P 2 Amplificateurs optiques pour la transmission sous-marine Année 2001-2002 Encadrants : M. BRIAND et G. LAINEY - Direction Formation URQUHART Paul et WOLFFER Nicole – Département Optique JOUAS Josette – Département Langues et Culture Internationale Partenaires : Lord Andrew - BT ExaCT Technologies Mots clés : Amplificateur Optique ; l’effet Raman ; Les amplificateurs EDFA ; Amplification distribuée Résumé Notre projet consiste en la comparaison de deux technologies d’amplification : EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) et Raman en se basant sur les critères donnés par notre partenaire. Pour parvenir à cet objectif nous avons commencé par l’étude des deux types d’amplification afin de les modéliser. Le travail s’est après focalisé sur la mise en évidence de chaque modèle sur un logiciel informatique. Pour les amplificateurs Raman nous avons utilisé un logiciel déjà fait mais pour les EDFA nous avons créé un logiciel sous Matlab. 1. Présentation et contexte du projet Le monde de l’optique est aujourd’hui en pleine croissance. En effet, l’optique est l’unique réponse à la demande croissante de débits. Les derniers câbles sousmarins posés sont capables de transporter jusqu’à 3200Gbits/s d’informations. Les amplificateurs optiques sont des composants essentiels pour les communications optiques, surtout pour les réseaux qui emploient le multiplexage par longueur d'onde (WDM). Les amplificateurs à fibres dopées à l’erbium (EDFA) se sont imposés pour la transmission optique, reléguant à l’arrière-plan les autres techniques d’amplification. Aujourd’hui, l’emergeance de la technique WDM avec un nombre de canaux sans cesse croissant redonne de l’intérêt aux différents types d’amplificateurs [1]. 2. Méthodologie développée pour aboutir Afin de bien mener notre projet, nous avons désigné des responsables de gestion, documentation, communication, budget et de développement au sein du groupe. Ensuite nous avons tous suivi des cours pour bien comprendre les aspects techniques de l’amplification optique. Le déroulement de notre projet a été discuté pendant les réunions, qui ont été programmées soit par la direction des études soit par le responsable de gestion du projet. Notre travail a été divisé en deux tâches : un sous groupe s’est occupé de la modélisation de chaque technologie avec l’aide de notre encadrant. Les autres membres de groupe se sont organisés pour créer un logiciel sous Matlab pour la simulation des amplificateurs EDFA [2] et l’utilisation d’un logiciel déjà élaboré pour la simulation des amplificateurs Raman. A la fin, nous avons redistribué les tâches pour préparer le forum, le rapport et la soutenance. 3. Développement des différentes tâches et principaux résultats 31. Modélisation : Cette tâche était indispensable puisqu’elle permet ensuite de construire ou de comprendre les logiciels de simulation. Pour chaque technologie, nous avons préparé plusieurs modèles. Cette modélisation est effectuée après l’étude de la présentation des différents travaux mathématiques existant à ce jour. Des choix ont été ensuite décidés lors de la visite de notre partenaire industriel [3]. 32. Simulation Nous avons choisi de travailler avec Matalb puisqu’il est plus adapté à notre projet. Pour les amplificateurs Raman, nous avons utilisé un logiciel en langage C réalisé dans le cadre d’un projet S4 l’année dernière. Comme Matlab était le langage que nous voulions privilégié, la conversion de ce logiciel était indispensable. Mais cette tâche n’a pas abouti alors nous avons décidé d’implémenter juste les résultats sur Matlab [4]. En ce qui concerne les amplificateurs EDFA, nous avons essayé de créer un logiciel pour chaque modèle fourni par l’étude théorique. En effet, les méthodes mathématiques mises en jeu dans la résolution des équations du modèle (système d’équations différentielles non linéaires avec conditions aux deux limites) sont délicates à employer pour de telles résolutions [5]. 4. Conclusions et perspectives Les amplificateurs Raman permettent de générer un gain sur une large bande de longueurs d’onde sur les fibres classiques les plus simples. Mais aussi ces amplificateurs peuvent être utilisés pour avoir des systèmes assurant un bon rapport signal à bruit ce qui plus difficile avec les amplificateurs EDFA. L’étude qui a été réalisée dans ce projet s’est restreinte à des configurations particulières (nombre de pompes, nombre d’itération, longueurs d’ondes de signaux….). Cependant, le problème d’implémentation informatique de la modélisation pour les EDFA reste à résoudre : peut-être par l’utilisation de méthodes que nous n’avons pas trouvé ou par l’utilisation d’un autre langage. Bibliographie [1] BECKER P.C, OLSSON N.A, SIMPSON J.R. Optics and Photonics- EDFA: Fundamentals and Technology. Academic Press, 1999. [2] DESSURVIVRE Emmanuel. EDFA: Principles and applications. John Wiley and sons, INC., 1994. [3] HERBERT B. Keller Numerical Solution of Two Point Boundary Value Problems [4] The Math Works Inc Matlab Users' guide. [5] GOURI Dhatt : Une présentation de la méthode des Elements Finis", Jones : Methods in Electromagnetic Wave Propagation. Vol.1 D.S.