P 2 Amplificateurs optiques pour la transmission sous

Année 2001-2002
P 2 Amplificateurs optiques pour la transmission
sous-marine
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 sous-
marins 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", D.S.
Jones : Methods in Electromagnetic Wave Propagation. Vol.1