Modulateurs intégrés sur silicium pour la transmission de signaux à modulation d'amplitude multi-niveau

Au cours des dernières années, la photonique intégrée sur silicium a progressé rapidement. Les modulateurs issus de cette technologie présentent des caractéristiques potentiellement intéressantes pour les systèmes de communication à courte portée. En effet, il est prévu que ces modulateurs pourront être opérés à des vitesses de transmission élevées, tout en limitant le coût de fabrication et la consommation de puissance. Parallèlement, la modulation d’amplitude multi-niveau (PAM) est prometteuse pour ce type de systèmes. Ainsi, ce travail porte sur le développement de modulateurs de silicium pour la transmission de signaux PAM. Dans le premier chapitre, les concepts théoriques nécessaires à la conception de modulateurs de silicium sont présentés. Les modulateurs Mach-Zehnder et les modulateurs à base de réseau de Bragg sont principalement abordés. De plus, les effets électro-optiques dans le silicium, la modulation PAM, les différents types d’électrodes intégrées et la compensation des distorsions par traitement du signal sont détaillés.Dans le deuxième chapitre, un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées est présenté. La segmentation des électrodes permet la génération de signaux optiques PAM à partir de séquences binaires. Cette approche permet d’éliminer l’utilisation de convertisseur numérique-analogique en intégrant cette fonction dans le domaine optique, ce qui vise à réduire le coût du système de communication. Ce chapitre contient la description détaillée du modulateur, les résultats de caractérisation optique et de la caractérisation électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, les tests systèmes incluent l’utilisation de pré-compensation ou de post-compensation du signal sous la forme d’égalisation de la réponse en fréquence pour les formats de modulation PAM-4 et PAM-8 à différents taux binaires. Une vitesse de transmission de 30 Gb/s est démontrée dans les deux cas et ce malgré une limitation importante de la réponse en fréquence suite à l’ajout d’un assemblage des circuits radiofréquences (largeur de bande 3 dB de 8 GHz). Il s’agit de la première démonstration de modulation PAM-8 à l’aide d’un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées. Finalement, les conclusions tirées de ce travail ont mené à la conception d’un deuxième modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées présentement en phase de test, dont les performances montrent un très grand potentiel. Dans le troisième chapitre, un modulateur à réseau de Bragg à deux sauts de phase est présenté. L’utilisation de réseaux de Bragg est une approche encore peu développée pour la modulation. En effet, la réponse spectrale de ces structures peut être contrôlée précisément, une caractéristique intéressante pour la conception de modulateurs. Dans ces travaux, nous proposons l’ajout de deux sauts de phase à un réseau de Bragg uniforme pour obtenir un pic de transmission dans la bande de réflexion de celui-ci. Ainsi, il est possible d’altérer l’amplitude du pic de transmission à l’aide d’une jonction pn. Comme pour le deuxième chapitre, ce chapitre inclut la description détaillée du modulateur, les résultats des caractérisations optique et électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, la caractérisation de jonctions pn à l’aide du modulateur à réseau de Bragg est expliquée. Des vitesses de transmission PAM-4 de 60 Gb/s et OOK de 55 Gb/s sont démontrées après la compensation des distorsions des signaux. À notre connaissance, il s’agit du modulateur à réseau de Bragg le plus rapide à ce jour. De plus, pour la première fois, les performances d’un tel modulateur s’approchent de celles des modulateurs de silicium les plus rapides utilisant des microrésonateurs en anneau ou des interféromètres Mach-Zehnder.

Study of direct laser fabricated high entropy alloys

This work analysed the microstructure-property correlations and solidification behavior of high entropy alloys (based on 5 principal elements: Al,Co, Cr, Fe, Ni). The novel outcome of the work is the effect of dislocation activities, texture and phase distribution on the tension-compression asymmetry of FCC, BCC and dual phase high entropy alloys.

