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Technologie wdm
Le document traite du multiplexage en longueur d'onde (WDM), une technologie qui permet de transmettre plusieurs signaux simultanément sur une seule fibre optique en utilisant différentes longueurs d'onde. Il décrit l'évolution historique du WDM, ses principes de fonctionnement et différentes technologies associées, notamment DWDW et U-DWDW. En fin de compte, le WDM offre une solution efficace pour accroître la capacité des réseaux de télécommunications en optimisant l'infrastructure existante.
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Technologie wdm
- 1.
- 2. 2 Histoire du WDM Ledéploiement de nouvelles fibres a été le seul moyen de faire face à l ‘explosion des réseaux de télécommunication. Un procédé coûteux et d’un travail intensif, dont le principal inconvénient était l’impossibilité de permettre aux opérateurs de réseaux de fournir de nouveaux services. Au début des années 1980, le Multiplexage temporel (TDM) permettait d’augmenter le débit. Avec le TDM, la capacité d’une seule fibre pouvait augmenter en découpant le temps en petits intervalles, et ainsi multiplexer les différents signaux. Dans les systèmes TDM, chaque fibre de télécommunication est capable de transporter un signal optique issu d’un seul laser. Ce signal optique est converti en un signa électrique, régénéré (électriquement remis en forme, resynchronisé et ré amplifié) et finalement re transformé en un signal optique, occasionnant des pertes. Les transmissions à haut débit via les systèmes TDM étaient cependant un véritable challenge. Le multiplexage en longueur d’ondes (WDM), la transmission simultanée de signaux multiples à différentes longueurs d’ondes sur une seule fibre s’avère être une alternative plus fiable.
- 3. 3 Evolution des technologiesde transmission 1970 Transmission analogique 1980 1990 2000 2010 WDM / DWDM PDH / Asynchrone (TDM) SONET / SDH (TDM) Réseau Optique Intelligent Fibre, photonique Cuivre & hertzien, électronique
- 4. 4 Perspectives d’évolution: transport Réseautout-optique (Terabits Petabits) TDM DWDM 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Debit par canal (Gb/s) 4 λ *STM64 8 λ *STM16 4λ à STM16 10 Gb/s 565 Mb/s 1982 1984 1988 1994 1996 1998 2000 2002 1990 1986 1992 16 λ *STM64 32 λ *STM64 176 λ *STM64 2004 2006 EDFA EDFA + Raman 80 λ * 40Gb/s 2,5 Gb/s
- 5. 5 Limitation des fibresoptiques Bit rate (Gb/s).km 10 000 100 1 106 1970 1980 1990 2000 PMD Effets non-linéaires n = f (I) Inter-modal dispersion Dispersion chromatique n = f ( l)
- 6. 6 Historique 1985 1,3 µmau débit de 150 Mbit/s 50km électronique émetteur récepteur électronique 50 km entre répéteurs
- 7. 7 Historique 1990 Inventionde l'amplificateur à fibre optique 140 km émetteur récepteur électronique Amplificateur optique électronique 1,55 µm au débit de 650 Mbit/s
- 8. 8 Historique 1998 Inventiondes multiplexeurs en longueur d ’ondes et des réseaux de Bragg dans les fibres optiques En 1998, arrivée du multiplexage en longueur d'ondes (WDM) à 1,55µm dans les systèmes commerciaux Amplificateur optique Amplificateur optique Mux Demux émetteurs récepteurs 32 longueurs d’ondes au débit de 2,5Gbit/s
- 9. 9 Rupture technologique ENTREE SORTIE COUPLEUR FIBREACTIVE LASER DE POMPE ISOLATEUR ISOLATEUR Avec l’amplificateur à fibre dopée, il est désormais possible de franchir de grandes distances sans repasser par des répéteurs régénérateurs.
