FR2524741A1 - Dispositif de restitution d'informations transmises sur une fibre optique et recepteur comportant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE RESTITUTION D'INFORMATIONS TRANSMISES SUR UNE FIBRE OPTIQUE. CE DISPOSITIF COMPORTE UN PREMIER PHOTODETECTEUR PIN DETECTANT LA PUISSANCE OPTIQUE RECUE P, ET ENGENDRANT UN COURANT I EGAL A LA SOMME DE SON COURANT D'OBSCURITE ET D'UN COURANT PROPORTIONNEL A LA PUISSANCE OPTIQUE RECUE, UN SECOND PHOTODETECTEUR PIN IDENTIQUE AU PREMIER, ET ENGENDRANT UN COURANT I EGAL A SON COURANT D'OBSCURITE, ET DES MOYENS DE DIFFERENCIATION A ENTRE LES COURANTS ENGENDRES PAR LE PREMIER ET LE SECOND PHOTODETECTEURS, DELIVRANT EN SORTIE UN SIGNAL ELECTRIQUE S DE NIVEAU PROPORTIONNEL A LA PUISSANCE OPTIQUE RECUE, CE SIGNAL ELECTRIQUE REPRESENTANT L'INFORMATION TRANSMISE SUR LA FIBRE. APPLICATION A LA TRANSMISSION DE DONNEES NUMERIQUES ASYNCHRONES SUR FIBRES OPTIQUES.

Description

DISPOSITIF DE RESTITUTION D'INFORMATIONS
TRANSMISES SUR UNE FIBRE OPTIQUE ET
RECEPTEUR COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF
La présente invention se rapporte d'une manière générale aux systèmes de transmission d'informations sur fibre optique et concerne plus particulièrement un dispositif destiné à restituer indifféremment soit des informations analogiques, soit des informations numériques synchrones ou asynchrones, ou encore des informations numériques constituées chacune d'une série infinie d'états logiques 1 ou O.

D'une manière générale, un système de transmission sur fibre optique comporte un émetteur composé d'une diode photoémettrice et son circuit de commande et d'alimentation, la diode étant couplée optiquement à une extrémité de la fibre optique, et un récepteur composé d'une diode photodétectrice couplée à l'autre extrémité de ladite fibre et son circuit de commande.

En outre, on sait que la transmission d'informations ou données, et notamment d'informations numériques constituées de séries infinies d'états logiques 1 ou 0, sur une fibre optique de grande longueur, pose des problèmes au niveau de la restitution de ces informations. En effet, dans ce cas, la diode photoémettrice émet une puissance optique continue dans la fibre optique, de sorte qu'après propagation dans la fibre, ladite puissance continue est reçue par la diode photodétectrice qui génère un courant électrique égal à la somme de son courant dit d'obscurité ou de fuite et d'un courant proportionnel à la puissance optique reçue, ce dernier étant sensiblement du même ordre de grandeur que le courant d'obscu rité ; dès lors, il s'avère extrêmement difficile de détecter et partant de restituer avec exactitude les informations numériques transmises en continu sur la fibre optique.

Pour résoudre ce problème, il est connu d'utiliser à l'émission un commutateur commandé par chaque information numérique à transmettre et piloté par un signal de modulation de fréquence donnée, de sorte que la diode photoémettrice est attaquée par le signal de modulation représentatif de ladite information, et à la réception un dispositif de restitution ou récupération de l'information numérique comportant un redresseur à diode suivi d'un filtre.

Toutefois, un tel dispositif de restitution présente des inconvénients. En effet, le signal engendré par le redresseur à diode présente un temps de montée ou de descente trop important, de sorte qu'il s'avère nécessaire de concevoir un filtre particulièrement approprié pour restituer exactement l'information numérique. Cependant, ce filtre est d'une structure complexe et est par conséquent coûteux. En outre, la restitution d'informations numériques, notamment asynchrones, nécessite une fréquence de modulation nettement plus élevée que celle de chaque information, ce qui a pour effet d'augmenter la largeur de bande du récepteur, d'engendrer du bruit, et partant d'obtenir une mauvaise sensibilité.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif destiné à restituer des informations ou données analogiques ou numériques de tout type, c'est-à-dire dans le cas de données numériques, soit des données synchrones ou asynchrones, soit des données en séries infinies d'états logiques 1 ou 0, transmises à une puissance optique donnée sur une fibre optique de grande longueur, qui est d'une structure simple avec peu de composants électroniques, est peu coûteux, est réalisable en structure monolithique, assure une parfaite restitution des informations transmises, et permet- au récepteur de conserver une excellente sensibilité.

A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de restitution d'au moins une information transmise à une puissance optique donnée sur une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un premier photodétecteur disposé en regard de la fibre optique, détectant la puissance optique reçue après propagation dans la fibre et engendrant un premier courant égal à la somme du courant dit d'obscurité du photodétecteur et d'un courant proportionnel à la puissance optique reçue;
- un second photodétecteur de référence identique au premier et relié à une alimentation, engendrant un second courant égal à son courant dit d'obscurité ; et
- des moyens de différenciation entre le premier et le second courants engendrés respectivement par le premier et le second photodétecteurs, délivrant en sortie un signal électrique ayant un niveau proportionnel à la puissance optique reçue, ce signal électrique représentant ainsi l'information transmise sur la fibre.

