Les très hauts débits pour le transport et l`accès optique

Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 1
Yves JAOUEN
Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications
CNRS, LTCI UMR 5141
Département Communications et Electronique
46 rue Barrault, 75634 Paris
Tel : [phone]
Email : [email protected]
Les très hauts débits
pour le transport et l’accès
Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 2
Présentation
• Quelques généralités
• Rappels ?
- Propagation dans les fibres optiques
- Formats de modulations et mise en œuvre
• Amplification optique
- Principes généraux : accumulation ASE, pré-amplification optique
- Amplificateur à fibre dopée Erbium
• Multiplexage en longueur d’onde
- Plan de fréquence
- Technologies de multiplexeurs/démultiplexeurs
• Influence des effets non-linéaires
- Effets inter-canaux (SPM, XPM, FWM)
- Effets intra-canaux (I-XPM, I-FWM)
• Nouvelles technologies
• Traitement optique et traitement électronique des signaux ?

Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 3
1ère partie :
Quelques généralités
Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 4
1ère génération : Fibre multimode (0.85µm)
2ème génération : Fibre monomode (1.3 µm)
3ème génération : Laser DFB 1.55 µm
4ème génération : EDFA (systèmes mono-λ)
5ème génération : systèmes WDM
Evolution des systèmes optiques
Ruptures technologiques
L’accroissement des capacités a été « tirée »
par l’innovation technologique
74 78 82 86 90 94 98 102 106
x 10 tous les 4 ans
Raman
C+L
FEC (>99)
DM
WDM
EDFA
1.55µm DSF
1.3µm SMF
0.85µm MMF
GIGA
TERA
PETA
103
109
100
106
Capacité (Gb/s * Km)
Années
(d’après E. Desurvire, IEEE Lightwave Technology, Dec. 2006)

Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 5
Réseaux optiques trans-océaniques
Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 6
Liaison optique longue distance (1)
Input
data
Laser
Modulateur 50 – 100 km
Amplificateur
N sections = 1000 à 10000 km
LPF Output
data
Multiplexeur Démultiplexeur
Transmission optique
- support fibre
- amplification optique
Génération de signaux optiques
- transducteur E/O :lasers à semi-conducteurs
- transducteur O/E : photodiode
Accroissement des capacités
- augmentation du débit →limitation par dispersion, circuits électroniques
- multiplexage en longueur d’onde (systèmes WDM)

Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 7
Liaison optique longue distance (2)
• Source optique →Modulation directe ou externe ?
• Fibre optique →Dispersion chromatique, effets non-linéaires
• Amplificateur de ligne →Accumulation de l ’ASE
• Diaphotie intercanaux →Dégradation de la sensibilité du récepteur
Input
data
Laser
Modulateur 50 – 100 km
Amplificateur
N sections = 1000 à 10000 km
LPF Output
data
Multiplexeur Démultiplexeur
Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 8
2ème partie : Généralités
Support de propagation

Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 9
Origine
- Diffusion Rayleigh
(la silice est un milieu amorphe)
- Absorption
(résonance du matériau à différents λ)
• Silice : Absorption IR
•Ions OH
-: 1.24 µm & 1.39 µm
• Ions métalliques
Atténuation dans les fibres optiques
4
42170 µm/dB..Cavec
C−=
λ
=α→
Le minimum des fibres en silice est ~.18dB/km
Commercialisation de fibres sans pic OH-à 1.38µm
→Bande passante 1250-1650 nm (soit ~50 THz)
Yves Jaouën, Les Journées de l’Optique 9-11 octobre 2007, page 10
F(r) Répartition modale
Approximation gaussienne :
Facteur de confinement en puissance : soit G~75% pour V = 2
A(z,t) modulation du champ optique
βconstante de propagation
Propagation monomode
(
)
−ω ∼2
2
r
F(r) exp −−
ω
++∼23 6 avec 0.65 1.619V 2.879V
a
Répartition déphasage de
Enveloppe
mod ale propagation
complexe
E(r,z,t) F(r) A(z,t) exp i z t
⎛⎞
⎜⎟
=β−ω
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
0
Propagation monomode : mode fondamental HE11
Φ
coeur = 9 µm,
∆ n= 5 10
-3
Domaine spectral 1.2 – 1.7 µm
Dimensions du guide imposées pour maintenir propagation monomode
(
)
Γ− −
ω
∼2
2
2a
1exp
βω() =β
o+β1ω−ωo
()
+β2
2ω−ωo
()
2+.... avec βn=dnβ
dωω=ωo
β1=1vget β2=1
c
d1vg
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
dωsoit D =1
c
d1vg
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
d
λ