Thèse doctorat : Électronique : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3436. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 107-110.

Les avancées technologiques sur la réduction de la longueur de grille en accord avec la loi de Moore permettent aujourd’hui d’avoir des transistors sur silicium assez performants (ft/fMax > 150 GHz). La connaissance des performances dynamiques et en bruit en gamme millimétrique des transistors passe par leur caractérisation qui aujourd’hui est rendue difficile à cause de la limitation en fréquence des appareils de mesure. Il a été question dans cette thèse d’établir dans un premier temps un état de l’art sur les tuners d’impédances. Cette étude a débouché sur la nécessité de concevoir et de caractériser des tuners intégrés pour s’affranchir des pertes d’insertions causées par les dispositifs passifs entre les tuners mécaniques et les transistors sous test. Nous avons décrit les BEOL et les différents composants constituant le tuner intégré, puis définit une architecture commune aux 2 technologies CMOS 65 nm et BiCMOS9MW. La mesure des tuners présente des performances meilleures (TOS de 7 :1 et 150 :1) que les tuners mécaniques standards. Les méthodes de caractérisation en bruit sont présentées avec une attention particulière sur la méthode des impédances multiples que nous avons utilisée en source froide. Nous concluons par l’extraction des 4 paramètres de bruit des transistors MOSFET et HBT, en utilisant les tuners intégrés conçus. Les performances obtenues sont respectivement de l’ordre de 2 dB et 3.5 dB à 80 GHz et sont en accord avec les modèles utilisés. Une ouverture vers des applications encore plus larges des tuners est présentée, permettant d’envisager des applications au-delà de la bande W (75-110 GHz), des systèmes load-pull et des amplificateurs à gain variable. / The advanced technologies following the gate length scaling in agreement with Moore’s law allow today to get high performances of silicon transistors (ft/fMax > 150 GHz). The knowledge of the silicon transistors’ dynamic and noise performances in millimeter wave range is mandatory but they characterization is difficult due to the limitation of measurement tools. In this thesis we establish in a first step a state of the art of existing impedance tune. This study is followed by the design and the characterization of integrated impedance tuners in order to avoid the insertion losses induced by the passive devices between mechanical tuner and transistors under test in classical setup. We have described the BEOL, the different integrated tuner’s components, and defined a common tuner’s architecture for both technologies (CMOS 65 nm and BiCMOS9MW). The tuner measures presented performances (TOS of 7:1 and 150:1) better than mechanical ones. The noise characterization methods are presented with particular focus on the multi impedance method that we have used in cold-noise source. We conclude by the extraction of the 4 noise parameters of the MOSFET and HBT transistors, using designed integrated tuners. The obtained noise performances in millimeter wave range are respectively around 2 dB (MOSFET) and 3.5 dB (HBT) and are in agreement with the used models. The possibility to address a broad band of applications with these tuners is also presented, such as load-pull applications, G band integrated tuner, variable gain amplifier.

Dans un contexte de développement important des technologies photoniques et de leurs applications à la plupart des domaines scientifiques (télécommunications, biologie, médecine), il apparaît de plus en plus essentiel de pouvoir se doter de sources laser accordables en longueur d'onde et facilement utilisables. Ce mémoire résume et approfondit la recherche menée dans le cadre de la compagnie Technologies SWAG Inc. sur le laser accordable électroniquement (ETL). Elle présente ainsi les principes inédits mis en œuvre et ayant fait l'objet d'un brevet et développe à la fois les avantages et les limites de ceux-ci. Ces principes ont par la suite fait l'objet de démonstrations expérimentales utilisant différentes technologies disponibles : celle des fibres optiques dopées et celle des semi- conducteurs pompés optiquement et électriquement. / In a context of significant development of photonic technologies and their applications to the majority of the scientific fields (telecommunications, biology, medicine), it appears increasingly essential to be able to use tunable and easy-to-use laser sources. This memorandum summarizes and looks further into the research undertaken within the company Technologies SWAG Inc. on the electronically tunable laser (ETL). It thus presents the new patented principles implemented and develops at the same time the advantages and the limits of those. These principles were the subject thereafter of experimental demonstrations using various available technologies: that of doped optical fibres and that of optically or electrically pumped semiconductors.

