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Opto-alimentation et transmission de données par fibre optique pour les observatoires de fond de mer Frédéric Audo Directeurs de thèse : Jean Le Bihan et André Pérennou Lab-STICC, UMR CNRS 6285, ENIB Plan Contexte Observationdu desdispositif fonds marins Architecture expérimental Projet Opto-alimentation Modélisation des phénomènes optiques Architecture du en dispositif Caractérisation régimeexpérimental statique Modélisation des optiques Caractérisation enphénomènes régime dynamique Caractérisation en régime statique Conclusion et perspectives Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 2/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Observation des fonds marins Nécessité d’observer, de surveiller et de comprendre les comportements des océans et notamment les fonds marins Observatoires de fond de mer* : « un système sans équipage à un site fixe, d’instruments, de capteurs, et de modules de commandes connectés au continent soit de façon acoustique, ou via une boîte de jonction sous-marine liée à une bouée à la surface ou à un câble de fibre optique » 3 types d’observatoires de fond de mer selon le mode de communication : Autonome À liaison acoustique Câblé * [NRC 2000] National Research Council, Illuminating the hidden planet: the future of seafloor observatory science. Washington DC, Washington : The National Academies Press, 2000, p. 135. Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 3/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Observatoires câblés de fond de mer : extension Problèmes à résoudre : relocalisation ou extension d’un observatoire câblé dans une nouvelle zone d’intérêt Solution envisagée : déployer une ou plusieurs fibres optiques pour transporter : L’énergie nécessaire à l’alimentation de l’instrument Les données échangées entre la station terrestre et l’instrument Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 4/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Projet Opto-alimentation étendre un observatoire câblé Architecture de l’extension tout-optique BJ : Boîte de Jonction I : Instrument Coût des connecteurs sous-marins : onéreux => 1 seule fibre optique Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 5/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Projet Opto-alimentation étendre un observatoire câblé Cahier des charges du projet Dispositif long de 10 km Utilisation de composants optiques "standards" Puissance et données transmises ensemble sur une seule fibre optique Puissance électrique de quelques centaines de mW sur l'instrument Transmission des données bidirectionnelle temps réel débit d’au moins 5 Mbit/s Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 6/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Projet Opto-alimentation Objectif du projet : réaliser une extension d’un observatoire câblé de fond de mer Étude de la liaison optique : énergie + données Conception d'un système de communication faiblement consommant Marinisation et test in-situ d’un démonstrateur Objectif de la thèse : évaluer la faisabilité et les limites de la liaison tout-optique Conception et mise en place d’un dispositif expérimental Étude et modélisation des phénomènes optiques Caractérisation expérimentale Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 7/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Projet Opto-alimentation État de l’art de la puissance sur fibre Distance Longueur d’onde Bibliographie : 10 km Extension 10 km 1450–1600 nm Source Laser (puissance max utilisée) InGaAs/InP (500 mW) ? ? Fibre optique (atténuation) SMF (0,2-0,3 dB/km) ? Cellule photovoltaïque (Rendement de conversion O/E) InGaAs/InP (25%) ? Puissance électrique 1 mW > 100 mW Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 8/44 Plan Contexte Architecture du dispositif expérimental Architecture générale Conversion E/O Bilan de liaison Conversion O/E Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 9/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Architecture générale Schéma de l’extension Transmission de 3 ondes dans une fibre optique : Puissance Données descendantes Données montantes (source laser faiblement consommante) Sens descendant Sens montant Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 10/44 Architecture du dispositif expérimental Contexte Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Architecture générale Choix de la fibre optique : monomode SMF-28 Choix de la longueur d’onde du laser de puissance : 1480 nm λ Atténuation SMF-28 Rendement de conversion O/E 980 nm 2-3 dB/km 50% (GaAs) 1480 nm 0,2-0,3 dB/km 25% (InGaAs) Choix de la longueur d’onde des données : bande C -> 1550 nm Choix de la puissance du laser de puissance : qq centaines de mW électrique => supérieure à 5 W optique (37 dBm) Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 11/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Architecture du dispositif expérimental Sens descendant Sens montant Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 12/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Conversion E/O - Source laser à fibre à amplification Raman (Keopsys) - Puissance optique maximale : 10 W (40 dBm) - Longueur d’onde : 1480 nm - Sources laser DFB - Puissance optique maximale : 30 mW (15 dBm) - Longueur d’onde : bande C -> 1550 nm Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 13/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Bilan de liaison 30 à 36 dBm -2,8 -2,2 -2,2 dB dB -0,2 dB -0,3 -0,2 dB -0,3 dB dB -0,3 26,6 à 32,6 dBm -0,7 dB -0,7 dB -0,6 dB -1,4 dB Estimation du bilan de liaison : Données descendantes à 1550 nm : -4,1 dB Données montantes à 1550 nm : -4,7 dB Puissance à 1480 nm : -3,4 dB Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 14/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Conversion O/E Conversion O/E de la puissance : cellule photovoltaïque de puissance (PPC, JDSU) Sensibilité en longueur d’onde : large bande (1470 – 1620 nm) Rendement de conversion O/E maximal : ̴ 25% Puissance électrique maximale : ̴ 100 mW Caractérisation de la PPC Puissance optique incidente prévue entre 26 et 32 dBm Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 15/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Conversion O/E Module de conversion O/E Choix : couplage de 6 dB = 4 voies Changement de l’architecture au niveau du terminal Impact sur le bilan de liaison des données : Données descendantes à 1550 nm : -10,4 dB Données montantes à 1550 nm : -11 dB Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 16/44 Plan Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Principaux phénomènes optiques Modélisation de la propagation dans la fibre Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 17/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Principaux phénomènes optiques Phénomènes optiques causés par : Superposition de plusieurs ondes dans la même fibre optique Propagation de la forte puissance Diffusion Rayleigh Phénomène linéaire dû aux inhomogénéités de la silice Diffusion Raman Phénomène non-linéaire : interaction photon – phonon optique Diffusion spontanée -> génération de bruit Diffusion stimulée -> utilisée pour l’amplification ASE : diffusion spontanée amplifiée Diffusion Brillouin Phénomène non-linéaire : interaction photon – phonon acoustique Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 18/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Principaux phénomènes optiques Représentation spectrale (cas d'une SMF-28) Génération de l’ASE : diffusion Raman spontanée amplifiée Diffusion Diffusion Brillouin Diffusion Raman Décalage en fréquence 11 GHz (0,09 nm) 13,2 THz (100 nm) Largeur spectrale 20 MHz (0,2 pm) 5,4 THz (45 nm) Pseuil (@1480 nm) > 44 dBm (largeur de raie = 1 nm) 34 dBm Pseuil (@1550 nm) 13 dBm 34 dBm Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 19/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation But : prédire l’impact des phénomènes lors de la propagation Mise en équations des phénomènes -> propagation dans la fibre Ondes à considérer : Puissance à 1480 nm Données descendantes et montantes à 1550 nm ASE autour de 1583 nm Calcul des puissances en sortie de la fibre Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 20/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation Diffusion Brillouin (pour chaque onde) - Onde diffusée contra-propagative - Décalage de ~ 0,1 nm (négligeable) Diffusion Raman : transfert de puissance par diffusion stimulée Rétrodiffusion Rayleigh (pour chaque onde) - Réflexions au sein de la fibre = rétrodiffusion Rayleigh - Amplification par diffusion Raman - Superposition de la double rétrodiffusion et du signal transmis Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 21/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation Exemple : équations des données descendantes et montantes Amplification Raman et diffusion Raman spontanée de la SLHP atténuation Déplétion Raman vers l’ASE atténuation Déplétion Brillouin Double rétrodiffusion Rayleigh Amplification Raman et diffusion Raman spontanée de la SLHP Déplétion Raman vers l’ASE Diffusion Brillouin stimulée et spontanée Simple rétrodiffusion Rayleigh Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 22/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation Calcul du coefficient de gain Raman gR Modèle de D. Hollenbeck fStokes gR Max proportionnel à λStokes Cas de notre dispositif : 1550 nm 1583 nm λ Pompe = 1480 nm 1583 nm λ Pompe = 1550 nm Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 23/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation Conditions initiales Mesures expérimentales Diffusion Raman : décalage Stokes de la puissance à 1480 nm autour de 1583 nm Sortiedudelaser la Sortie de SLHP données PPDonnées dBm 36 300dBm 33 SLHP = = Longueur de la fibre optique : LFibre = 10 km Longueur du pas : dz = 1 m Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 24/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Modélisation : propagation dans la fibre Évolution des niveaux de puissance en sortie de la fibre en fonction de la puissance de la SLHP Puissance ASE PSLHP = 30 dBm à 36 dBm P1550 nm desc. = 0 dBm P1550 nm mont. = -3 dBm Données descendantes Données montantes 1480 nm transfert :de puissance autour de 1583 nm Résultats du: modèle 1583 nm : transfert de puissance de 1480 nm des pertes et de l’atténuation Amplification des données -> compensation 1550 nm co-deet1583 contra-propagatifs : niveau de la réception des données ASE