P 4 Etude et conception d`un atténuateur optique utilisant un

P 4 Etude et conception d’un atténuateur
Année 2001-2002
optique utilisant un déflecteur
holographique
encadrants : B. FRACASSO – Département d’Optique
V. BURDIN – Département Image et Traitement de l’Information
partenaires : M. J. LE GALL, Société OPTOGONE
Mots clés : réseaux WDM, fibre optique, commutateur, atténuation, cristaux liquides,
découplage, diffusion.
Résumé
Les réseaux WDM sont utilisés pour véhiculer par fibre optique de l’information à très
haut débit. Cependant, pour de grandes distances, le signal transmis doit être amplifié
régulièrement. Il faut donc avoir recours à des composants optiques comme l’atténuateur
optique qui permet d’imposer une puissance optique donnée en un point du réseau. Le
composant étudié dans ce projet est un atténuateur à cristaux liquides fonctionnant par
diffraction de la lumière. Pour une puissance d’entrée donnée, l’atténuation nécessaire est
imposée par un réseau de déphasage cristallin dont la configuration est calculée par voie
algorithmique.
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Présentation et contexte du projet
Avec l’accroissement de la demande en bande passante, le réseau fibré doit sans
cesse revoir ses objectifs à la hausse, avec pour point de mire l’Internet tout optique. Tout
réseau de télécommunications performant doit posséder certaines caractéristiques, parmi
lesquelles : capacité élevée, tolérance de panne, fiabilité élevée, capacité de qualité de
service, capacités de fonctionnement, de maintenance et de gestion prévisionnelle
suffisantes. Pour mettre en œuvre ces technologies, il faut concevoir de nouveaux
composants capables de réaliser les fonctions nécessaires dans une architecture de réseau
(commutateurs, filtres, amplificateurs, …).
Optogone se place dans ce secteur comme une entreprise innovante et s’est donc
naturellement proposée comme partenaire industriel pour notre projet. La technologie mise
en œuvre présente l'avantage supplémentaire de capitaliser son expérience industrielle
acquise dans le domaine des cristaux liquides. http://www.optogone.com
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Méthodologie développée pour aboutir
Le projet vise à démontrer la possibilité d’une autre fonction, l’atténuation pour le
dispositif de commutation spatial à cristaux liquides compatible avec les exigences
attendues en terme de coût et de fiabilité d’un composant industriel. Nous décomposons le
projet en quatre grandes phases. D’abord, une analyse du contexte nous permet de fixer
les objectifs souhaités par l'entreprise et bien cerner les limites du sujet. Puis la phase la
plus technique, la modélisation permet d’étudier et concevoir des modèles mathématiques
de filtres optiques pour le diffuseur holographique. Cette phase est scindée en deux
techniques, le découplage et la diffusion. Suit la conception, cette activité permet la
synthèse des résultats obtenus lors des tests réalisés en fin de modélisation et la validation
des performances par des mesures sur les grandeurs caractérisant le commutateur. Au
final, nous nous attachons à l’étude du marché industriel des composants passifs
optiques et des concurrents d’Optogone. Pour mener à bien ce projet, tous les documents
produits sont déposés sur le serveur bscw du projet ingénieur. http://bscw.enst-bretagne.fr
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3.1
Développement des différentes tâches et principaux résultats.
Analyse du contexte
Il nous a fallu comprendre les concepts théoriques avec lesquels nous avons été
amenés à travailler. C’était essentiellement une phase d’analyse théorique du sujet. Il fallait
mettre au point les objectifs de l’entreprise et cerner les limites du sujet. Nous avons établis
une base de connaissance en optique et fait la connaissance de l’entreprise Optogone.
3.2
Modélisation
Nous avons étudié deux techniques pour la fonction d’atténuation : le découplage et
la diffusion. Nous avons tout d’abord fait une analyse mathématique de la propagation de la
lumière au sein du commutateur ce qui nous a permis de commencer la programmation
sous Matlab. Nous avons donc fait des mesures sur le prototype pour confirmer nos
résultats mathématiques et également pour avoir une base de données pour chaque
méthode d’ atténuation possible applicable à l’atténuateur optique.
3.3
Conception
Nous sommes parvenus à la synthèse des résultats en rentrant les mesures dans
des tableaux pour ensuite en sortir des courbes. Le nombre de possibilités offert par le
déflecteur holographique est immense. Le commutateur étant très sensible aux
perturbations extérieures, nous n’avons pas pu obtenir une très bonne résolution.
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Conclusions et perspectives
En conclusion, le problème d’instabilité des résultats n’a pas permis de savoir si le
prototype permet vraiment d’avoir une atténuation constante sur une ligne réelle de
transmission optique. Malgré cela le nombre important de mesures permettra à coup sûr de
mieux comprendre ce prototype par notre partenaire industriel. Les perspectives de ce genre
de produit sont énormes étant donné le nombre de fonctions déjà réalisables sur le
prototype.
Bibliographie
[1] L. DUPONT: Les fibres optiques, département d'Optique, ENST Bretagne.
[2] Esther Gros : Propagation optique guidée dans les cristaux liquides ferroélectriquesFonctions optiques pour les télécommunications, Thèse, 1999.
[3] J.W. GOODMAN: Introduction to Fourier optics, McGaw-Hill, Inc., New-York, 1968.
Traduction française: Introduction à l'optique de Fourier et à l'holographie, Masson, Paris,
1972.
[4] J.P. LAUDE: Le multiplexage de longueurs d'onde, collection Lasers et Optoélectronique,
Masson, Paris, 1992.
[5] M. FRANCON : holographie , édition Masson, 1987.