L'invention vise également un récepteur d'un système de transmission d'informations analogiques ou numériques sur fibre optique comportant un tel dispositif de restitution des informations.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels:
- les figures la et lb représentent respectivement deux exemples d'informations numériques destinées à être restituées par le dispositif selon l'invention ; et
- la figure 2 représente un schéma d'un mode de réalisation du dispositif de restitution selon l'invention.

La figure la représente des informations ou données numériques asynchrones destinées à être transmises sur une fibre optique.

Ces informations numériques sont constituées par exemple d'un bit égal à 0 de durée tl? d'un bit égal à 1 de durée t2, et d'un bit égal a O de durée t3.

La figure lb représente un autre type d'information numérique, constituée par exemple par une série continue et infinie de bits égaux à 1. Bien entendu, ce type d'information numérique pourrait être constitué par une série continue et infinie de bits égaux à 0, sans sortir du cadre de l'invention.

La figure 2 représente un mode de réalisation préféré d'un dispositif de restitution, conforme à l'invention, d'informations analogiques ou numériques transmises sur fibre optique, les informations numériques étant soit synchrones, soit asynchrones (figure la), soit encore du type à séries continues et infinies d'états logiques 0 ou 1 (figure lb).

Ce dispositif de restitution, repéré globalement en 10, est disposé dans le module récepteur utilisé dans la transmission d'informations sur fibre optique.

Pour assurer la transmission d'une information par exemple numérique telle que représentée sur la figure lb, le module émetteur du système de transmission sur fibre optique comporte une diode photoémettrice, constituée par exemple par une diode électroluminescente (non représentée), injectant dans la fibre optique 20 monomode ou multimode, de grande longueur, une puissance optique continue PO représentant la série continue et infinie de bits égaux à 1 (figure lb).

Comme il apparaît sur la figure 2, le dispositif de restitution 10 comporte un premier photodétecteur PIN1, tel que par exemple une photodiode du type PIN, couplé optiquement à l'extrémité de la fibre optique 20, et détectant la puissance optique reçue PO après propagation dans la fibre.

L'anode de la photodiode PIN1 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de charge Rc, et sa cathode est reliée à une tension d'alimentation +V.

Lors de la détection de la puissance continue PO par la photodiode PIN1, cette dernière convertit ladite puissance continue en un courant électrique 11 égal à la somme de son courant dit d'obscurité ou de fuite rob et d'un courant proportionnel à la puissance optique reçue Po, soit:
I1 = Iob + kP0 où k est une constante appelée sensibilité intrinsèque, et où le courant d'obscurité lob est défini comme étant le courant dans la photodiode en l'absence de toute détection de rayonnement lumineux.

Comme on le voit bien sur la figure 2, le dispositif de restitution comporte de plus un second photodétecteur de référence PIN2, tel que par exemple une photodiode du type PIN, identique à la première photodiode PIN1, c'est-à-dire de mêmes caractéristiques, dont la cathode est reliée à la tension d'alimenstation +V, et dont l'anode est reliée à la masse par une résistance de charge R c identique à celle de la photodiode PIN1.

Ainsi, en l'absence de rayonnement lumineux détecté par la photodiode PIN2, cette dernière engendre un courant 12 égal à son courant d'obscurité lOb identique à celui de la photodiode PIN1, soit : = 1ob
On notera que les deux photodiodes PIN1 et PIN2 pourraient être remplacées par des photodiodes à avalanche identiques, sans sortir du cadre de l'invention.

le dispositif de restitution comporte également des premiers et des seconds moyens de conversion en tensions des courants engendrés respectivement par la première et la seconde photodiodes. Plus précisément, les premiers moyens de conversion en tension du courant Iî engendré par la photodiode PIN1 comportent par exemple un transistor à effet de champ T1 dont l'électrode grille G1 est reliée à l'anode de la photodiode PIN1, I'électrode source S1 est reliée à la masse, et l'électrode drain D1 est reliée à la tension d'alimentation +V par l'intermédiaire d'une résistance de charge R.

Ainsi, le transistor T1 convertit le courant 11 en une tension de drain V1 telle que: (1) V1 = +V - RRCgm(lob + ka0) oU gm représente la transductance du transistor à effet de champ T1.

De façon analogue, les seconds moyens de conversion en tension du courant 12 engendré par la seconde photodiode de référence PIN2 comportent par exemple un transistor à effet de champ T2 identique au transistor T1, dont l'électrode grille G2 est reliée à l'anode de la photodiode PIN2, l'électrode source S2 est reliée à la masse, et l'électrode drain D2 est reliée à la tension d'alimentation +V par l'intermédiaire d'une résistance de charge R identique à celle de l'électrode drain du transistor T1.

Ainsi, le transistor T2 convertit le courant 12 en une tension de drain V2 telle que: (2) V2 = +V - RRcgmIob où gm représente la transductance du transistor à effet de champ T2 qui est identique à celle du transistor T1.

