P 4 Etude et conception d’un atténuateur Année 2001-2002 optique utilisant un déflecteur holographique encadrants : B. FRACASSO – Département d’Optique V. BURDIN – Département Image et Traitement de l’Information partenaires : M. J. LE GALL, Société OPTOGONE Mots clés : réseaux WDM, fibre optique, commutateur, atténuation, cristaux liquides, découplage, diffusion. Résumé Les réseaux WDM sont utilisés pour véhiculer par fibre optique de l’information à très haut débit. Cependant, pour de grandes distances, le signal transmis doit être amplifié régulièrement. Il faut donc avoir recours à des composants optiques comme l’atténuateur optique qui permet d’imposer une puissance optique donnée en un point du réseau. Le composant étudié dans ce projet est un atténuateur à cristaux liquides fonctionnant par diffraction de la lumière. Pour une puissance d’entrée donnée, l’atténuation nécessaire est imposée par un réseau de déphasage cristallin dont la configuration est calculée par voie algorithmique. 1 Présentation et contexte du projet Avec l’accroissement de la demande en bande passante, le réseau fibré doit sans cesse revoir ses objectifs à la hausse, avec pour point de mire l’Internet tout optique. Tout réseau de télécommunications performant doit posséder certaines caractéristiques, parmi lesquelles : capacité élevée, tolérance de panne, fiabilité élevée, capacité de qualité de service, capacités de fonctionnement, de maintenance et de gestion prévisionnelle suffisantes. Pour mettre en œuvre ces technologies, il faut concevoir de nouveaux composants capables de réaliser les fonctions nécessaires dans une architecture de réseau (commutateurs, filtres, amplificateurs, …). Optogone se place dans ce secteur comme une entreprise innovante et s’est donc naturellement proposée comme partenaire industriel pour notre projet. La technologie mise en œuvre présente l'avantage supplémentaire de capitaliser son expérience industrielle acquise dans le domaine des cristaux liquides. http://www.optogone.com 2 Méthodologie développée pour aboutir Le projet vise à démontrer la possibilité d’une autre fonction, l’atténuation pour le dispositif de commutation spatial à cristaux liquides compatible avec les exigences attendues en terme de coût et de fiabilité d’un composant industriel. Nous décomposons le projet en quatre grandes phases. D’abord, une analyse du contexte nous permet de fixer les objectifs souhaités par l'entreprise et bien cerner les limites du sujet. Puis la phase la plus technique, la modélisation permet d’étudier et concevoir des modèles mathématiques de filtres optiques pour le diffuseur holographique. Cette phase est scindée en deux techniques, le découplage et la diffusion. Suit la conception, cette activité permet la synthèse des résultats obtenus lors des tests réalisés en fin de modélisation et la validation des performances par des mesures sur les grandeurs caractérisant le commutateur. Au final, nous nous attachons à l’étude du marché industriel des composants passifs optiques et des concurrents d’Optogone. Pour mener à bien ce projet, tous les documents produits sont déposés sur le serveur bscw du projet ingénieur. http://bscw.enst-bretagne.fr 3 3.1 Développement des différentes tâches et principaux résultats. Analyse du contexte Il nous a fallu comprendre les concepts théoriques avec lesquels nous avons été amenés à travailler. C’était essentiellement une phase d’analyse théorique du sujet. Il fallait mettre au point les objectifs de l’entreprise et cerner les limites du sujet. Nous avons établis une base de connaissance en optique et fait la connaissance de l’entreprise Optogone. 3.2 Modélisation Nous avons étudié deux techniques pour la fonction d’atténuation : le découplage et la diffusion. Nous avons tout d’abord fait une analyse mathématique de la propagation de la lumière au sein du commutateur ce qui nous a permis de commencer la programmation sous Matlab. Nous avons donc fait des mesures sur le prototype pour confirmer nos résultats mathématiques et également pour avoir une base de données pour chaque méthode d’ atténuation possible applicable à l’atténuateur optique. 3.3 Conception Nous sommes parvenus à la synthèse des résultats en rentrant les mesures dans des tableaux pour ensuite en sortir des courbes. Le nombre de possibilités offert par le déflecteur holographique est immense. Le commutateur étant très sensible aux perturbations extérieures, nous n’avons pas pu obtenir une très bonne résolution. 4 Conclusions et perspectives En conclusion, le problème d’instabilité des résultats n’a pas permis de savoir si le prototype permet vraiment d’avoir une atténuation constante sur une ligne réelle de transmission optique. Malgré cela le nombre important de mesures permettra à coup sûr de mieux comprendre ce prototype par notre partenaire industriel. Les perspectives de ce genre de produit sont énormes étant donné le nombre de fonctions déjà réalisables sur le prototype. Bibliographie [1] L. DUPONT: Les fibres optiques, département d'Optique, ENST Bretagne. [2] Esther Gros : Propagation optique guidée dans les cristaux liquides ferroélectriquesFonctions optiques pour les télécommunications, Thèse, 1999. [3] J.W. GOODMAN: Introduction to Fourier optics, McGaw-Hill, Inc., New-York, 1968. Traduction française: Introduction à l'optique de Fourier et à l'holographie, Masson, Paris, 1972. [4] J.P. LAUDE: Le multiplexage de longueurs d'onde, collection Lasers et Optoélectronique, Masson, Paris, 1992. [5] M. FRANCON : holographie , édition Masson, 1987.