Amplificateurs optiques
ROADM PERSONNALISร : CONCEPTION ET CARACTรRISATION
ย Architecture personnalisรฉe
Lโinstallation dโun ROADM personnalisรฉ ร temps de commutation ajustable au Laboratoire de technologies de rรฉseaux a pour objectif lโรฉtude du comportement dynamique de systรจmes de transmission optiques complรจtement chargรฉs en canaux de tรฉlรฉcommunications. Dans ce chapitre, la prรฉsentation dโune nouvelle architecture de ROADM permettant de supporter lโutilisation de tous les canaux de la bande C de la grille dรฉfinie par lโITU et de contrรดler leur temps de commutation sera faite.
Pour manipuler le plus de longueurs dโonde – ou canaux – possible, nous utiliserons une source peigne ร 50 GHz dโespacement multiplexรฉe aux signaux ร 10 Gbps provenant de transmetteurs optiques Nortel. Le contrรดle du temps de commutation se fera ร lโaide dโun Amplificateur optique ร semi-conducteur (Semiconductor Optical Amplifier, SOA). Le SOA offre lโavantage, par rapport ร un commutateur commercial, de pouvoir รชtre utilisรฉ comme un commutateur rapide ร temps de commutation ajustable. On peut thรฉoriquement envisager des temps de commutation de lโordre de quelques dizaines de picosecondes avec ce dispositif. Notre ROADM sera bรขti avec deux WB de la compagnie JDSU. La figure 2.1 prรฉsente lโarchitecture proposรฉe et rรฉalisรฉe.
Les longueurs dโonde ร lโentrรฉe du ROADM traversent un diviseur de puissance 50/50 et sont dirigรฉes vers les WB1 et WB2 qui sรฉlectionnent respectivement les canaux passant ยซย expressย ยป (ยซthruยป) et les canaux commutรฉs (ยซadd/dropยป). La sortie du WB2 est reliรฉe au commutateur rapide (SOA). Les signaux ร la sortie du WB1 et du SOA sont assemblรฉs vers la sortie du ROADM via un combineur de puissance 50/50.
ย Caractรฉrisation des composants du ROADM
Dans les sections qui suivent, nous prรฉsentons la caractรฉrisation de chacun des composants constituant le ROADM (alors que la caractรฉrisation du ROADM sera dรฉtaillรฉe au chapitre 4). Ensuite, nous analysons les avantages et les inconvรฉnients propres ร cette architecture.
Descriptionย Le commutateurย
Un SOA est un dispositif optoรฉlectronique qui, dans des conditions de fonctionnement appropriรฉes, peut amplifier un signal d’entrรฉe. Il possรจde une structure semblable ร celle dโune diode laser mais sans les dispositifs de rรฉflexion aux extrรฉmitรฉs pour รฉviter l’effet laser.
La figure 2.2 prรฉsente la structure dโun SOA typique. Un courant รฉlectrique externe fournit la source d’รฉnergie qui permet ร lโamplification d’avoir lieu. Le signal optique est amplifiรฉ dans la rรฉgion active dont la structure en guides dโonde permet un meilleur confinement. Cependant, l’isolation est faible, ainsi une partie du signal est accompagnรฉe de bruit. Ce bruit supplรฉmentaire est produit par le processus d’amplification lui-mรชme et ne peut pas รชtre entiรจrement รฉvitรฉ (Connelly 2002).
Les SOA sont utilisรฉs dans plusieurs applications. On peut utiliser un SOA comme amplificateur de puissance pour augmenter la puissance injectรฉe dans la fibre optique, ou comme prรฉamplificateur de rรฉception pour compenser le bruit thermique du rรฉcepteur, ou encore comme un amplificateur en ligne pour compenser les pertes dues ร lโattรฉnuation de la fibre optique. Dโautres applications sont รฉgalement possibles avec les SOA. Nous pouvons citer, entre autres, la modulation, la conversion de longueur dโonde, la commutation optique, le recouvrement dโhorloge, etc. (Connelly 2002). Pour la commutation optique, le SOA doit รชtre opรฉrรฉ entre son niveau de transparence (niveau dans lequel le SOA nโexerce encore aucune amplification) et son niveau dโabsorption maximum.
Spรฉcifications du SOA
Nous utilisons un SOA de marque AVANEX et de modรจle 1901 – 3CN00634AD. Ce dernier est placรฉ sur une monture ILX LDM-4980 et commandรฉ ร lโaide du contrรดleur de diodes laser ILX LDC-3724B. Les deux paramรจtres essentiels du SOA ร contrรดler sont la tempรฉrature et le courant.
