libres photo-générés par absorption multi photonique sont extrêmement favorisées en bord de bande interdite. Nous avons en outre étudié les structures 2D grâce à une décomposition en série de Fourier du réseau 2D et nous comparons les performances du cristal photonique 1D incliné et du cristal photonique 2D.

Wavelength-Division-Multiplexed fiber-optic transmission systems working at 40 Gbit/s channel bit rate will soon be essential to follow the expected increasing of capacity demand, that could no more be ensured by existing 10 Gbit/s systems. The study of advanced technologies that could allow the optimization of their performance is then essential. To ensure it, we first have studied modulation formats to be used with high capacity while ensuring optimal transmission. The phase-shaped binary transmission and the differential quaternary phase-shift keying meet these criterions. Furthermore we have studied the predominating nonlinear effects occurring at 40 Gbit/s, the so-called intrachannel nonlinear effects. The phase modulation also allows an high tolerance to these effects, which is enhanced by the use of a polarization alternation. We then have studied advanced systems especially developed for 40 Gbit/s channel bit rate. Through these systems studies, we first have shown that conventional submarine systems, originally developed for 10 Gbit/s bit rate, can be used at 40 Gbit/s bit rate with phase-modulated formats and dispersion-slope compensation. Then we have studied systems comprising an information coding device at the transmitter to allow the impact of intrachannel nonlinear effects to be lower with minimal changes in the original information sequence. Finally, we have shown that improved new-generation submarine systems, without in-line compensating fibers, but which comprise an optical phase-conjugation device, can potentially overlook existing submarine systems.; Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d'onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l'augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assurer. L'étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d'abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d'une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé et la modulation de phase sur quatre niveaux répondent à ces critères. Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. La modulation de phase assure aussi une tolérance accrue à ces effets, qui est exaltée par l'utilisation de l'alternance de polarisation. Nous avons ensuite étudié différents systèmes à 40 Gbit/s. Par ces études nous avons d'abord montré que les systèmes sous-marins conventionnels, conçus pour 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s grâce à la modulation de phase et à une compensation de la pente de dispersion. Nous avons ensuite testé des systèmes équipés d'un codage de l'information à l'émission dans le but de diminuer l'impact des effets intra-canaux. Leur performance peut s'améliorer grâce à des modifications minimales de la séquence d'information. Nous avons enfin montré que les systèmes sous-marins de nouvelle génération améliorés, sans fibres compensatrices mais équipés d'un dispositif de conjugaison de phase optique ont le potentiel de surpasser les systèmes existants.

Wavelength-Division-Multiplexed fiber-optic transmission systems working at 40 Gbit/s channel bit rate will soon be essential to follow the expected increasing of capacity demand, that could no more be ensured by existing 10 Gbit/s systems. The study of advanced technologies that could allow the optimization of their performance is then essential. To ensure it, we first have studied modulation formats to be used with high capacity while ensuring optimal transmission. The phase-shaped binary transmission and the differential quaternary phase-shift keying meet these criterions. Furthermore we have studied the predominating nonlinear effects occurring at 40 Gbit/s, the so-called intrachannel nonlinear effects. The phase modulation also allows an high tolerance to these effects, which is enhanced by the use of a polarization alternation. We then have studied advanced systems especially developed for 40 Gbit/s channel bit rate. Through these systems studies, we first have shown that conventional submarine systems, originally developed for 10 Gbit/s bit rate, can be used at 40 Gbit/s bit rate with phase-modulated formats and dispersion-slope compensation. Then we have studied systems comprising an information coding device at the transmitter to allow the impact of intrachannel nonlinear effects to be lower with minimal changes in the original information sequence. Finally, we have shown that improved new-generation submarine systems, without in-line compensating fibers, but which comprise an optical phase-conjugation device, can potentially overlook existing submarine systems.; Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d'onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l'augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assurer. L'étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d'abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d'une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé et la modulation de phase sur quatre niveaux répondent à ces critères. Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. La modulation de phase assure aussi une tolérance accrue à ces effets, qui est exaltée par l'utilisation de l'alternance de polarisation. Nous avons ensuite étudié différents systèmes à 40 Gbit/s. Par ces études nous avons d'abord montré que les systèmes sous-marins conventionnels, conçus pour 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s grâce à la modulation de phase et à une compensation de la pente de dispersion. Nous avons ensuite testé des systèmes équipés d'un codage de l'information à l'émission dans le but de diminuer l'impact des effets intra-canaux. Leur performance peut s'améliorer grâce à des modifications minimales de la séquence d'information. Nous avons enfin montré que les systèmes sous-marins de nouvelle génération améliorés, sans fibres compensatrices mais équipés d'un dispositif de conjugaison de phase optique ont le potentiel de surpasser les systèmes existants.

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

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