autour nm -> filtrage au Amplification Raman etdediminution de la «réserve» d’énergie 1480 nm Déplétion de la puissance 1480 nm par transfert d’énergie versà l’ASE autour de 1583 nm Transfert d’énergie vers l’ASE Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 25/44 Plan Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Dispositif expérimental Transport de la puissance Superposition de la puissance et des données échangées Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 26/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dispositif expérimental AP Mesures Radiomètre AD Ajout de deux coupleurs 95/5 BM Analyseur de spectre optique B BD AM Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 27/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Transport de la puissance Dispositif expérimental AP Module de conversion O/E B Objectifs : Étude en fonction de la puissance de la SLHP Étude de la conversion O/E de la puissance Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 28/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Transport de la puissance Étude en fonction de la puissance de la SLHP Sortie du laser de puissance (point AP) PSLHP = 33 30 dBm 36 Sortie de la fibre optique de 10 km (point B) Bilan fibre et composants Estimation Mesures -3,9dB dB @ 1480 -3,9 -16,6 dB@ @1480 1480nm nm +13,7 Mesures dB @ 1583 nm -4 dB @ 1480 nm Décalage Stokes en sortie de la SLHP Diminution Décalagede Stokes de la puissance Amplification de la la puissance autourà de 1583 nm : ASE puissance autour de 1480 nm 1583 nm Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 29/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Transport de la puissance : conversion O/E 3 montages d’association des PPC Série Parallèle Hybride série/parallèle Le choix est conditionné par le niveau de tension électrique requis par le terminal Rendement de conversion O/E et puissance électrique Efficacité des 3 montages similaires Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 30/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Superposition de la puissance et des données échangées Dispositif expérimental AD 0 dBm BM BD -3 dBm Source laser λ = 1551 nm AM Objectifs Étude de la propagation des données Mesure de l’amplification des données Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 31/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Superposition de la puissance et des données échangées Étude des données en fonction de la puissance de la SLHP Données descendantes en sortie (point BD) Données descendantes en entrée (point AD) ASE Amplification Amplification PSLHP = 36 33 30 dBm Données montantes en sortie (point BM) ASE rétrodiffusée Amplification Amplification Bilan fibre et composants Données montantes en entrée (point AM) Mesures sans puissance Estimation -10,9 dB @ 1550 nm desc. -11,5 dB @ 1551 nm mont. MesuresMesures avec puissance -0,6 -2,7 -5,3 dB -10,5 dB@ @1550 1550nm nmdesc. desc. -0,6 -2,1 -5,3 dB -10,8 dB@ @1551 1551nm nmmont. mont. Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 32/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Superposition de la puissance et des données échangées Bilan de liaison des données Évolution du bilan de liaison similaire en co- et en contra-propagation À partir de 25 dBm : amplification non négligeable Entre 33 dBm et 35 dBm : compensation des pertes À partir de 35 dBm : diminution de l’amplification Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 33/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Superposition de la puissance et des données échangées Comparaison modèle – mesures de l’évolution des niveaux de puissance en sortie de la fibre Puissance ASE Légende Mesures Données descendantes Modèle Données montantes Comportement similaire de l'évolution des puissances -> validation du modèle d'un point de vue qualitatif Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 34/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Synthèse de la caractérisation en régime statique Transmission de la puissance et des données Amplification Raman des données Transfert de puissance de 1480 nm vers l’ASE autour de 1583 nm PSLHP (dBm) Pélectrique (mW) GainDonnées (dB) Rapport S/B (dB) Co-prop. Contra-prop. Co-prop. Contra-prop. 30 85 5,2 5,5 29,5 28,9 33 160 9,9 10,3 32,5 28,8 36 217 7,8 8,8 26,1 20,9 Compromis (PÉlectrique, GainDonnées, Rapport S/B) Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 35/44 Plan Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Dispositif expérimental Qualification de la transmission des données Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 36/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dispositif expérimental Dispositif à tester Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 37/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dispositif expérimental PSLHP = 0 mW 33 dBm 36 dBm Débit : 150 Mbit/s Taux de modulation : 0,5 -13 dBm max Mesure à -18 dBm Mesures Taux d’erreur binaire (BER) Diagramme de l’œil Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 38/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Qualification de la transmission des données Superposition de la puissance et des données échangées : BER et diagramme de l’œil Ligne de base (entrée AD ou AM) BER < 1.10-10 Sens descendant (PSLHP =0 mW) (P =33 =36 dBm)(sortie (sortieBBDD) ) SLHP Sens montant (PSLHP =0 mW) (P =33 =36 dBm)(sortie (sortieBBMM) ) SLHP -6 -1 3.10-10 BER BER <= 1.10 1.10 -8 BER BER <= 1.10 1.10-10 Dégradation de la decorrecte RIN Ligne de base et qualité systèmedes sansdonnées puissance->Transfert : transmission Transfert dudégradation bruit de la pompe versenunco-propagation signal, causé par la diffusion Raman Importante du signal Transfert non-symétrique* Transfert de RIN dépend de : gain Raman, longueur de la fibre, longueur d’onde des données * [Fludger 2001] C.R.S. Fludger, V. Handerek, et R.J. Mears, « Pump to Signal RIN Transfer in Raman Fiber Amplifiers », Journal of Lightwave Technology, vol. 19, no 8, pp. 1140–1148, 2001. Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 39/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Qualification de la transmission des données Comparaison des mesures de BER Sens descendant (sortie BD) Sens montant (sortie BM) Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 40/44 Architecture du dispositif expérimental Contexte Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Conclusion et perspectives Caractérisation en régime dynamique Synthèse Tableau de synthèse GainDonnées (dB) Rapport S/B (dB) BER PSLHP (dBm) Pélectrique (mW) Co-prop. Contra-prop. Co-prop. Contra-prop. Co-prop. Contra-prop. 30 85 5,2 5,5 29,5 28,9 < 1.10-10 < 1.10-10 33 160 9,9 10,3 32,5 28,8 5.10-7 < 1.10-10 36 217 7,8 8,8 26,1 20,9 1.10-1 2.10-8 Compromis (Pélectrique , GainDonnées , Rapport S/B, BER) Choix : PSLHP = 33 dBm Consommation électrique de l’interface électronique : 145 mW au maximum Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 41/44 Plan Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 42/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Conclusion Démonstration de la faisabilité d’une liaison tout-optique de 10 km Transmission de la puissance et des données sur une seule fibre optique PSLHP = 33 dBm Puissance électrique fournie : 160 mW Données bidirectionnelles (@ 150 Mbit/s) : BER < 10-7 Caractérisation du dispositif et étude des phénomènes optiques Transfert de puissance de 1480 nm vers l’ASE autour de 1583 nm Amplification des données Dégradation des données descendantes : transfert de RIN Modélisation de la propagation des ondes optiques dans la fibre Phénomènes : diffusions Rayleigh, Raman et Brillouin Modèle validé qualitativement Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 43/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Perspectives Minimisation du transfert de RIN Réduction du gain Raman sur les données descendantes Réduction de la puissance de la SLHP Éloignement de λDonnées par rapport à λStokes Amélioration du RIN de la SLHP Optimisation de l’architecture du dispositif expérimental Terminal : Mux/Démux (2) adapté à l’ASE Amélioration et exploitation du modèle pour analyser l'influence des différents paramètres (largeur de raie à 1480 nm, absence de l'ASE en sortie de la SLHP, etc.) Application du dispositif à d’autres domaines Milieu hostile au câble électrique, réseau de capteurs opto-alimentés Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 44/44 Merci de votre attention ! Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 Opto-alimentation et transmission de données par fibre optique pour les observatoires de fond de mer Frédéric Audo Directeurs de thèse : Jean Le Bihan et André Pérennou Lab-STICC, UMR CNRS 6285, ENIB Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dispositif expérimental : composants Multiplexeur/Démultiplexeur (Mux/Démux) Combinaison ou séparation des ondes optiques de longueurs d’ondes différentes : la puissance et les données Choix : 1475 – 1485 nm (puissance) 1545 – 1555 nm (données) Décalage Stokes à prendre en compte Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 47/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Conversion O/E Module de conversion O/E Choix : couplage de 6 dB = 4 voies Changement de l’architecture au niveau du terminal -6,3 dB Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 48/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dommages de la forte puissance Brûlure de la fibre Fibre optique sous torsion : absorption de la forte puissance Exemple : brûlure si la fibre forme une boucle de moins de 1 cm de diamètre Contamination d’un connecteur Absorption de la puissance au niveau du connecteur si celui-ci est contaminé par un dépôt 50 à 70% de pertes optiques supplémentaires Avant contamination Après contamination Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 49/44 Contexte Architecture du dispositif expérimental Modélisation des phénomènes optiques Caractérisation en régime statique Caractérisation en régime dynamique Conclusion et perspectives Dommages de la forte puissance Effet « fiber fuse » Déclenchement et propagation de la fusion dans la fibre Direction de propagation de la fusion ~ 1m/sec Direction de propagation du faisceau laser Bulle Génération de la fusion (chauffe, contamination) Fibre optique monomode SMF-28 sous contrainte : Puissance de seuil = 1,35 W Limitation de ce phénomène : épissures privilégiées aux connecteurs Soutenance de thèse de doctorat, F. Audo, 03/12/2012 50/44