Les sorties respectives des premiers et seconds moyens de conversion sont reliées à des moyens de différenciation, constitués par exemple par un amplificateur différentiel A1, de structure classique, de gain donné G, dont l'une des bornes d'entrée est reliée à l'électrode drain du transistor T1, et dont l'autre borne d'entrée est reliée à l'électrode drain du transistor T2.

L'amplificateur différentiel A1 effectue donc la différence entre les tensions V1 et V2 engendrées par les deux transistors T1 et T2, et délivre en sortie un signal électrique S dont le niveau de tension est, d'après les équations (1) et (2), égal à:
S = G(V2-V1) soit (3) S = GRR gkP0
Comme le terme GRR g k dans l'équation (3) ci-dessus est une constante connue, on peut écrire: S = KPo où K est une constante.

Ainsi, le signal électrique S en sortie de l'amplificateur diffé rentier au a un niveau de tension proportionnel à la puissance continue reçue PO} représentant donc dans l'exemple choisi la série continue et infinie de bits égaux à 1 (figure lb), restituant ainsi l'information numérique d'origine transmise sur la fibre optique.

Avantageusement, le dispositif de restitution 10 tel que représenté sur la figure 2 est réalisable en structure monolithique.

On notera que les deux transistors à effet de champ pourraient être supprimés et qu'on pourrait utiliser dans un tel cas un même amplificateur remplissant d'une part une première fonction de différenciation entre les courants engendrés par les deux photodiodes, et d'autre part une seconde fonction de conversion du courant ainsi obtenu en une tension, sans sortir du cadre de l'invention.

On notera que la description ci-dessus a été faite en référence à un dispositif de restitution d'une série continue de bits égaux à 1.

Bien sûr, le dispositif de restitution selon l'invention s'applique également à tout autre type d'information numérique, ainsi qu'à tout type d'information analogique, sans sortir du cadre de l'invention.

Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si cellesci sont effectuées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de restitution d'au moins une information transmise à une puissance optique donnée {PO3 sur une fibre optique (20), caractérisé en ce qu'il comporte:

- un premier photodétecteur (PiN1) disposé en regard de la fibre optique, détectant la puissance optique reçue (PO) apres propagation dans la fibre et engendrant un premier courant (I1) égal à la somme du courant dit d'obscurité du photodétecteur et d'un courant proportionnel à la puissance optique reçue;

- un second photodétecteur (PIN2) identique au premier et relié à une alimentation, engendrant un second courant { égal à son courant dit d'obscurité; et

- des moyens de différenciation (A1) entre le premier et le second courants engendrés respectivement par le premier et le second photodétecteurs, délivrant en sortie un signal électrique (S) ayant un niveau proportionnel à la puissance optique reçue (Po), ce signal électrique (S) représentant ainsi l'information transmise sur la fibre.

Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que Ic premier et le second photodétecteurs sont des photodiodes du type PIN.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte de plus:

- des premiers moyens de conversion (T1) en tension du courant engendré par le premier photodétecteur (PIN1), reliés en sortie aux moyens de différenciation (A1); et

- des seconds moyens de conversion (T2) en tension du courant engendré par le second photodétecteur de référence < PIN2), ces seconds moyens de conversion étant identiques aux premiers et étant reliés en sortie aux moyens de différenciation (A1), le niveau du signal électrique fourni par les moyens de différenciation étant un niveau de tension représentant l'information transmise sur la fibre.

4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de conversion comportent un transistor à effet de champ (T1) dont l'électrode grille (G1) et reliée à l'anode de la première photodiode (PIN1), l'électrode drain (D1) est reliée à une tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une première résistance (R), I'électrode source (S1) est reliée à la masse, l'anode de la première photodiode étant reliée à la masse par l'intermédiaire d'une première résistance de charge (Rc) et la cathode de ladite photodiode étant reliée à la tension d'alimentation, et en ce que les seconds moyens de conversion comportent un transistor à effet de champ (T2) identique au premier dont l'électrode grille (G2) est reliée à l'anode de la seconde photodiode (PIN2), l'électrode drain (D2) est reliée à la tension d'alimentation par l'intermédiaire d'une seconde résistance (R) identique à la première, l'électrode source (S2) est reliée à la masse, I'anode de la seconde photodiode étant reliée à la masse par l'intermédiaire d'une seconde résistance de charge (Rc) identique à la première et la cathode de ladite photodiode étant reliée à la tension d'alimentation.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de différenciation comportent un amplificateur différentiel (A1) ayant une première entrée reliée à l'électrode drain (D1) de l'un des transistors à effet de champ et une seconde entrée reliée à l'électrode drain (D2) de l'autre transistor à effet de champ.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme monolithique.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'information transmise sur la fibre optique est une information numérique constituée par une série infinie d'états logiques 1 ou 0.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les informations transmises sur la fibre optique sont des informations numériques asynchrones.

9. Récepteur d'un système de transmission d'informations sur fibre optique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10) de restitution des informations selon l'une quelconque des revendications précédentes.