- 10. 10 La fibre optiqueet la technologie WDM Présentation du WDM Introduction Avant l'apparition du multiplexage en longueur d’onde WDM (Wavelength Division Multiplexing), l'accroissement de la capacité de transmission d’une liaison passait par la multiplication des lignes de transmission et l'empilement des répéteurs-régénérateurs. Le WDM a changé radicalement la donne. Avec lui, une seule fibre optique suffit pour transmettre plusieurs signaux de "couleurs" différentes (ou canaux) en même temps. L'ensemble des répéteurs- régénérateurs d'un site géographique a été remplacé par un seul équipement : l'amplificateur optique. Le WDM évite ainsi tous les coûts de génie civil de repose de fibre optique.
- 11. 11 Multiplexage en longueurd’ondes WDM • Wavelenght Division Multiplexing (WDM) ou Multiplexage par longueur d'onde. • Besoin d'augmenter la capacité des liaisons sans les remplacer matériellement. • Rentabiliser l'infrastructure existante. • Optimisation de l'infrastructure déjà déployée afin de véhiculer : – La multitude de nouveaux services numériques
- 12. 12 Les nouveaux typesde fibre pour le WDM Les fibres NZ-DSF (Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber) présentent une dispersion faible mais non nulle dans la bande de gain de l’EDFA: - réduction de la dispersion chromatique cumulée. - effets non-linéaires limités. SMF Dispersion (ps/nm×km) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Atténuation (dB/km) 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 Longueur d’onde (nm) DSF 20 10 0 -10 -20 Bande de gain de l’EDFA NZ-DSF Atténuation (tous types de fibres) NZ-DSF
- 13. 13 Les trois fenêtresde transmission de la fibre optique 1ère fenêtre 0,85 µm 2ème fenêtre 1,3 µm Atténuation (dB/km) Longueur d’onde (µm) 3ème fenêtre 1,5 µm
- 14. 14 Une meilleure exploitationde la bande passante de la fibre a dB/km l µm 0 2 1,55 1,57 1,53 1530 nm l1 ln D l 1565 nm Bande C : 1530/1565 nm . . . . . . . . . . . . . . 0,2 dB/km Bande L : 1570/1610 nm
- 15. 15 Fenêtre utilisée • Lepeigne des longueurs d'onde normalisé par l'UIT-T pour le système WDM se trouve entre 1530 et 1565 nm, soit une fenêtre spectrale de 35 nm. • On partage cette fenêtre spectrale afin de pouvoir utiliser 16 ou 40 longueurs d'onde. On obtient un peigne. • C'est la recommandation G 692 (interfaces optiques pour système multi-canaux) qui normalise l'espacement en nm entre deux longueurs d'onde permises dans la fenêtre : – 1,6 nm ou 200 GHz – 0,8 nm ou 100 GHZ – 0,4 nm ou 50 GHZ – 0,2 nm ou 25 GHZ
- 16. 16 Recommandation pour leDWDM • DWDM ou Dense WDM. • Dans ce cas l'écart entre deux longueurs d'ondes voisines est plus petit (< 100 GHz) – 0,4 nm ou 50 GHz – 0,2 nm ou 25 GHz • Les systèmes d'aujourd'hui comportent 4, 8, 16, 32 voire 80 canaux optiques donc des capacités de 10 à 200 Gbps si on prend un débit de canal de 2,5 Gbps. - Pour augmenter les capacités du WDM : - Augmenter le débit binaire nominal ( limitation du domaine de l’électronique, photoémetteurs) - Diminuer l’espacement spectral du peigne afin d’augmenter le nombre de porteuses optiques (il est de 0,8 nm pour 40 porteuses) - Elargir la fenêtre spectrale aux longueurs d’onde supérieures à 1560nm
- 17. 17 Fréquence (GHz) Longueur d'onde central (nm) Fréquence (GHz) Longueur d'onde central (nm) Fréquence (GHz) Longueur d'onde central(nm) 195900 1530,33 194400 1542,14 192900 1554,13 195800 1531,12 194300 1542,94 192800 1554,94 195700 1531.90 194200 1543,73 192700 1555,75 195600 1532,68 194100 1544,53 192600 1556,55 195500 1533.47 194000 1545,32 192500 1557,36 195400 1534,25 193900 1546,12 192400 1558,17 195300 1535.04 193800 1546,92 192300 1558,98 195200 1535,82 193700 1547,72 192200 1559,79 195100 1536,61 193600 1548,51 192100 1560,61 195000 1537,40 193500 1549,32 192000 1561,42 194900 1538,19 193400 1550,12 191900 1562,23 194800 1538,98 193300 1550,92 191800 1563,05 194700 1539,77 193200 1551,72 191700 1563,86 194600 1540,56 193100 1552,52 194500 1541,35 193000 1553,33 Recommandation de l'ITU pour les transmissions WDM de fenêtre de 100 GHz
- 18. 18 Le multiplexage enlongueurs d’onde • 1 Principe • 2 Les sites terminaux d’émission et de réception • 3 Les sites de ligne
- 19.
