FR2674071A1 - Amplificateur pour fibre optique et procede d'amplification. - Google Patents

Abstract

Un signal optique (6a) est amplifié et traverse une fibre optique dopée aux terres rares (1). Des lumières d'excitation sont synthétisées dans un coupleur optique (4) et envoyées à la fibre optique (1) par l'intermédiaire d'un coupleur optique (5). Une partie de la lumière est dérivée à partir du coupleur optique (5) vers un récepteur optique (14) en traversant un filtre optique passe-bande (13). Le récepteur optique (14) convertit le signal optique reçu en un signal électrique et l'envoie à un circuit d'émission de signal d'erreur (114). Le courant reçu est dérivé vers des circuits de commande de source lumineuse d'excitation (9 et 10) qui réalisent une commande par contre-réaction (146 et 147).

Description

i

La présente invention se rapporte à un amplifica-

teur pour fibre optique et à son procédé d'amplification et plus particulièrement à une commande automatique de gain d'un amplificateur pour fibre optique utilisant une fibre optique dopée aux terres rares dans un système de

communications optiques.

La fig 19 représente un amplificateur classique

pour fibre optique présenté dans le compte rendu prélimi-

naire C-281 "light soliton amplification and propagation using Er doped optical fiber" de la réunion nationale d'automne 1989 de l'Institute of Electronics, Information and Communications Engineers, pages 4 à 221 A la figure 19, le numéro 1 désigne une fibre optique dopée aux terres rares, 2 une source lumineuse d'excitation, 3 une source lumineuse d'excitation, 4 et 5 sont des coupleurs optiques, 6 a est une borne d'entrée du signal optique, 6 b

une borne de sortie du signal optique.

Le fonctionnement de l'amplificateur classique pour fibre optique représenté à la fig 19 est expliqué ci-après A la fig 19, la fibre optique dopée aux terres rares 1 est fabriquée en dopant un élément de la famille des terres rares, l'erbium (Er) dans une fibre monomode ayant une longueur comprise entre quelques mètres et plusieurs dizaines de mètres La fibre optique dopée aux terres rares 1 est reliée au coupleur optique 5 Les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 comportent, par exemple, un semi-conducteur à laser ayant une longueur

d'onde de 1,48 pm.

Les lumières émises par les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont synthétisées en un faisceau lumineux unique et introduites dans la fibre optique dopée aux terres rares 1 par l'intermédiaire du coupleur optique 5 Quand les signaux des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont introduits dans la fibre optique dopée aux terres rares 1 par l'intermédiaire du coupleur optique 5, la fibre optique dopée aux terres rares 1 passe à l'état de population inverse Dans l'état de population inverse, un signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm ou 1,55 pm provenant de la borne d'entrée 6 a est amplifié par l'effet d'émission stimulée

et envoyé à la borne de sortie 6 b.

La fig 20 montre la relation entre la puissance

émise par la source lumineuse d'excitation et la puis-

sance du signal optique émis La fig 21 montre la relation entre la puissance du signal optique reçu et la

puissance du signal optique émis.

L'amplificateur classique pour fibre optique représenté à la fig 19 n'a pas de dispositif de commande du signal optique émis En conséquence, le niveau du signal optique émis varie facilement en fonction des variations du signal optique d'entrée, de la puissance lumineuse de la source lumineuse d'excitation, de la longueur d'onde, de la fibre optique dopée aux terres rares et de la perte d'insertion du coupleur optique Si le système de communications optiques est construit en utilisant l'amplificateur classique pour fibre optique décrit ci-dessus, étant donné que la gamme dynamique nécessitée par chaque appareil dans le système est élargie, une stabilité de fonctionnement du système est

difficile à obtenir et le coût de construction augmente.

Un des objectifs fondamentaux de la présente invention est de créer un amplificateur pour fibre optique et un procédé d'amplification pour fibre grâce auxquels le niveau du signal optique émis est maintenu stable si le signal optique d'entrée, la puissance

lumineuse de la source lumineuse d'excitation, la lon-

gueur d'onde, la perte d'insertion de la fibre optique dopée aux terres rares et celle du coupleur optique varient, et on obtient un fonctionnement stable est

obtenu si le système à fibre optique comporte une plura-

lité de sources lumineuses d'excitation.

En résumé, un amplificateur pour fibre optique, ayant une fibre optique dopée aux terres rares pour amplifier la lumière et une pluralité de sources lumineu- ses d'excitation pour exciter l'émission de signaux

optiques à travers la fibre optique, comprend une plura-

lité de circuits de commande de source lumineuse d'exci-

tation pour commander le signal de sortie des sources lumineuses d'excitation afin d'obtenir un signal de sortie constant dans la fibre optique; un circuit d'émission de signal d'erreur afin d'émettre un signal d'erreur représentant la différence entre un niveau de signal électrique correspondant au signal optique émis en sortie de la fibre optique dopée aux terres rares et un niveau de signal de référence; un circuit de dérivation de signal d'erreur pour envoyer en dérivation le signal d'erreur reçu du circuit d'émission de signal d'erreur vers le circuit de commande respectif de la source

lumineuse d'excitation et pour renvoyer en contre-réac-

tion les signaux d'erreurs dérivés, comme signaux de référence, vers les circuits de commande des sources

lumineuses d'excitation.

