Apparition des télécommunications optiques

Multiplexage en longueur d’onde WDM

Les premiers systèmes de WDM ont combiné deux signaux et sont apparus autour 1985. Les systèmes modernes peuvent manipuler jusqu’à 128 signaux et peuvent augmenter un système de base de fibre de 9,6 Gb/s à une capacité de plus de 1000 Gb/s.

Principe

Comme on l’a expliquer auparavant, le multiplexage en longueur d’onde (WDM) permet l’utilisation d’une partie significative de la largeur de bande disponible d’une fibre en permettant à beaucoup de signaux indépendants d’être transmis simultanément sur une fibre, et chaque signal est situé à une longueur d’onde différente.
Dans un système simple de WDM (Figure.I.5), chaque laser doit émettre la lumière à une longueur d’onde différente, toutes les lumières des lasers sont multiplexée sur une simple fibre optique. Après avoir été transmis par une fibre optique de haut-largeur de bande, les signaux optiques combinés doivent être démultiplexés à l’extrémité de réception en distribuant toute la puissance optique à chaque port de rendement et puis en exigeant que chaque récepteur récupèrent sélectivement une longueur d’onde seulement en utilisant un filtre optique réglable.
Chaque laser est modulé à une vitesse donnée, et la capacité globale étant transmise le long de la fibre de grande largeur de bande qui est la somme totale des débits binaires des différents lasers. Un système contenant dix signaux de 2.5-Gbps peuvent être transmis sur une fibre, produisant une capacité de système de 25 Gbps.
Le concept de démultiplexage en longueur d’onde à l’aide d’un filtre optique est illustré sur la figure I.6. Quatre canaux sont injectés dans un filtre optique qui a une fonction de filtrage de transmission non idéal. La transmittance du filtre est centrée au-dessus du canal désiré. Dans ce cas c’est uniquement la longueur d’onde 3 l , tandis que 1 l , 2 l et 4 l sont bloquées. En raison de la fonction de transmission non idéale de filtre, une certaine énergie optique des canaux voisins fuit par le filtre, qui induit une interférence entre les canaux. On peut réduire au minimum cette interférence, soit en augmentant la séparation spectrale entre les canaux (l’espacement est approximativement de 10 nm), soit en augmentant la finesse du filtre optique (réduire la bande passante BP).
Remarque :
La technologie WDM est dite dense (DWDM) lorsque l’espacement entre canaux utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) ont déjà été testés et permettront d’obtenir des centaines de longueurs d’onde, on parlera alors de UDWDM : Ultra – Dense Wavelength Division Multiplexing.