- 20. 20 Principe d’une liaisonWDM RECEPTION photodiode D E M U X E D F A TRANSPORT distance émission réception en point à point 500 à 1000 Km amplificateurs EDFA espacement 50 – 150 Km E D F A E D F A lasers + modulateurs VOA EMISSION M U X E D F A
- 21. 21 Sources LASER, chacunemodulée par un debit Fibre optique Débit total transmis = 6 Débit nominal On multiplexe ainsi 6 porteuses optiques modulées + filtres optiques Lentille de focalisation Principe du WDM
- 22. 22 Principe (suite) Le principedu WDM est très simple en soit : Le but est de faire circuler plusieurs longueurs d'ondes sur une même fibre optique. Chaque longueur d'onde est représenté par une couleur. Chaque couleur est retransmise sur un canal différent. Avec un nombre de canaux exploité qui ne cesse d'augmenter, le WDM apporte une nouvelle solution évolutive dans les télécommunications.
- 23. 23 Principe(suite) Le multiplexage enlongueur d’onde (en anglais WDM : Wavelength Division Multiplexing) consiste à transmettre plusieurs signaux sur une fibre en utilisant des porteuses optiques à différentes fréquences (longueurs d’onde). Il s’agit tout simplement d’un multiplexage en fréquence (FDM) dans le domaine optique. L’emploi du terme longueur d’onde s’explique par l’usage de la longueur d’onde plutôt qu’en fréquence. Canal 2 Canal 3 Canal n Canal 1 Fibre optique Multiplexeur optique l Spectre émis Transpondeur
- 24. 24 Fonctionnement général duWDM - La technologie du WDM est représenté par deux terminaux et un lien optique monomode les reliant. Le premier est un multiplexeur, le second un démultiplexeur. Le multiplexeur a pour rôle des changer les longueurs d'ondes des signaux entrant et de les multiplexer sur un seul canal. Pour changer les longueurs d'ondes entrantes, il est nécessaire d'utiliser un transpondeur. Lorsque des signaux arrivent au niveau du multiplexeur, il est possible qu'ils aient la même longueur d'onde, même si l'émetteur est différent. Etant donné qu'il n'est pas possible d'envoyer deux fois la même longueur d'ondes sur un même lien au risque d'erroner l'information des deux signaux, c'est le transpondeur qui va se charger de changer la longueur d'onde d'un des deux signaux. - Ainsi, chaque flux entrant va être codé sur une porteuse par modulation d’amplitude ou de phase. Ce qui permet donc de diffuser des signaux de sources différentes et ayant des longueurs d’ondes identiques sur un même canal. Arrivé au démultiplexeur, celui-ci va agir comme plusieurs filtres dans des zones de longueurs d’ondes données. Il a donc connaissance des longueurs d'ondes qui circulent dans le lien optique. Le démultiplexeur va donc pouvoir récupérer l'intégralité d'un signal qui avait été multiplexé.
