Oscillateur Optoélectronique à Base de Résonateur à Mode de Galerie à Très Fort Facteur de Qualité

Les sources de frequences a haute purete spectrale ont toujours fait l'objet d'intenses travaux de recherches compte tenu de leur importance dans plusieurs domaines d'applications. En effet, des telles sources sont largement utilisees dans les systemes de communications, les radars, les satellites, la metrologie temps-frequence et dans differentes autres applications ou un signal electromagnetique est genere, recu et traite. Une solution elegante utilisant l'optique pour stabiliser un oscillateur microonde a ete demontree il y une vingtaine d'annees [1]. Cette solution, baptisee oscillateurs optoelectroniques (OEO), consiste en l'utilisation d'un element de retard optique (ex. ligne a retard optique, resonateur optique, etc.) afin de montee en facteur de qualite dans le systeme de generation de frequence. En utilisant cette architecture d'OEO avec une ligne a retard optique de 16km de longueur, un signal microonde a 10 GHz ayant un niveau de bruit de phase de -163 dBc/Hz a 7KHz de la porteuse a ete demontre [2] [3]. Malgre ces resultats, l'OEO base sur une ligne a retard optique reste volumineux et difficile a stabiliser thermiquement et mecaniquement. L'idee de remplacer la ligne a retard optique par un resonateur optique a permis de reduire considerablement la taille de l'OEO [2]. On peut notamment citer les mini-resonateurs optiques a mode de galerie (WGM) ayant des diametres millimetriques et permettant d'atteindre des facteurs de qualite optiques (QOpt) au-dela de 10 9 [3-6]. Actuellement, differentes etudes theoriques et experimentales sont menees dans notre laboratoire afin d'ameliorer les performances d'un OEO stabilise sur des resonateurs WGM fabriques dans notre laboratoire (voir Figure 1). Ces etudes nous ont permis jusqu'au la de demontrer des niveaux de bruit de phase de l'ordre de -93dBc/Hz et de -90dBc/Hz a une frequence d'offset de 10kHz de deux porteuses microondes a 6.35 GHz et 12.7GHz respectivement [7]. Ces resultats sont tres encourageants et nous visons actuellement d'atteindre des niveaux de bruit plus faibles. Nos etudes d'amelioration des performances de l'OEO sont aujourd'hui menees sur trois principaux axes: le proces de fabrication des resonateurs WGM avec divers materiaux optiques (CaF2, MgF2, BaF2, LiF etc.) pour la montee en facteur de qualite, le systeme de couplage de l'onde optique au resonateur et finalement le systeme stabilisation type Pound-Drever-Hall de la longueur d'onde du laser sur un resonateur optique [9]. Ces etudes, une fois validees, devraient nous permettre de demontrer un OEO avec des performances a l'etat de l'art.