Généralités sur les systèmes de télécommunications optiques monocanales à très haut débit

Généralités sur les systèmes de télécommunications optiques monocanales à très haut débit

..(routage) de l’ information et au traitement du signal optique. Nous nous sommes intéressés dans ce travail de thèse aux transmissions dites « linéaires ». Les transmissions « non-linéaires » mieux connues sous le terme de transmissions « soliton » ne sont pas étudiées au laboratoire et nécessitent des techniques de régénération adaptées à la Le traitement tout-optique du signal est la solution permettant d’ une part de simplifier les réseaux en réalisant des fonctions optiques pour le traitement du signal sans conversion optique / électrique. Cette solution n’ est viable économiquement que si l’ on peut à terme la combiner avec une production de masse en intégrant ces fonctions sur des supports adaptés (on pense aux circuits photoniques intégrés8).D’ autre part, il pourrait s’ adapter aux transmissions de très grandes capacités telles que celles développées par le multiplexage temporel, à condition de pouvoir traiter l’ information au rythme des données (on a besoin des fonctions ultra rapides). Le format de modulation standard sur les liaisons optiques à 10 Gbit/s est le format NRZ (pour « Non Retour à Zéro »). Il s’ agit d’ une modulation directe de l’ intensité optique. Tous les composants électriques à ce débit sont arrivés à maturité ce qui permet une optimisation des coûts. Ce type de format est très bien adapté à la technique WDM et permet une efficacité spectrale importante (rapport débit, bande passante optique de modulation).

En ce qui concerne les débits plus élevés (à partir de 40 Gbit/s), aucun format n’ est réellement préconisé. La modulation NRZ nécessite des techniques de modulation électrique temporelle (ETDM pour « Electrical Time Division Multiplexing ») et des composants opto-électoniques (modulateurs, détecteurs, etc…) mal adaptés (en terme de fiabilité et de coût) au contexte « télécom » actuel. Le format RZ (pour « Retour à Zero ») permet, lorsqu’ il est associé aux techniques OTDM et de multiplexage bit à bit en polarisation, d’ accéder à des débits de transmission supérieurs (20, 40 Gbit/s et plus).Dans ces conditions, les fonctions de régénération du signal, de commutation et de démultiplexage seraient tout-optiques, permettant de s’ affranchir des limitations imposées par l’ électronique. Nous allons donc présenter les différentes techniques de multiplexage et démultiplexage optique temporels. Nous verrons ensuite les performances réalisées mais aussi les contraintes de propagation associées à ce format. Ensuite, nous introduirons les concepts généraux de la régénération optique du signal, les différents degrés de régénération, la régénération à base d’ amplificateurs à semi-conducteurs et la fonction optique la plus utilisée pour la régénération : la porte optique non-linéaire constituée d’ un interféromètre non-linéaire (NLOG pour « Non Linear Optical Gate).Enfin, nous essaierons d’ explorer le champ d’ application de la régénération, les différentes techniques utilisées (passives ou actives) et les performances relevées dans la littérature pour faire un état de l’ art exhaustif du sujet.

..temps bit (référence temporelle pendant laquelle on code un bit d’ information), l’ information est codée sur une impulsion. Un « 1 » correspond à la présence d’ une impulsion dans le temps bit et un « 0 », à l’ absence d’ impulsion. Différents formats « exotiques » pour toutes sortes d’ applications spécifiques dérivent du format RZ mais nous allons nous restreindre aux concepts de bases. Il peut être réalisé avec toute impulsion de largeur à mi-hauteur inférieure au temps bit. C’ est- à-dire que pour un temps bit de 100 ps (correspond à une fréquence de modulation de 10 GHz, ou bien un débit numérique de 10 Gbit/s), l’ impulsion ne peut être plus large que 100 ps, mais peut-être beaucoup plus courte. Dans ces conditions, il reste dans le temps bit une fenêtre temporelle permettant d’ intercaler un second canal au même débit que le canal initial. Cette technique de multiplexage temporel est connue sous le terme OTDM (pour Optical Time Division Multiplexing). La Figure 2 présente le principe du multiplexage temporel conjugué au multiplexage en longueur d’ onde WDM (pour Wavelength Division Multiplexing).OTDM permet d’ augmenter considérablement le débit par canal WDM puisqu’ elle n’ est pas limitée par la vitesse de modulation électrique. On peut rappeler que le format NRZ est obtenu par modulation directe de la lumière via un modulateur (classiquement de type électro- optique / Niobate de Lithium) au rythme des données binaires électriques. La technique WDM va pouvoir remplir la bande passante de la fibre (La bande télécom « Classique » des amplificateurs optiques à fibre dopée) alors que la technique OTDM va pouvoir remplir le temps bit du débit initial.