- 25. 25 Les différentes technologiesdu WDM Il existe plusieurs technologie WDM, Elles restent identiques par leur principe mais se différencient uniquement par le nombre de canaux exploité dans une fibre. - La technologie WDM est dite dense (D-WDM) lorsque l'espacement utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) permettent d'obtenir respectivement 80 et 160 canaux optiques. Pour des espacements encore plus faibles, on parlera de U-WDM : Ultra - Dense Wavelength Division Multiplexing. Ainsi, des systèmes à 10 GHz (0,08) permettent d'obtenir 400 canaux optiques. - Les systèmes WDM / DWDM les plus commercialisés aujourd'hui comportent 8, 16, 32, 80 canaux optiques, ce qui permet d'atteindre des capacités de 80, 160, 320, 800 Gb/s en prenant un débit nominal de 10 Gb/s. On peut atteindre une capacité de 4 000 Gb/s (4 Tera b/s) avec 400 canaux optiques à 10 Gb/s, en technologie U-DWDM.
- 26. 26 Les caractéristique duD-WDM et du U-DWM - La particularité du D-WDW et du U-WDM est qu'ils utilisent des espacement de longueurs d'ondes très court. C'est grâce à cela qu'il est possible d'avoir un nombre de canaux important dans la fibre. L'inconvénient de cette technologie est qu'il est nécessaire d'avoir un laser refroidi en température. Les longueurs d'onde d'émission étant très proche, il est nécessaire de réguler la température du laser entre les impulsions. Un laser régulé en température représente un coût très onéreux. - Néanmoins le D-WDM introduit des phénomènes non linéaires qui ont notamment pour conséquence de limiter en pratique la distance entre amplificateurs entre 50 et 100 Km L’introduction d’effet non linéaire n’apparaisse pas tant que le nombre de canaux reste inférieur à 32 canaux et que la puissance par canal reste inférieur à 1mW. Voici les effets non linéaire les plus néfaste actuellement : - Cross Phase Modulation (XPM) : Apparaît lorsque la phase d’un signal est modifié par un autre signal de longueur d’onde proche. - Four Wave Mixing (FWM) : Crée de l'inter-modulation optique entre les différents canaux. - Il existe différentes techniques pour corriger ces problème. Le DCF (Dispersion Compensating Fiber) est un moyen pour compenser les pertes non linéaire qui consiste à introduire dans la liaison un tronçon de fibre produisant une dispersion négative (environ - 100 ps/nm.km) de compensation. Pour une longueur de 100 km, il faut environ un tronçons de 10km.
- 27. 27 Les caractéristique duC-WDM la technologie du C-WDM est utilisé sur la deuxième fenêtre spectrale. Grâce à l’important espacement laissé à chaque canal, il n'est pas obligatoire de réguler en température le laser d’émission. Le C-WDM n’est pas compatible avec les amplificateurs optiques car la longueur d’onde utilisée ne permet pas une amplification à l’erbium. C'est notamment pour cette raison que le C-WDM est utilisé sur des distances plus courtes (entre 40 et 80 km) que ses confrères. Donc pas d’amplification et pas de régulation en température du laser, ceci permet d’avoir des composants moins chers pour faire du multiplexage optique. Malgré sa faible capacité, le C-WDM reste le meilleur moyen économique pour faire du multiplexage optique.
- 28. 28 Synoptique d’un systèmeWDM point à point :
- 29. 29 Sites terminaux d’émissionet de réception - Les postes qui composent un site terminal sont: En transmission Transpondeurs TX, Atténuateurs optiques variables Multiplexeur (Mux) Amplificateur booster En réception Pré-amplificateur, Démux, Atténuateurs optiques variables Transpondeurs RX.