Detection of menadione sodium bisulfite (vitamin K-3) by reversed-phase high performance liquid chromatography with series dual-electrode amperometric detector

A reversed-phase high-performance liquid chromatography with series dual glassy carbon electrodes for the amperometric detection of water-soluble menadione is described. The complex post-column derivatization reaction and the high background currents were avoided. The menadione sodium bisulfite was reduced at -0.3 V vs. SCE at the upstream (generator) electrode and oxidized at +0.2V vs. SCE at the downstream (collector) electrode. The mobile phase was 0.2moll(-1) HAc-NaAc aqueous buffer (pH 5.50) and 40% (v/v) methanol. The linear response was in the range of 35 ng to 15 mu g, with a detection Limit of 15 ng (S/N=3). The correlation coefficient was 0.9997 (n=6). The electrochemical detection with series dual electrodes has a higher selectivity for menadione (vitamin K-3) compound than with UV detection.

Space and phase resolved plasma parameters in an industrial dual-frequency capacitively coupled radio-frequency discharge

The dynamics of high energetic electrons (>= 11.7 eV) in a modified industrial confined dual-frequency capacitively coupled RF discharge (Exelan, Lam Research Inc.), operated at 1.937 MHz and 27.118 MHz, is investigated by means of phase resolved optical emission spectroscopy. Operating in a He-O-2. plasma with small rare gas admixtures the emission is measured, with one-dimensional spatial resolution along the discharge axis. Both the low and high frequency RF cycle are resolved. The diagnostic is based on time dependent measurements of the population densities of specifically chosen excited rare gas states. A time dependent model, based on rate equations, describes the dynamics of the population densities of these levels. Based on this model and the comparison of the excitation of various rare gas states, with different excitation thresholds, time and space resolved electron temperature, propagation velocity and qualitative electron density as well as electron energy distribution functions are determined. This information leads to a better understanding of the dual-frequency sheath dynamics and shows, that separate control of ion energy and electron density is limited.

The role of the relative voltage and phase for frequency coupling in a dual-frequency capacitively coupled plasma

Frequency coupling in multifrequency discharges is a complex nonlinear interaction of the different frequency components. An alpha-mode low pressure rf capacitively coupled plasma operated simultaneously with two frequencies is investigated and the coupling of the two frequencies is observed to greatly influence the excitation and ionization within the discharge. Through this, plasma production and sustainment are dictated by the corresponding electron dynamics and can be manipulated through the dual-frequency sheath. These mechanisms are influenced by the relative voltage and also the relative phase of the two frequencies.

The influence of the relative phase between the driving voltages on electron heating in asymmetric dual frequency capacitive discharges

The influence of the relative phase between the driving voltages on electron heating in asymmetric phase-locked dual frequency capacitively coupled radio frequency plasmas operated at 2 and 14 MHz is investigated. The basis of the analysis is a nonlinear global model with the option to implement a relative phase between the two driving voltages. In recent publications it has been reported that nonlinear electron resonance heating can drastically enhance the power dissipation to electrons at moments of sheath collapse due to the self-excitation of nonlinear plasma series resonance (PSR) oscillations of the radio frequency current. This work shows that depending on the relative phase of the driving voltages, the total number and exact moments of sheath collapse can be influenced. In the case of two consecutive sheath collapses a substantial increase in dissipated power compared with the known increase due to a single PSR excitation event per period is observed. Phase resolved optical emission spectroscopy (PROES) provides access to the excitation dynamics in front of the driven electrode. Via PROES the propagation of beam-like energetic electrons immediately after the sheath collapse is observed. In this work we demonstrate that there is a close relation between moments of sheath collapse, and thus excitation of the PSR, and beam-like electron propagation. A comparison of simulation results to experiments in a single and dual frequency discharge shows good agreement. In particular the observed influence of the relative phase on the dynamics of a dual frequency discharge is described by means of the presented model. Additionally, the analysis demonstrates that the observed gain in dissipation is not accompanied by an increase in the electrode’s dc-bias voltage which directly addresses the issue of separate control of ion flux and ion energy in dual frequency capacitively coupled radio frequency plasmas.

Phase transformations in maraging steels

Research on the kinetics of precipitate formation and austenite reversion in maraging steels has received great attention due to their importance to steel properties. Judging from the literature in recent years, research into maraging steels has been very active, mainly extending to new types of steels, for new applications beyond the traditional strength requirements. This chapter provides an in-depth overview of the literature in this area. In addition, the kinetics of precipitate formation are analysed using the Johnson–Mehl–Avrami (JMA) theory.