Analysis of the different signal acquisition schemes of an optical feedback based laser diode interferometer

Jalal Al Roumy 1
1 LAAS-OSE - Équipe Optoélectronique pour les Systèmes Embarqués
LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse]
Résumé : Le phénomène d’interférométrie par réinjection optique se produit lorsqu’une portion de la puissance optique du laser est rétrodiffusée par une cible distante puis réinjectée dans la cavité laser ce qui affecte les propriétés d’émission du laser (fréquence et puissance en particulier). Ce principe résulte alors e n un capteur interférométrique compact, auto - aligné et sans contact. Des applications récentes des capteurs par réinjection optique dans les domaines de la microfluidique et de l’acoustique ont montré des résultats prometteurs et ouvert de nouveaux domain es de recherche. Pourtant, dans le cadre de ces applications, l’amplitude du signal est extrêmement faible à cause de la faible amplitude des variations de la puissance rétrodiffusée qui est mesurée. Dans cette thèse, un modèle analytique décrivant la dépe ndance de l’amplitude du signal issu d’une diode laser monomode au courant d’injection et à la température est développé à partir des équations d’évolution de Lang et Kobayashi. Le modèle a été développé pour toutes les méthodes connues d’acquisition du si gnal interférométrique par réinjection optique : par la photodiode de monitoring incluse dans le boîtier de la diode laser, par la captation de la puissance optique au moyen d’un photodétecteur externe et par l’amplification de la tension aux bornes de la diode laser elle - même. Le modèle démontre que les signaux des photodiodes et de la tension sont liés à l’efficacité externe de la diode laser, qui elle - même est fonction du courant injecté et de la température. Qui plus est, le modèle prédit une évolution très différente de l’amplitude de ces différents signaux en fonction du courant d’injection ou de la température. Un résultat remarquable , confirmé par une campagne de mesures pour ces trois types de signaux sur une large plage de courants d’injection et de températures. Ainsi ce modèle simple permet une compréhension nouvelle des stratégies de polarisation très différentes de la diode laser permettant d’obtenir une sensibilité optimale du capteur dans les différents schémas d’acquisition du signal. Par a illeurs, les relations entre la phase et l’amplitude des signaux issus des photodiodes externes et de monitoring ont été étudiées sur le plan théorique et expérimental ce qui a permis de révéler des résultats inattendus. À partir du modèle et basé sur des observations expérimentales, une étude critique a été menée sur l’impact de la combinaison des trois signaux dans la stratégie de traitement du signal afin d’améliorer la sensibilité du capteur aux réinjections optiques de faible amplitude.
Type de document :
Thèse
Optics / Photonic. INP Toulouse, 2016. English
Liste complète des métadonnées

https://hal.laas.fr/tel-01611791
Contributeur : Julien Perchoux <>
Soumis le : vendredi 6 octobre 2017 - 12:20:08
Dernière modification le : mercredi 28 février 2018 - 10:58:37
Document(s) archivé(s) le : lundi 8 janvier 2018 - 12:03:36

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Jalal Al Roumy. Analysis of the different signal acquisition schemes of an optical feedback based laser diode interferometer. Optics / Photonic. INP Toulouse, 2016. English. 〈tel-01611791〉

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