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Linéarisation de micro-sources optiques pour les communications

Défis technologiques Electronique et microélectronique - Optoélectronique Réseaux de communication, internet des objets, radiofréquences et antennes Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Vous avez envie de participer au futur des transmissions optiques pour les communications très haut débits ? Cette thèse y prendra pleinement sa place, sous des aspects de performance et d’efficacité énergétique, en tentant de favoriser notamment l’émergence de solutions optiques à bas coût carbone ou faible dépendance en matériaux rares.

Le domaine des communications optiques non-cohérentes sur LED connait un essor grandissant ces dernières années, notamment dû aux avantages que les microLED GaN ou organiques peuvent amener en termes de haut débit ([1-2], http://www.youtube.com/watch?v=9kfNgPBuUpk), d’efficacité énergétique et d’intégration hybride pour des applications récentes et variées comme le LiFi, les communications sur fibre (data centers, …) ou sur guide d’onde (puce à puce). Cependant, d’une part ces sources nécessitent une optimisation délicate des paramètres des formes d’ondes dû à leur comportement multifactoriel et complexe en fréquence, et d’une autre part elles imposent des non-linéarités et effets mémoires limitant les performances et pouvant s’apparenter aux phénomènes introduits par les amplificateurs de puissance dans les systèmes RF conventionnels avec néanmoins des spécificités propres.
Depuis une dizaine d’années, des études ont tenté de compenser ces non-linéarités en utilisant des modèles affichant différents compromis entre complexité et précision de modélisation, avec des validations sur des macro-LEDs commerciales. Par ailleurs, depuis peu, les microLEDs comme celles développées au CEA (http://www.leti-cea.fr/cea-tech/leti/Pages/actualites/News/debit-lifi-un-nouveau-record-telecommunication-et-objets-communicants.aspx) s’imposent dans certains domaines de recherche de par leur grande bande passante et leur forte intégration, mais avec un comportement HF spécifique et des effets mémoire accrus par une bande de modulation dépassant le gigahertz.

La thèse s’attachera à étudier dans un premier temps des solutions d’optimisation de configuration de formes d’ondes envisagées de type multiporteuses en fonction des caractéristiques spécifiques des micro-sources optiques (dépendance inverse du rendement et de la bande passante en fonction de la polarisation). Dans un second temps, des algorithmes de compensation de non-linéarités seront implémentés sur ce type de source optique pour tenter d’améliorer les débits ou distances de transmission, suivant des compromis complexité/performances. Des validations matérielles des solutions numériques développées seront réalisées sur des micro-sources implémentées dans des bancs de transmission instrumentalisés permettant in fine une démonstration temps-réel des innovations produites durant la thèse.
Vous serez intégré dans une équipe dynamique travaillant sur une multitude d’axes de recherche autour du traitement du signal, des protocoles et des plateformes d’implémentation.

Nous recherchons un candidat avec un profil en communications numériques, traitement de signal et optoélectronique, ayant une réelle motivation pour travailler sur un sujet multidisciplinaire (formes d’onde, algorithmes, modélisations, simulations et implémentation matérielle). Nous vous proposons un environnement de recherche unique dédié à des projets ambitieux au profit des grands enjeux sociétaux actuels, une expérience à la pointe de l’innovation (fort potentiel de développement industriel) et des moyens expérimentaux exceptionnels, pour déboucher sur de réelles opportunités de carrière en R&D à l’issue de votre thèse. Rejoignez-nous, venez développer vos compétences et en acquérir de nouvelles ! Pour candidater, merci d’envoyer directement votre CV à luc.maret@cea.fr.

[1] M. N. Munshi, L. Maret, B. Racine, A. P. A. Fischer, M. Chakaroun and N. Loganathan, "2.85-Gb/s Organic Light Communication With a 459-MHz Micro-OLED," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 24, pp. 1399-1402, 15 Dec.15, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3327612.
[2] L. Maret et al., « Ultra-High Speed Optical Wireless Communications with gallium-nitride microLED », Photonics West, SPIE OPTO, Light-Emiting Devices, Materials and Application 2021

Laboratoire

Département Systèmes (LETI)
Service Technologies Sans Fils
Laboratoire Signal Protocoles et Plateformes Radio
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