- 30. 30 Sites terminaux d’émissionet de réception Le rôle des transpondeurs à l’émission TxT (et réception RxT) est de convertir: - les n signaux optiques issus de trames de type SDH STM16 ou STM64 de longueurs d’onde quelconque comprises entre 1275 et 1610 nm (ITU-T G.957) - En des signaux de longueurs d’ondes très précises situées dans la bande WDM (ITU-T G692). Un transpondeur est composé de : • Une source lumineuse (laser), • Un modulateur (pour les tranpondeurs longue portée) • Une photo-diode.
- 31. 31 modulateur • Modulation directe: – Limitation en vitesse, modulation d’amplitude • bande passante petits signaux : au mieux 20 à 30 GHz – Modulation de fréquence parasite (chirp) • modulation du courant variation de la densité de porteurs variation de l’indice de réfraction variation de la fréquence de résonance de la cavité – élargissement des impulsions optiques en présence de dispersion chromatique – Les systèmes à des débits 10 Gbit/s utilisent une modulation externe
- 32. 32 Site de ligne Lespostes qui composent un site de ligne sont: • Amplificateur, • Module de Compensation de Dispersion Chromatique (CDC), • Égalisation du gain dynamique • Élément de routage: – Module Insertion Extraction de longueur d’onde, – Mux et Demux – Sources multicouleurs pour la conversion de longueur d’onde, – Convertisseurs de longueur d’onde, – Switch.
- 33. 33 Fonctions optiques Le passageau tout-optique, nécessite le développement de nouvelles fonctions: • Amplificateurs • Commutateurs et brasseurs • Filtres • Isolateurs • Circulateurs •Transpondeurs La mise en œuvre de ces fonctions fait appel à la physique atomique (amplificateurs), et aux fonction optiques (diffraction, interférence, polarisation) pour les autres composants
- 34. 34 Isolateur • Application – Protectiondes lasers et amplificateurs optiques en bloquant la lumière rétrodiffusée • Perte d’insertion: – Faible perte (0.2 to 2 dB) dans le sens passant – Forte perte dans le sens bloquant (20 ào 40 dB simple, 40 à 80 dB double étage)
- 35. 35 Circulateurs • Principe: utilisationdes fonction de polarisation – Perte d’insertion 0.3 à 1.5 dB, isolation 20 à 40 dB • Configuration type: système à 3 ports – Port 1 -> Port 2 – Port 2 -> Port 3 – Port 3 -> Port 1 λ rapide λ lente
- 36. 36 Amplificateurs Optiques EDFA: ErbiumDopped Fiber Amplifier Le principe de l'amplification repose sur une réaction chimique entre les ions Erbium et le signal lumineux. Le principe en lui même est assez simple. L'Erbium est un composant chimique qui peut être existé en contact d'une source lumineuse d'une longueur d'onde spécifique. Ce sont les signaux de longueur d'onde de 800 , 980 , 1480 nm qui font réagir les ions et va dégager une énergie nécessaire à l'amplification des signaux lumineux.