Composantes des systèmes WDM

Fibre optique

Le rôle de la fibre est de guider le signal optique en limitant l’atténuation et la dispersion. Elle est constituée de deux matériaux transparents : le cur, la gaine optique (souvent de la silice ou du plastic transparent) et une gaine de protection en plastique (Fig.I.7). Le cur a un indice de réfraction plus élevé que la gaine. Le guidage s’effectue par réflexion totale à l’interface cur-gaine optique.
Les fibres utilisées en télécommunications sont fabriquées en silice pure (gaine optique) et silice dopée de Germanium (cur). Le diamètre de la gaine optique est fixé à 125 mm. De façon générale, il y a deux catégories de fibres : la fibre mono-mode et la fibre multimode.
Suivant les dimensions et plus précisément le diamètre de chacun de ces éléments on peut définir les deux types de fibre comme suite :
· Monomode : Les fibres optiques monomodes ont un cur de diamètre de l’ordre de quelques μm. L’onde lumineuse n’a qu’un seul mode de propagation possible c-à-d un seul chemin rectiligne est possible pour la lumière.
· Multimode : Les fibres optiques multimodes ont un cur de diamètre de l’ordre de quelques dizaines de μm (voire quelques centaines de μm) à quelques millimètres.
L’onde lumineuse à plusieurs modes de propagation possibles c-à-d plusieurs chemins sont possibles pour la lumière.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I
I.1. Introduction
I.2. Bref histoire de la télécommunication
I.2.1. Télécommunication : première période
I.2.2. Télécommunication : seconde période
I.3. Apparition des télécommunications optiques
I.3.1. Principe des télécommunications optiques
I.3.2. Intérêts des télécommunications optiques
I.4. Les techniques de multiplexages
I.4.1. Multiplexage FDM
I.4.2. Multiplexage TDM
I.4.3. Multiplexage WDM
I.5. Multiplexage en longueur d’onde WDM
I.5.1. Principe
I.5.2. Composantes des systèmes WDM
I.5.2.1. Fibre optique
I.5.2.2. Amplificateur optique
I.5.2.3. Source et détecteur
I.5.2.4. Multiplexeurs et démultiplexeurs
I.6. Les réseaux de télécommunications WDM
I.7. Les différents types de filtres utilisés dans les systèmes WDM
I.8. Conclusion
BIBLIOGRAPHIE DU CHAPITRE I
CHAPITRE II
II.1. Introduction
II.2. Interférences à ondes multiples Interféromètre de Fabry-Pérot
II.2.1. La théorie
II.2.2. Spectre de transmission du filtre Fabry-Pérot
II.2.3. Caractéristique du filtre Fabry-Pérot
II.3. Filtre biréfringents
II.3.1. Rappel des phénomènes fondamentaux concernant la lumière polarisée et les milieux biréfringents
II.3.1.1. Généralités
II.3.1.2. Notions d’optique cristallines
II.3.1.3. Les différents états de polarisations
II.3.2. Filtre de Lyot
II.3.2.1. Définition
II.3.2.2. Représentation matricielle de Jones
II.3.2.3. Les caractéristiques du filtre de Lyot
II.3.2.4. Transmittance d’une filtre de Lyot à 2 et 4 étages
II.3.3. Filtre de Solc et comparaison avec celui de Lyot et de Fabry-Pérot
II.3.3.1. Description
II.3.3.2. Filtre de Solc fold (replié ou alterné)
II.3.3.3. Filtre de Solc fan (en éventail)
II.3.3.4. Caractéristique du filtre de Solc
II.3.3.5. Comparaison entre le filtre de Solc et le Fabry-Pérot
II.3.3.6. Comparaison entre le filtre de Solc et de Lyot
II.4. Conclusion
BIBLIOGRAPHIE DU CHAPITRE II
CHAPITRE III
III.1. Introduction
III.2. Les filtres à couplage de deux ondes
III.2.1. Transfert de puissance entre deux ondes orthogonales
III.2.2. Dépendance en longueur d’onde du couplage et accord
III.3. Exemple d’application
III.3.1. Couplage codirectionnel sans réseau
III.3.2. Couplage codirectionnel à réseau
III.3.3. Couplage contra-directionnel à réseau
III.4. Couplage de modes et filtrage dans le filtre de Solc
III.4.1. Transmittance spectrale et coefficient de couplage
III.4.2. Coefficient de couplage périodique
III.4.3. Bande passante
III.5. Conclusion
BIBLIOGRAPHIE DU CHAPITRE III
CHAPITRE IV
IV.1. Introduction
IV.2. Présentation générale du filtre intégré sur Niobate de Lithium
IV.3. Couplage de modes dans une structure interdigitée
IV.3.1. L’effet électrooptique
IV.3.2. Détermination du pas interdigité
IV.3.3. Détermination du coefficient de couplage
IV.3.4. Bande passante à mi-hauteur du filtre
IV.3.5. Intervalle spectrale libre
IV.4. Caractéristique du filtre
IV.5. Comparaison entre le formalisme de Jones et la méthode de couplage des ondes
IV.6. Conclusion
BIBLIOGRAPHIE DU CHAPITRE IV
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE