Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Béatrice CABON : Professeur à l’École nationale supérieure d’électronique et de radioélectricité de Grenoble (ENSERG) - Responsable du groupe RF, Hyperfréquences et Optomicroondes à l’Institut de microélectronique, électromagnétisme et photonique (IMEP)
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Jean CHAZELAS : Directeur du Département technologies avancées, - Thales Airborne Systems
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Daniel DOLFI : Responsable du Laboratoire Identification et traitement optique du signal - Thales Research & Technology
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Lire l’articleINTRODUCTION
La première des fonctions optiques nécessaires au traitement des signaux hyperfréquence consiste en la transmission, par voie optique, d’une information (signal) électrique et nécessite la double conversion de fréquence électrique/optique à l’émission et optique/électrique en réception, pour restituer le signal. Les briques technologiques destinées à réaliser ces fonctions et architectures optiques ont été présentées dans l’article Optoélectronique hyperfréquence - Composants
L’opération de conversion électrique/optique porte le nom de modulation optique.
Les approches de modulation des signaux sont, comme dans le cas des ondes radio ou des systèmes hyperfréquences, basées sur deux types principaux de modulation : la modulation d’amplitude et la modulation de fréquence.
Compte tenu de la maturité des composants optoélectroniques disponibles à ce jour, une activité prépondérante utilise la modulation d’amplitude.
Deux approches sont utilisées :
-
la modulation externe. Dans ce cas, l’intensité optique émise en sortie du laser est modulée par un modulateur électro-optique externe ;
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la modulation directe, où plus simplement, le courant qui traverse le laser est modulé, ce qui entraîne une modulation de la lumière en intensité et en fréquence optiques.
Les liaisons optiques analogiques présentent la spécificité d’atteindre de très hautes performances en termes de bruit de phase, de pureté spectrale et de linéarité. Ces paramètres pris en compte dans les spécifications des composants de conversion, s’étendent aux dispositifs passifs entrant dans la composition de ladite liaison, isolateur optique nécessaire pour éviter les phénomènes de triple trajet, connecteurs spécifiques, …
La deuxième fonction mise en valeur dans le traitement optique des signaux hyperfréquences est la réalisation de fonctions de commutation optique.
Les objectifs visés dans la réalisation de ces fonctions sont résumés dans les spécifications des paramètres critiques des commutateurs et/ou matrices de commutation suivants :
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forte diaphotie ;
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faible consommation ;
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faibles pertes d’insertion ;
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équidistance des chemins optiques ;
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matrice non bloquante ;
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insensibilité à la polarisation optique.
De nombreuses approches sont décrites dans cet article visant, d’une part, à la définition des commutateurs optiques et des architectures de matrices de commutation optique et, d’autre part, dans la prise en compte, dans la conception des commutateurs, des spécifications précisées précédemment.
Le présent article s’inscrit dans une série consacrée à l’optoélectronique hyperfréquence :
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Optoélectronique hyperfréquence - Modulation, liaisons et commutation [E 3 331] ;
-
Optoélectronique hyperfréquence - Commandes et traitement du signal ;
-
Optoélectronique hyperfréquence - Composants et fonctions (Comparatif) [E 3 333].
Le lecteur trouvera dans ce dernier une liste (non exhaustive) de fournisseurs et des sites Internet sur ce sujet.
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- Version courante de janv. 2014 par Didier DECOSTER
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Commutation optique
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2. Liaisons optiques
Dans le mot « liaison », nous entendons un système de transmission incluant le canal physique de transmission et les systèmes complets d’émission et de réception. Une liaison optique est une liaison point à point constituée, comme le montre la figure 3 :
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d’un transducteur E/O (électrique/optique), lequel est une source optique munie d’un dispositif de modulation, en amont du plan P1 de la figure 3 ;
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d’un transducteur O/E (optique/électrique) en aval du plan P2 , qui, en réalité, est un photodétecteur rapide souvent suivi d’un amplificateur électrique, permettant de restituer le signal micro-onde ou radiofréquence de modulation avec un rapport signal sur bruit correct ;
-
d’un canal optique de transmission inséré entre les plans P1 et P2 . Il s’agit d’un guide optique intégré ou d’une fibre optique. Il inclut des dispositifs tout-optique de traitement du signal (amplificateur optique, composants passifs intégrés ou non tels que filtres optiques, interféromètres, coupleurs, jonctions Y, …).
L’avantage essentiel du traitement tout-optique du signal micro-onde (ou radiofréquence RF) est qu’il agit sur le signal électrique de modulation. Ainsi, il est possible de :
-
pouvoir générer optiquement des fonctions micro‐onde qui ne pourraient pas être obtenues dans le domaine micro‐onde pur (par exemple, un filtrage avec un fort coefficient de qualité, des fréquences de résonances en nombre infini sans modification des performances grâce à la bande passante très large de la fibre optique…) ;
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éviter le retour au domaine électrique qu’exigerait un traitement dans le domaine électrique, et ensuite, de nouveau, le retour au domaine optique sur le canal optique.
Les conversions successives optique/électrique et électrique/ optique s’accompagnent en effet de pertes de puissance du signal, et sont donc pénalisantes pour les performances en gain de la liaison.
La bande passante de la fibre optique et des guides optiques en général, est une fenêtre de l’espace fréquentiel dans laquelle l’atténuation est faible autour d’une longueur d’onde donnée (1 300 nm ou 1 550 nm). Cette bande passante est énorme, surtout si...
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Liaisons optiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Special Issue on Applications of Lightwave Technology to Microwave Devices, Circuits and Systems (Numéro spécial sur les applications de la technologie optoélectronique aux dispositifs, circuits et systèmes micro-ondes). - IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Institute of Electrical and Electronics Engineers), vol. 38, no 5, p. 467-688, mai 1990.
-
(2) - Special Issue on Microwave and Millimeter Wave Photonics (Numéro spécial sur l’optoélectronique micro-ondes et ondes millimétriques). - IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Institute of Electrical and Electronics Engineers), vol. 43, no 9, p. 2184-2441, sept. 1995.
-
(3) - Special Issue on Microwave and Millimeter Wave Photonics (Numéro spécial sur l’optoélectronique micro-ondes et ondes millimétriques). - IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques (Institute of Electrical and Electronics Engineers), vol. 45, no 8, p. 1280-1536, août 1997.
-
(4) - Special Issue on Microwave and Millimeter Wave Photonics (Numéro spécial sur l’optoélectronique micro-ondes et ondes millimétriques). - IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, (Institute of Electrical and Electronics Engineers), vol. 47, no 7, p. 1280-1536, juill. 1999.
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