Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente deux éléments clés des liaisons optiques : les fibres optiques et l'amplification optique. Les différents types de fibres optiques sont décrits, après un rappel du principe de fonctionnement et de leurs caractéristiques. Les fibres dites non conventionnelles, font l'objet du deuxième paragraphe. Leurs propriétés inédites peuvent être mises à profit dans un large éventail d'applications, incluant le traitement optique du signal. Enfin, les bases de l'amplification optique sont rappelées et les amplificateurs à fibre dopée terre rare, les amplificateurs Raman à fibre optique et les amplificateurs à semi-conducteurs détaillés.
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We focus here on two key elements of optical links: optical fibers and optical amplification. The different types of optical fibers are first described after basic principles and characteristics are recalled. Non-conventional fibers appeared in the mid 1990s. Their unusual properties allow for a broad range of applications, including optical signal processing. They are described in a 2nd chapter. Finally, optical amplification basics are recalled and emphasis is put on three different amplifiers: rare-earth doped optical-fiber amplifiers, Raman-based optical-fiber amplifiers and semiconductors optical amplifiers.
Auteur(s)
-
Pascale NOUCHI : Responsable du Laboratoire ondes et traitement du signal Thales Research & Technology, Palaiseau, France
INTRODUCTION
Les fibres optiques sont aujourd'hui le support établi des liaisons numériques terrestres et sous-marines à très haut débit en raison de leur très grande bande passante (de l'ordre du THz), leur faible perte linéique, leur faible encombrement, leur faible poids et leur grande immunité aux rayonnements électromagnétiques. Plus d'un milliard de kilomètres de fibres optiques est actuellement installé dans le monde et les records actuels de transmission dépassent le Pbit/s (1015 bit/s). Le domaine numérique est ainsi largement développé pour et par les activités de télécommunications civiles mais les propriétés des liaisons optiques peuvent être avantageusement utilisées dans les systèmes hyperfréquences pour la transmission de signaux analogiques et numériques.
Cet article se focalise sur deux éléments clés des liaisons optiques : les fibres optiques et l'amplification optique. L'objectif de cet article est de donner les premières bases pour permettre au lecteur d'orienter son choix pour la conception de liaison optique analogique. Le premier paragraphe est dédié aux fibres optiques de transmission. Après un bref rappel du principe de fonctionnement et des caractéristiques principales, les différents types de fibres optiques sont décrits. Les normes en vigueur sont également présentées. Les fibres dites non conventionnelles, apparues principalement dans le milieu des années 1990, font l'objet du deuxième paragraphe. Leurs propriétés inédites peuvent être mises à profit dans le traitement optique du signal. Enfin, le troisième paragraphe se focalise sur l'amplification optique. Le principe de fonctionnement ainsi que les principales caractéristiques sont présentés pour les amplificateurs à fibre dopée terre rare, les amplificateurs Raman et les amplificateurs à semi-conducteurs.
Les performances comparées de ces composants ainsi qu'une liste des principaux fournisseurs font l'objet d'un document spécifique.
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MOTS-CLÉS
fibres optiques amplification optique radio sur fibre antennes à balayage électronique systèmes hyperfréquences
KEYWORDS
optical fibers | optical amplification | radio-over-fiber | electronic scanning antennas | microwave systems
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2003 par Béatrice CABON, Jean CHAZELAS, Daniel DOLFI
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion3. Amplification optique
3.1 Principes de base de l"amplification optique
La fonction d'un amplificateur optique est de générer du gain directement en optique, c'est-à-dire sans conversion du signal optique en signal électrique puis conversion du signal électrique amplifié en signal optique. Ce type d'amplificateur est généralement indépendant du signal électrique (analogique, numérique, fréquence, débit...) qui module la porteuse optique.
Il existe plusieurs types d'amplificateurs optiques :
-
les amplificateurs à fibre dopée en terre rare ;
-
les amplificateurs à fibre utilisant des effets non linéaires, tels que l'effet Raman stimulé, le mélange à quatre ondes, ou encore l'effet Brillouin stimulé ;
-
les amplificateurs optiques à semi-conducteurs.
Quels que soient les phénomènes physiques mis en jeu, un amplificateur optique est essentiellement caractérisé par son gain et son bruit. Le gain G est défini comme le rapport des puissances de sortie Ps et d'entrée Pe , exprimé en dB :
( 3 )
Le facteur de bruit optique F permet de mesurer les dégradations dues au bruit liées à l'amplificateur. Il est défini comme le quotient des rapports signal à bruit SNR en entrée et en sortie de l'amplificateur. Il est également exprimé en dB :
( 4 )
Enfin, pour la plupart des amplificateurs optiques, on distingue deux régimes d'amplification suivant la puissance d'entrée dans l'amplificateur :
-
pour les faibles puissances d'entrée (régime petit signal), le gain est constant quelle que soit la puissance d'entrée ;
-
pour des puissances plus importantes (régime de compression de gain), on observe une diminution de gain en fonction de la puissance d'entrée.
Les phénomènes physiques mis en jeu seront explicités suivant les différents types d'amplificateur....
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Amplification optique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICHARDSON (D.J.) et al - Space-division multiplexing in optical fibres. - Nature Photonics, vol. 7, p. 354-362 (2013).
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(2) - FLEMING (J.W.) - Dispersion in GeO2-SiO2 glasses. - Appl. Opt., 23, p. 4486-4493 (1984).
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(3) - KNIGHT (J.C.) et al - Pure silica single-mode fiber with hexagonal photonic crystal cladding. - Optical fiber communication conference, Technical Digest (OFC'96), San Diego, CA, USA, paper PD3 (1996).
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(4) - KNIGHT (J.C.) et al - Photonic band gap guidance in optical fibers. - Science, 282, p. 1476-1478 (1998).
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(5) - TAJIMA (K.) - Low loss PCF by reduction of hole surface imperfection. - Proc. 33rd Europ. Conf. Opt. Commun. (ECOC'07), Berlin, Germany, paper PDP 2.1 (2007).
-
(6) - ROBERTS (P.J.) et al - Ultimate low loss of hollow-core photonic crystal fibers. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Optoélectronique-hyperfréquence – Composants pour la photodétection et la commutation optique.
-
Optoélectronique-hyperfréquence – Composants : laser, modulation et liaisons optiques.
-
Optoélectronique-hyperfréquence – Traitement optique des signaux micro-ondes.
-
Optoélectronique-hyperfréquence – Interactions lumière-composants semi-conducteurs.
-
Optoélectronique-hyperfréquence – Marché des composants et fonctions (comparatif).
-
...
ANNEXES
OptiFiber : logiciel commercial de simulation de propagation dans les fibres optiques http://www.optiwave.com/products/fiber.html
RP Fiber Power : logiciel commercial de simulations de laser et amplificateurs à fibre optique http://www.rp-photonics.com/software.html
HAUT DE PAGE
Congrès :
JNOG (Journées nationales de l'optique guidée) a lieu tous les ans en France.
ECOC (European Conference on Optical Communication), a lieu tous les ans en Europe, dans des pays différents.
CLEO Europe (Conference on Lasers and Electro Optics) a lieu tous les deux ans à Munich (années impaires) http://www.cleoeurope.org
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UIT-T G.652...
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