- 37. 37 • Description simplifiée: – De la fibre monomode dopée Erbium – Un laser de pompe à 980 nm – Un duplexeur pour l’injection pompe + signal dans la fibre – Deux isolateurs optiques empêchent la propagation de la pompe hors ampli L’amplificateur EDFA lp = 980 laser de pompe fibre dopée Er duplexeur 980 / 1550 Pin Pout = G . Pin fibre monomode isolateur optique
- 38. 38 Principe du pompageoptique • énergie lumineuse externe (pompe) est absorbée et excite les électrons qui passent au niveau supérieur N1 vers N+ • désexcitation en 2 temps : – transition non radiative au passage de N3 à N2 (inversion de population) – transition avec émission de N2 à N1 transistion non-radiative pas d’effet visible désexcitation transistion radiative émission de photons E2 – E1 = h n12 pompage 980 nm 1480 nm absorption 800 nm Niveau 1 état fondamental Niveau 2 Niveau 3 états excités Niveau 4
- 39. 39 Emission spontanée etstimulée photons non cohérents = bruit optique émission spontanée 980 nm t = 10 µs émission stimulée photons cohérents = gain optique signal t = 10 ms État fondamental Niveau 2 Niveau 3 pompage désexcitation • désexcitation radiative : - sans signal de sonde : émission spontanée et aléatoire - avec signal de sonde : émission amplifiée en cohérence avec le signal
- 40. 40 - Le WDMintroduit des phénomènes non linéaires qui ont notamment pour conséquence de limiter en pratique la distance entre amplificateurs entre 50 et 100 Km - La diaphonie entre canaux (XPM : Cross Phase Modulation) - Le mélange quatre ondes (FWM : Four Wave Mixing) qui créait de l'intermodulation optique entre les différents canaux. - L'effet Raman qui augmente les écarts de puissance reçue entre canaux et par conséquent produit une trop grande dispersion du rapport signal/bruit. - Différentes techniques permettent de corriger ces phénomènes : c'est le cas de la DCF (Dispersion Compensating Fiber) qui consiste à introduire dans la liaison un tronçon de fibre produisant une dispersion négative (environ -100 ps/nm·km) de compensation.
- 41. 41 Caractéristiques des EDFA •les caractéristiques importantes de l’amplificateur optiques sont : – gain – bruit (rapport signal sur bruit) – bande passante – puissance de saturation du gain • optimisation du point de fonctionnement de l’amplificateur compte tenu de la puissance incidente ((liPi)
- 42. 42 Pompe 0.98 mm or1.48 mm Fibre dopée Er MUX FILTRE -10 0 10 20 30 1520 1530 1540 1550 1560 1570 wavelength (nm) EDFA gain (dB)
- 43. 43 Le gain d’unEDFA • le gain est le rapport de la puissance de sortie Pout, sur la puissance d’entrée Pin du signal se propageant dans la fibre G = Pout/Pin et G (dB) = 10 log (Pout/Pin) • les paramètres qui influencent le gain de l’EDFA : – sections efficaces d’émission et d’absorption – concentration en Erbium dans la silice – puissance optique du signal de pompe – longueur de fibre dopée (10 à 30 m) – longueur d’onde du signal d’entrée – puissance Pin du signal d’entrée – puissance Pout du signal de sortie souhaitée
- 44. 44 Les constituants del’EDFA • la fibre dopée monomode : – diamètre de cœur – Concentration en Er3+ – ouverture numérique – pertes linéiques • pompe à 980 nm : – diode laser en AlGaAs – signal monomode pour optimiser le couplage dans le cœur de la fibre dopée – largeur de bande : 10 nm – puissance couplée : 200 mW – efficacité de gain > 11 dB/mW – c’est le composant le + coûteux de l’EDFA (50 %) – les pompes à 1480 nm ont une efficacité de gain + faible et un NF+ élevé que le 980 nm • duplexeur d’injection de pompe : – optimisation du MUX dichroïque pour minimiser les pertes – supprime les réflexions et les oscillations – pompage cà-propagatif donne un NF plus faible que le contra-propagatif • isolateur optique : – évite les réflexion et donc les oscillations dans l’ampli – évite la propagation de la pompe et de l’ESA hors de l’ampli – protège des rétrodiffusions Rayleigh en sortie
