In the metropolitan area, traditional SONET/SDH circuit switched rings are likely to be replaced with optical packet/burst switching technologies. In this paper we consider a slotted WDM optical packet ring operating without resource reservation mechanisms. In such rings, optical packets in transit have priority over traffic to be inserted by the node. Packets to be inserted are thus queued according to their destination, in order to avoid head-of-line blocking. We focus on scheduling policies and compare several MaxWeight scheduling policies, including Oldest Packet First (OPF) which emulates FIFO queueing while avoiding head-of-line blocking. We show that there is a trade-off between implementation complexity and fairness, and identify the Largest Virtual Waiting Time First (LVWTF) scheduling policy as presenting both a low complexity and a good fairness performance.

Diffractive Optical Elements (DOE), that generate a propagation-invariant transverse intensity pattern, can be used for metrology and imaging application because they provide a very wide depth of focus. However, exact implementation of such DOE is not easy, so we generally code the transmittance by a binary approximation. In this paper, we will study the influence of the binary approximation of Continuously Self-Imaging Gratings (CSIG) on the propagated intensity pattern, for amplitude or phase coding. We will thus demonstrate that under specific conditions, parasitic effects due to the binarization disappear and we retrieve the theoretical non-diffracting property of CSIG’s.

Absolute salinity measurement of seawater has become a key issue in thermodynamic models of the oceans. One of the most direct ways is to measure the seawater refractive index which is related to density and can therefore be related to the absolute salinity. Recent advances in high resolution position sensitive devices enable us to take advantage of small beam deviation measurements using refractometers. This paper assesses the advantages of such technology with respect to the current state-of-the-art technology. In particular, we present the resolution dependence on refractive index variations and derive the limits of such a solution for designing seawater sensors well suited for coastal and deep-sea applications. Particular attention has been paid to investigate the impact of environmental parameters, such as temperature and pressure, on an optical sensor, and ways to mitigate or compensate them have been suggested here. The sensor has been successfully tested in a pressure tank and in open oceans 2000 m deep.

Ce travail de thèse étudie au niveau expérimental et théorique la propagation de la lumière dans les cristaux photoniques 3D obtenus par auto-assemblage de nanosphères de polystyrène, dans le cadre du projet européen NewTon. La périodicité présente dans ces structures ayant des dimensions de l'ordre de la longueur d’onde de la lumière permet l’apparition d’une bande interdite photonique. Notre contribution à la caractérisation structurelle et fonctionnelle de ces cristaux photoniques a permis d’une part de contrôler l’empilement des billes et, d’autre part, de mettre en évidence le phénomène de bande interdite. Parmi les techniques de microscopie que nous avons mis en œuvre (microscopie optique classique, MEB, AFM et microscopie interférométrique), nous avons en particulier montré que la microscopie interférométrique est non destructive et bien adaptée à ce type d’étude. Elle permet notamment une détermination simple des axes cristallins. Nous avons analysé la réponse spectrale d’échantillons dont l’épaisseur variait de 2 à 24 µm, fabriqués à partir de billes de différents diamètres (de 0,35 à 1 µm). Nos enregistrements ont confirmé que la présence, la position (longueurs d'ondes entre 800 nm et 2 µm, cet intervalle inclut les longueurs d’onde des télécommunications optiques), la largeur à mi hauteur (quelques 10 nm) et le contraste (de l’ordre de 0,5) de la bande interdite dépendent principalement du diamètre des billes, de l’épaisseur de la structure et de l’angle d’incidence du faisceau d’illumination. Nous avons, de plus, contribué à la calibration de simulations numériques adaptées aux modèles 3D. Les premiers tests de parallélisation des calculs ont permis d’obtenir un gain en temps d’un facteur 7 des réponses spectrales simulées pour des structures 3D de quelques 10 µm de côté. Nos travaux de caractérisation ont également validé le processus d’inscription de guides d’onde dans ces structures par photopolymérisation induite par absorption à deux photons, proposé par les partenaires du projet. L’ensemble de nos résultats permettent d’envisager l’utilisation des cristaux photoniques 3D pour des applications en optique intégrée fonctionnant aux longueurs d’onde télécom.