Spécialité Photonique et Optique
(ORPHeO)
- Coefficient : 6^
- Volume Horaire: 129.0h estimées de travail (dont 84.0h EdT)
- CM : 30h encadrées
- TD : 16.5h encadrées
- Labo : 22.5h encadrées (et 6h de séances d'études dirigées)
- TP : 9h encadrées
- Travail personnel hors EdT : 45h
Liste des AATs
Ouverture Recherche Photonique et communications Optiques
Description
La photonique est une technologie de pointe en très fort développement, capable d'apporter des solutions aux principaux défis sociétaux de ce 21ème siècle (usine du futur, santé, agro-photonique, spatial, énergie renouvelable, environnement...). C’est également une technologie incontournable et sous-jacente dans la plupart des applications du quotidien.
Ce module se focalise sur le domaine des systèmes de communications optiques et des capteurs. Il aborde les principes fondamentaux et les phénomènes de base qu’il convient de maîtriser pour bien comprendre le fonctionnement d’une chaîne de communication optique : de la propagation guidée aux phénomènes non-linéaires, en passant par les principes de fonctionnement des composants. Les aspects abordés comporteront également une introduction aux capteurs optiques et aux systèmes de communications quantiques. Il comportera aussi une immersion en laboratoire.
Ce module apporte des connaissances utiles pour s’orienter vers l’ingénierie dans le domaine de la photonique, avec un tissu industriel très actif en Bretagne. Il pourra servir aussi de préparation à une poursuite d’études dans le parcours Photonique du master Physique Fondamentale et Applications.
Acquis d'Apprentissage visés (AAv)
AAv1 [heures: 22, B2, B3] : Etude des lignes de Transmission et des outils RF. A la fin du cours/semestre, l’étudiant saura utiliser les notions élémentaires de la propagation sur des lignes de transmission (équation des télégraphistes, impédance caractéristique, paramètres de propagation, coefficient de réflexion, SWR) ainsi que les outils (abaque de Smith, paramètres S) classiquement employés.
AAv2 [heures : 23, B1, B2, B3, B4] : Introduction aux communications numériques. À la fin de cette partie du module, un étudiant sera capable d'analyser et de dimensionner une chaîne de transmission numérique simple, en tenant compte d'un canal bruité (AWGN) et d'une contrainte en bande passante, et d'en évaluer les performances en termes de taux d'erreur binaire (BER). Il saura notamment :
- Décrire l'architecture d'une chaîne de transmission numérique et relier débit binaire, bande passante et efficacité spectrale.
- Choisir et justifier une modulation mono-porteuse (ASK, FSK, PSK/QPSK, QAM) adaptée à un cahier des charges simple (débit cible, gabarit spectral, sensibilité au bruit), en explicitant le compromis entre efficacité spectrale et robustesse.
- Représenter et interpréter les signaux modulés en bande de base et en bande passante (représentation I/Q, diagramme de constellation) et expliquer comment la mise en forme par filtrage de Nyquist permet de contrôler l'occupation spectrale tout en limitant l'interférence entre symboles (ISI).
- Modéliser un canal AWGN et utiliser les notions de SNR et Eb/N0 pour analyser et comparer les performances en BER de différents schémas de modulation.
- Expliquer le principe du codage correcteur d'erreurs (rendement, distance minimale, gain de codage) et estimer son apport sur les performances d'un système, sans entrer dans la conception des codes.
- Expliquer le principe du CP-OFDM et en identifier les principaux avantages ainsi que ses contreparties.
- Mettre en œuvre une chaîne de transmission numérique simulée (mono-porteuse ou OFDM), implémenter un récepteur avec critère de décision, et évaluer ses performances (probabilité d’erreur, BER) en fonction des paramètres système.
AAV3 [heures : 82, B2, B3, C1, C3] : Système de communication optique. À l’issue du module, l’étudiant sera capable d’identifier et utiliser des modèles décrivant les phénomènes physiques et les comportements des composants couramment utilisés dans les systèmes de communication optique. Les objectifs sont de comprendre l’architecture d’une chaîne optique répondant à un cahier des charges donné et de définir des protocoles de test, expérimentaux ou par simulation, permettant d’en analyser et valider les performances.
Modalités d'évaluation
moyenne de plusieurs évaluations courtes de contrôle continu