- 45. 45 Intérêts des EDFA •limitation du régénérateur électronique : – sensible au format de modulation et au débit du signal – uni-directionnel et une seule longueur d’onde à la fois – MAIS : régénération 3R en plus de l’amplification • Intérêts des amplificateurs EDFA : – large bande passante : zone de plus faible perte des fibres – amplification indépendante du débit et du format de modulation du signal – mono ou bi-directionnel sur la même fibre – espacement de 50 à 120 Km suivant le gain – MAIS : • EDFA sensible à la charge (nombre de canaux et puissance respective) • limitation à des bonds 100 km • Au bout de N bonds : légère dégradation du OSNR
- 46. 46 Différents types d’EDFA •choix du type d’EDFA selon l’application : – amplificateur booster = gain modéré et forte puissance de sortie – amplificateur de ligne = gain moyen et bruit assez faible – préamplificateur = gain élevé, puissance de sortie modérée et excellentes performances de bruit booster émission réception E D F A émission réception E D F A préamplificateur émission réception E D F A E D F A ampli de ligne
- 47. 47 Conclusion • l’amplificateur EDFAeffectue l’amplification en ligne dans des tronçons transparents – Bande : C et C + L possible – Gain : 20 à 40 dB – Pout : > 200 mW (23 dBm) – NF : < 6 dB – insensible à la modulation, à la polarisation • c’est un composant clé qui contribue à l’augmentation des performances réseaux optiques • l’EDFA intelligent rend flexible la configuration des réseaux optiques • la technologie est mature et a prouvé sa fiabilité • améliorations industrielles pour optimiser le coût/performance
- 48. 48 Fabrication d’un EDFA duplexeur coupleurFEG fibre Erbium 1er étage alimentation pompes lasers de pompe fibre Erbium 2em étage isolateur Pout Pin interface
- 49. 49 MUX/DEMUX • Différentes technologiesdisponibles suivant: – Nombre de canaux. – Espacement entre canaux. – Coût par canal. • Par capacité croissante de multiplexage: – Filtres de Bragg – Coupleurs – Filtres à couches minces 8 canaux typiques, 16 max. – Phasars 40 canaux max. 8 canaux max.
- 50. 50 MUX/DEMUX à coupleurs •Utilisation uniquement en multiplexage (pas de possibilité de séparer les canaux par couplage) • Utilisé pour un petit nombre de canaux (pertes de partage en 3N dB pour N canaux)
- 51. 51 MUX/DEMUX par filtrede Bragg (Fiber Bragg Grating: FBG) Photo-inscription d’une réseau dans une fibre Faible perte, composant tout fibré (0.1 dB) Bonne séparation spectral (<= 200 Ghz), centrage délicat Coût assemblage élevé (circulateur) Démutiplexage en série (faible nombres de canaux)
- 52.
- 53. 53 MUX/DEMUX par filtrede Bragg architecture du dispositif • Filtres de Bragg sur fibre (FBG): – Démultiplexage en série, – Cascade de circulateurs – Perte 1 dB / circulateur.
- 54. 54 MUX/DEMUX par filtreinterférentiel en couche mince (Thin Film Filters:TFF) • Principe : cascade de filtres
- 55. 55 MUX/DEMUX par diffraction –Faible perte < 4dB – Assemblage délicat / connectique – Bonne séparation spectral (50 GHz) – Forte capacité 16 – 32 – 64 – 128 – Encombrement important – Démultiplexage en parallèle
- 56. 56 Multiplexage à réseaude diffraction
- 57. 57 Graded-index lens l1 l2 l3 l1 +l2+l3 (b) Silicon grating Reseau de diffraction non bragg Optical fiber l1 l2 l3 l1 +l2+ l3 (a) Démultiplexeur à réseau de diffraction, utilisant une lentille
- 58. 58 MUX/DEMUX PHASAR – Composantsilice sur silicium (parfois polymère) – Technologie mature, – Perte moyenne : 8 dB / 32 canaux – Bonne séparation spectrale (25, 50, 100 GHz), – Encombrement faible, régulation thermique et polarisation – Nombre de canaux : 8 < n < 64 – Démultiplexage en parallèle
- 59. 59 Laser Mod. Mod. Mod. Mod. B-1 channel 1 t Ligne deretard pour les aligne N 2 1 Amplifier N channels Delay
- 60. 60 l Spectre incident l Spectre réfléchi lB l Spectretransmis lB Modulation de l’indice n V a Radiation UV INCIDENTE Utilisation d’une fibre optique à réseau de bragg en tant que filtre coupe-bande
- 61. 61 L’effet Kerr I n n n 2 ) ( Comme tout diélectrique, la silice présente une polarisation qui n'est plus une fonction linéaire du champ quand celui-ci devient trop intense. L'indice de la silice est donc fonction de l’intensité du champ: eff A P I où avec n2 = 3,2.10-20 m2/W Même si la silice est un milieu faiblement non-linéaire, l’intensité du champ et la distance de propagation font que l’effet Kerr n’est pas négligeable à forte puissance.
