Des interconnexions holographiques à l`aiguillage dynamique pour

Mémoire
présenté devant
l’Université de Bretagne Sud
par
Bruno Fracasso
pour l’obtention de
l’Habilitation à Diriger des Recherches
Des interconnexions holographiques à
l’aiguillage dynamique pour les réseaux
de communications optiques
Soutenance prévue le Lundi 13 septembre 2010, devant le jury composé de :
Pierre A MBS Rapporteur
Yann L E G RAND Rapporteur
Pierre P ELLAT -F INET Rapporteur
Jean-Louis
DE B OUGRENET DE LA T OCNAYE Examinateur
Philippe G RAVEY Examinateur
André P ERENNOU Examinateur
tel-00691577, version 1 - 2 May 2012

tel-00691577, version 1 - 2 May 2012

Table des matières
Liste des abréviations 1
IQuelques développements thématiques 7
1 Thèmes de recherche 9
2 Calcul et interconnexions optiques tridimensionnels 15
2.1 Degrés de liberté spatiaux d’un front d’onde . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2 Système d’interconnexions tridimensionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2.1 Modèlegénéral............................ 18
2.2.2 Codage optique du tenseur d’interconnexions . . . . . . . . . . . . 20
2.3 Transformations géométriques holographiques . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.1 Contexte ............................... 21
2.3.2 Approche itérative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.3 Généralisation : transformations non-analytiques . . . . . . . . . . 24
2.4 Réseau de calcul à plan de nœuds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4.1 Principe................................ 27
2.4.2 Implantation optique du RIPN et résultats expérimentaux . . . . . . 30
2.5 Conclusions et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 Interconnexions et aiguillage optique entre fibres monomodes 37
3.1 Contexte et état de l’art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.1 Réseaux WDM et transparence optique . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.2 Principe de l’aiguilleur optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.1 Cahierdescharges .......................... 41
3.2.2 Interconnexions 1×Ndefibreàfibre................ 42
3.3 Déflexion de faisceau rapide à cristal liquide ferroélectrique . . . . . . . . . 45
3.3.1 Déflexion de faisceau digitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.3.2 Déflexion 2D et niveau d’intégration . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.3.3 Cristaux liquides et cellule SSFLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3.4 Modulation spatiale et réseau de biréfringence diffractant . . . . . . 51
3.3.5 Adressage, bistabilité et transparence optique . . . . . . . . . . . . 53
3.4 Démonstrateurs d’aiguillage optique 1D : résultats . . . . . . . . . . . . . . 56
3.4.1 Phase 1 : modulateur FLC 1×256pixels............... 56
3.4.2 Phase 3 : aiguilleur optique 1×14fibres............... 57
1
tel-00691577, version 1 - 2 May 2012

2TABLE DES MATIÈRES
3.5 Conclusions.................................. 61
4 Aiguillage optique de forte capacité pour les réseaux optiques 63
4.1 Modulateur FLCOS pour la déflexion de faisceau à 1,55 µm ........ 63
4.2 Deflexion holographique 2D à modulation de phase binaire . . . . . . . . . 66
4.3 Matrice de fibres optiques optimisée pour la déflexion holographique . . . . 69
4.4 Intégration et test d’un aiguilleur optique spatio-fréquentiel . . . . . . . . . 73
4.5 Conclusions et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5 Modélisation et simulation de nœuds de routage de canaux optiques 75
5.1 Modélisation et simulation d’anneaux optiques métropolitains . . . . . . . 76
5.2 Modélisation et simulation de nœuds de brassage optique . . . . . . . . . . 80
5.3 Conclusion et perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6 Nouveaux axes de recherche 85
7 Conclusion générale 87
II Parcours personnel 95
III Sélection de publications 111
tel-00691577, version 1 - 2 May 2012

Liste des abréviations
CGH Computer-generated hologram.
CLP Cartésienne-Log polaire [Transformée _].
CNET Centre national d’études des télécommunications.
CRISTO Cristaux liquides pour fonctions de routage inséréés dans le réseau de transport
optique [Projet _].
DFB Distributed feedback laser.
DWDM Dense wavelength division multiplexing.
FLC Ferroelectric liquid crystal.
FOTON Fonctions optiques pour les télécommunications.
FTTH Fiber to the home.
GOSC Groupe optique et systèmes de communications.
GS Gerchberg-Saxton [Algorithme de _].
HDR Hologramme digital reconfigurable.
HFM Hologramme à facettes multiples.
HSO Hologramme synthétisé par ordinateur.
IFTA Iterative Fourier transform algorithm
IT Invariant(e) par translation [Système linéaire _, système d’interconnexions _]
ITO Indium tin oxide
LCD Liquid crystal display.
LCOS Liquid crystal on silicon.
LOS Line of sight.
MEMS Micro electro-mechanichal systems.
MOEMS Micro opto-electro-mechanical systems.
MSL Modulateur spatial de lumière.
MSLAO Modulateur spatial de lumière adressé optiquement.
MSLAE Modulateur spatial de lumière adressé électriquement.
NIT Non-invariant(e) par translation [Système linéaire _, système d’interconnexions
_]
NRZ Non return to zero [Modulation d’amplitude codée en _]
OASLM Optically addressed spatial light modulator.
OSF Optique sans-fil.
3
tel-00691577, version 1 - 2 May 2012