Th. doct.--Electronique et communications--Paris--ENST, 1992. / Bibliogr. p. 227-231.

Ce mémoire décrit le développement d’une technique incohérente de détection LADAR à l’aide d’une diode laser à longueur d’onde accordable afin d’identifier un échantillon multicouches à distance avec une résolution submillimétrique. Les principes de LADAR ainsi que les techniques d’interférométrie utilisés pour la détection d’un échantillon multicouches sont présentés. Par la suite, les concepts théoriques essentiels pour ce mémoire sont décrits, en particulier l’interféromètre à fréquence accordable, la comparaison des mesures prises en réflexion et transmission, et l’effet des mesures prises à un angle d’incidence. La phase expérimentale consistait en une série d’essais en laboratoire pour valider le montage expérimental, ainsi qu’un programme diversifié de mesures extérieures avec une multitude de configurations d’échantillons multicouches. Les résultats concluants démontrent la capacité d’identifier et de définir des échantillons multicouches à distances, incluant lorsque mesurés à un angle d’incidence. / This thesis outlines the development of an incoherent LADAR detection technique using a tunable laser diode source to identify and characterize multilayer samples with sub-millimeter resolution at long-range distances. The principles of LADAR and interferometry techniques currently being utilized to detect a stratified medium are first described. This is followed by the theoretical concepts that underline the work of this thesis, where in particular the frequency swept interferometer, the comparison of measurements performed in reflection versus transmission, and the effects of off-axis measurements are explained. The experimental phase consisted of a series of indoor tests to validate the experimental setup and the signal analysis code, and a wide-ranging outdoor measurement programme with numerous configurations of multilayer samples. The results successfully demonstrate the ability to identify and characterize multilayer samples at long-range distances, including when there is an angle of incidence on the substrate.

Depuis la fin de ma thèse, mes travaux de recherche se sont orientés vers la modélisation, la conception et la caractérisation de dispositifs passifs hyperfréquences accordables. L'accordabilité pouvant être envisagée aussi bien par du contrôle optique sur substrat silicium haute résistivité, que par des varactors intégrés ou reportés, ou bien encore par des capacités MIM ferromagnétiques. Ces activités sont à la fois liées au domaine de la modélisation électrique et électromagnétique de filtres et d'adaptateurs d'impédances accordables ainsi qu'au domaine des techniques de mesures sensibles hyperfréquences sur silicium. Je résumerai donc ces recherches qui s'appuient sur les travaux des doctorants et stagiaires que j'ai encadrés depuis une dizaine d'années.

L'étude couvre un nouveau type de laser dont la longueur d'onde d'émission est synthonisable, discrète et stabilisée. Le principe de fonctionnement de ce nouveau type de laser repose sur la combinaison de la rétroaction optique provenant d'un réseau de Bragg échantillonné et des réflexions parasites de la section semi-conducteur amplificatrice. Dans un premier temps, la démonstration du laser ainsi qu'une comparaison par rapport aux autres lasers accordables est présentée. Ensuite, une théorie de la rétroaction optique basée sur la fonction d'Airy appliquée aux lasers est développée. Des expériences visant à optimiser le laser sont menées et une analyse des principaux paramètres de conception est par la suite effectuée. Enfin, le laser proposé est utilisé dans le cadre des télécommunications et du routage optique.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Le présent mémoire traite de la génération de radiation électromagnétique périodique dans le proche infrarouge. La fréquence d’oscillation optique de cette radiation est référencée à un ou plusieurs standards de temps-fréquence et peut être changée à volonté. L’instrument remplissant ces fonctions est appelé synthétiseur de fréquences optiques. Cet instrument serait très utile dans les applications nécessitant de la lumière à une fréquence bien connue, comme la spectroscopie, la calibration de sources optiques et d’autres applications en métrologie. Pour cette raison, un intérêt pour la synthèse de fréquences optiques est déjà présent dans la communauté scientifique. Ici, un tel instrument est présenté. Ce dernier est basé sur l’usage d’un laser accordable et d’une ou plusieurs sources de référence. Un peigne de fréquences optiques est utilisé pour faire le pont entre ces différentes sources. Plus spécifiquement, le présent mémoire contient une discussion des difficultés que présente la construction d’un tel instrument. Ces difficultés sont principalement liées à la mesure de la fréquence relative entre les sources utilisées et le peigne de fréquences. Plusieurs solutions à ces difficultés sont ensuite proposées. Le tout est suivi par les détails d’une démonstration expérimentale d’un véritable synthétiseur de fréquences optiques. / This work is about the generation of periodic near-infrared electromagnetic radiation whose oscillation frequency can be changed at will while being linked to time and frequency standards. The instrument enabling these functions is called an optical frequency synthesiser. Such an instrument would be tremendously useful in applications requiring very precise optical frequencies, including spectroscopy, calibration of sources and many other applications in metrology. For this reason, the scientific community has already shown interest. Here, an optical frequency synthesiser is presented. The instrument is based on the combination of a tunable laser, one or many reference sources and an optical frequency comb, the latter being used to link the sources together. In this work, difficulties associated with the implementation of such an instrument are discussed. These difficulties are mostly related to the measurement of the relative frequencies between the sources and the frequency comb. Many solutions to these difficulties are given, followed by the implementation and performance details of an actual optical frequency synthesiser.