- 62. 62 Les différentes manifestationsde l’effet Kerr - l’auto-modulation de phase (en anglais SPM: Self Phase Modulation). la modulation d’intensité induit une modulation d’indice et donc une modulation de phase le signal se module lui-même. la modulation de phase se traduit par un élargissement spectral. En présence de dispersion chromatique, l’élargissement spectral provoqué par la modulation de phase provoque un élargissement temporel des impulsions. - la modulation de phase croisée (en anglais XPM: Cross Phase Modulation). La modulation de phase d’un canal est induite par la modulation d’intensité du à des canaux voisins. - le mélange à quatre ondes (en anglais FWM: (Four Wave Mixing) : inter modulation entre canaux – exemple : 3 longueurs d’onde génèrent une nouvelle longueur d’onde ce qui provoque de la diaphonie (crosstalk).
- 63. 63 La modulation dephase croisée (XPM) • Le phénomène: • En propagation multicanaux, la puissance d'un canal particulier perturbe par effet Kerr la phase des autres canaux. • Elle dépend de – la puissance totale dans la fibre – des états de polarisation relatifs des canaux – de la dispersion chromatique – de l'espacement entre canaux • Ses conséquences: • Diaphonie non-linéaire entre canaux. • C'est la limitation principale à l'augmentation du nombre des canaux dans la fibre.
- 64. 64 Le mélange àquatre ondes (FWM) • Le phénomène: • Sous certaines conditions de phase, trois ondes optiques en créent une quatrième. • Le phénomène fortement dépendant de la distance entre canaux et de la dispersion chromatique. • Ses conséquences: • Apparition de produits d'intermodulation perturbant la réception des canaux principaux.
- 65. 65 Comment réduire l’effetKerr ? Solutions : - Diminuer l’intensité du champ en augmentant l’aire effective (Aeff) des fibres. Ex: fibre G.655 LEAF (Large Effective Area Fiber) - Augmenter l’espacement entre canaux et/ou la dispersion chromatique. - Croiser les états de polarisations des canaux adjacents - Limiter les effets non-linéaires en augmentant la dispersion des fibres G.655 mais pas trop. Compromis dispersions chromatique – effets non-linéaires NB: Les effets sont négligeables dans la fibre standard G.652 pour un maximum de 40 canaux et une puissance de l’ordre du mW par canal.
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- 67. 67 Élément de routage: • Fonctions: • Module Insertion Extraction (MIE): Technologies • Réseau de Bragg: – Perte associées à 2 circulateurs : 2 dB – Accordabilité (étirement Bragg) Extraction Insertion
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- 69. 69 Glossaire • AOTF :Acousto-Optic Tunable Filter • ASE : Amplified Spontaneous Emission • EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier • EGM : Equalizer Gain Module • ESA : Emission Spontanée Amplifiée • FEG : Filtre Egaliseur de Gain • GFF : Gain Flattening Filter • LAN : Local Area Network • LH : Long Haul • LPG : Long Period Grating • MUX : MUltipleXer • NF : Noise Figure • PDL : Polarisation Dependance Loss • PIN : photodiode à jonction P+ Intrinsèque N+ • RL : Return Loss • SNR : Signal to Noise Ratio • SOA : Semiconductor Optical Amplifier • VOA : Variable Optical Attenuator • 3R : Reamplifying, Retiming, Reshaping