Les spรฉcifications techniques du SOA sont prรฉsentรฉes dans le tableau 2.1. Le tableau 2.2 dresse les spรฉcifications techniques du contrรดleur LDC-3724B
Caractรฉrisation du gain du SOA
La caractรฉrisation du gain du SOA consiste ร mesurer les courbes de gain en fonction du courant et de la puissance incidente et ร dรฉterminer le spectre de gain en fonction de la longueur dโonde incidente.
Pour effectuer ces mesures, nous rรฉalisons le montage expรฉrimental reprรฉsentรฉ ร la figure 2.3.
Lโentrรฉe du SOA est reliรฉe ร un laser accordable. Ce dernier nous permet de spรฉcifier quelle longueur dโonde passer dans le SOA et ร quelle puissance (Pin). Ensuite, nous relevons la puissance du signal ร la sortie du SOA (Pout) ร lโaide du wattmรจtre. Le contrรดle du courant se fait ร lโaide du contrรดleur ILX LDC-3724B.
Pour la mesure des courbes de gain en fonction du courant, nous fixons le laser accordable sur la longueur dโonde 1550 nm et nous rรฉalisons deux expรฉriences : la premiรจre ร faible signal (Pin = -25 dBm), et la deuxiรจme ร signal saturant (Pin = 0 dBm). Ensuite, nous varions le courant appliquรฉ sur le SOA.
La figure 2.4 prรฉsente la courbe de gain ร faible signal (puissance incidente de -25 dBm). Avec un gain avoisinant les 25 dB pour 200 mA, les rรฉsultats sont conformes aux spรฉcifications techniques.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 PRINCIPAUX รLรMENTS DโUNE LIAISON OPTIQUE WDM RECONFIGURABLE
1.1ย Liaison optique
1.1.1ย Transmetteur optique
1.1.1.1 Diode laser
1.1.1.2 Modulation
1.1.2ย La fibre optique
1.1.2.1 Description
1.1.2.2 Fibre monomode et fibre multimode
1.1.3ย Amplificateurs optiques
1.1.3.1 Amplificateurs ร fibre dopรฉe ร lโErbium
1.1.3.2 Paramรจtres dโun amplificateur optique
1.1.4ย Rรฉcepteur optique
1.1.5ย Le multiplexage WDM
1.2ย Le routage dans les rรฉseaux optiques
1.2.1ย Les OXC
1.2.2ย Les OADM
1.2.2.1 Les rรฉseaux de Bragg
1.2.2.2 Les circulateurs optiques
1.2.3ย Les ROADM
1.2.3.1 Diffรฉrentes architectures de ROADM
1.2.3.2 Impact des ROADM
1.3 Objectifs
1.4 Mรฉthodologie
CHAPITRE 2 ROADM PERSONNALISร : CONCEPTION ET CARACTรRISATION
2.1ย Architecture personnalisรฉe
2.2ย Caractรฉrisation des composants du ROADM
2.2.1ย Le commutateur
2.2.1.1 Description
2.2.1.2 Spรฉcifications du SOA
2.2.2ย Les Wavelength Blockers
2.3ย Avantages et inconvรฉnients du ROADM personnalisรฉ
CHAPITRE 3 ROADM : CONTRรLE ร DISTANCE
3.1ย Protocole de communication des WB
3.1.1ย Format des trames
3.1.2ย Format des donnรฉes
3.1.3ย Les donnรฉes dans la mรฉmoire
3.1.4ย Quelques exemples de trames de donnรฉes
3.2ย Les commandes des WB
3.2.1ย Attรฉnuer un canal
3.2.2ย Attรฉnuer tous les canaux
3.2.3ย Restaurer la configuration dโattรฉnuation initiale
3.3ย Le modรจle GRIM
3.3.1ย Les couches du GRIM
3.3.2ย Les ressources du modรจle GRIM
3.3.2.1 Les ressources composants du GRIM
3.3.2.2 Les ressources blocs du GRIM
3.4ย Modรฉlisation du ROADM avec GRIM
CHAPITRE 4 ROADNM : PERFORMANCES ET ANALYSE
4.1ย Contrรดle ร distance du ROADM
4.2ย Performances dans les rรฉseaux dynamiques
4.2.1ย Liaison de test
4.2.2ย Budget de puissance
4.2.3ย Plan dโexpรฉriences
4.2.4ย Diagramme de lโลil
4.2.5ย Rรฉsultats
4.2.6ย Analyse des rรฉsultats
CONCLUSION
ANNEXE I Tableau I โ 1 PLAN DโEXPรRIENCES
LISTE DE RรFรRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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