Cette thèse porte sur l'élaboration de fonctions hyperfréquences accordables à base de couches minces ferroélectriques KTa1-xNbxO3 (KTN) développées à l'Unité Sciences Chimiques de Rennes 1.<br />Notre travail a débuté par la mise au point d'une méthode de caractérisation adaptée à des couches d'épaisseur très faible dans des conditions de mesure proches de celles de nos futurs dispositifs. L'analyse de couches minces KTN déposées sur des substrats différents a mis en évidence une forte influence du substrat sur les propriétés diélectriques hautes fréquences de KTN.<br />Par la suite, nous avons réalisé plusieurs séries de démonstrateurs (capacités interdigitées et résonateurs stub) afin de tester le potentiel des couches minces KTN pour l'accordabilité en hautes fréquences. De nombreux substrats et compositions KTN ont été étudiés afin d'identifier le couple présentant les performances les plus intéressantes. Les couches minces de KTa0,5Nb0,5O3 déposées sur saphir se sont avérées les plus prometteuses et ont été privilégiées pour la suite de nos travaux.<br />Puis, de nouveaux systèmes de mesure ont été mis en place pour permettre l'application de tensions de commande importantes. Plusieurs types de circuits ont alors été réalisés puis mesurés dont des capacités variables en transmission et en réflexion, des résonateurs de type coupe-bande et passe-bande, des déphaseurs et des filtres. Globalement, les performances obtenues démontrent le très fort potentiel des dispositifs utilisant des couches minces KTN en terme d'agilité. Par contre, les pertes d'insertion observées sont pour l'instant trop élevées. Les pistes actuellement explorées pour l'amélioration des performances de ces dispositifs, tant sur le plan de la réalisation des couches que de la conception des circuits, sont très prometteuses et laissent présager, à moyen terme, une intégration possible de ces dispositifs au sein de front-end multistandards.

L'objectif de la thèse était la conception et la synthèse de filtres RF passe-bande reconfigurables, basés sur des résonateurs de type "Patch". Une méthode de conception dédiée à la synthèse des filtres reconfigurables a été développée et appliquée à deux filtres reconfigurables basés sur des " patchs " triangulaire et circulaire. La technique de synthèse repose sur l'analyse de la matrice de couplage, facilitée par une analyse électromagnétique des modes propres des résonateurs " Patch ". Les filtres reconfigurables ont été conçus et optimisés à l'aide de simulations électromagnétiques 3D en incluant le modèle électrique des composants localisés utilisés, diodes varactors et capacités fixes. Les deux filtres reconfigurables ont été réalisés en technologie circuit imprimé. Les dimensions minimum du " layout " ont été choisies afin d'être compatibles avec une technologie bas coût, la dimension la plus faible n'étant pas inférieure à 0,5 mm.