Les figures vont maintenant être décrites briève-

ment, dans lesquelles: la fig 1 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une première réalisation de la présente invention; la fig 2 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une deuxième réalisation de la présente invention; la fig 3 représente la construction détaillée de

la deuxième réalisation de la présente invention repré-

sentée à la fig 2; la fig 4 est un diagramme schématique d'un

amplificateur pour fibre optique d'une troisième réalisa-

tion de la présente invention; la fig 5 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique d'une quatrième réalisa- tion de la présente invention; la fig 6 est un diagramme schématique d'un

amplificateur pour fibre optique d'une cinquième réalisa-

tion de la présente invention; la fig 7 est un diagramme schématique de la construction détaillée du circuit 114 d'émission de signal d'erreur de la fig 6; la fig 8 est un diagramme schématique de la construction détaillée du circuit 115 de dérivation du signal d'erreur de la fig 6; la fig 9 est un diagramme schématique de la construction détaillée des circuits 9 de commande de la source lumineuse d'excitation; la fig 10 est un diagramme schématique des

circuits 10 de commande de la source lumineuse d'excita-

tion; la fig 11 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une sixième réalisation de la présente invention; la fig 12 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une septième réalisation de la présente invention; la fig 13 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une huitième réalisation de la présente invention;

la fig 14 est un schéma du circuit de la cons-

truction détaillée d'un amplificateur de courant de réception correspondant à la huitième réalisation de la présente invention;

la fig 15 est un schéma du circuit de la cons-

truction détaillée d'un circuit de dérivation de signal d'erreur correspondant à la huitième réalisation de la présente invention; la fig 16 est un schéma du circuit de la cons- truction détaillée d'un circuit 9 de commande de la source lumineuse d'excitation correspondant à la huitième réalisation de la présente invention; la fig 17 est un schéma du circuit de la construction détaillée d'un circuit 10 de commande de la source lumineuse d'excitation correspondant à la huitième réalisation de la présente invention; la fig 18 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une neuvième réalisation de la présente invention; la fig 19 est un diagramme schématique d'un amplificateur classique pour fibre optique; la fig 20 représente la relation entre la puissance d'entrée de la source lumineuse d'excitation et la puissance de sortie du signal optique; la fig 21 représente la relation entre la puissance d'entrée du signal optique et la puissance de

sortie du signal optique.

On va maintenant procéder à la description

détaillée des réalisations préférentielles de la présente

invention, en se référant aux figures précédentes.

La fig 1 est un diagramme fonctionnel d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une

première réalisation de la présente invention.

A la fig 1, le numéro 7 désigne un coupleur optique, le numéro 9 désigne un circuit de commande d'une

source lumineuse d'excitation, Il est un coupleur opti-

que, 12 est un détecteur de lumière, 13 est un filtre optique passebande, 14 est un récepteur optique, 15 est

un amplificateur, 16 est une source de tension de réfé-

rence, 17 est un amplificateur différentiel Le détecteur optique 12 comprend le filtre optique passe-bande 13, le récepteur optique 14, l'amplificateur 15, la source de tension de référence 16 et l'amplificateur différentiel 17 Le filtre optique passe-bande 13 comprend, par exemple, un diélectrique multicouches qui laisse passer le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm et empêche le passage de la source lumineuse d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm Les autres numéros de référence de la fig 1 sont les mêmes que ceux utilisés pour les éléments correspondants ou

identiques de la fig 19.

Le fonctionnement de l'amplificateur pour fibre optique selon la première réalisation de la présente invention représenté à la figure 1 va être expliqué ci-après La lumière d'excitation provenant de la source lumineuse d'excitation 2 est introduite dans la fibre optique 1 dopée aux terres rares par l'intermédiaire du coupleur optique 5 D'autre part, le signal optique provenant de la borne d'entrée 6 a est introduit dans la fibre optique 1 par l'intermédiaire du coupleur optique et est amplifié. Une partie du signal optique amplifié est dérivée par le coupleur optique 11 en même temps que la lumière d'excitation et est introduite dans le filtre optique passe-bande 13 Le filtre optique passe-bande 13 empêche le passage de la lumière d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm, tout en laissant le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm arriver au récepteur optique 14 Le récepteur optique 14 convertit le signal optique reçu en un signal électrique et l'envoie à l'amplificateur 15 L'amplificateur 15 amplifie le signal électrique à un niveau prédéterminé et

l'envoie à l'amplificateur différentiel 17 L'amplifica-

teur différentiel 17 compare le signal en provenance de l'amplificateur 15 avec une tension de référence 16 et envoie un signal d'erreur vers le circuit 9 de commande de la puissance de la source lumineuse d'excitation Le circuit 9 de commande de la puissance de la source lumineuse d'excitation relié à la source lumineuse d'excitation 2 commande une sortie de ladite source

lumineuse d'excitation dans une boucle de contre-réac-

tion, en réponse à un signal d'erreur émis par l'amplifi-

cateur différentiel 17 Etant donné que le signal optique émis à partir de la borne de sortie 6 b est proportionnel à la puissance du signal lumineux d'excitation envoyé à la fibre optique 1, comme représenté à la fig 20, la puissance du signal optique en sortie peut être commandée afin de maintenir sa valeur constante, en commandant la puissance de sortie de la source lumineuse d'excitation

dans la boucle de contre-réaction.

A la fig 1, la première boucle de contre-réac-

tion comprend le récepteur optique 7, le circuit 9 de

commande de la puissance de la source lumineuse d'excita-

tion et la source lumineuse d'excitation 2 La deuxième boucle de contreréaction comprend le détecteur optique 12, le circuit 9 de commande de la puissance de la source

lumineuse d'excitation et la source lumineuse d'excita-

tion 2 La constante de temps de réponse de la première boucle de contre-réaction est choisie de manière à être beaucoup plus petite que celle de la deuxième boucle de contre-réaction.

Quand le signal optique introduit dans le détec-

teur optique 12 conserve un niveau constant, le niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 2 est commandé par la première boucle de contre-réaction afin d'avoir la valeur constante souhaitée C'est pourquoi les variations de courant de seuil et de rendement de quantification différentielle sont compensées si la puissance de la source lumineuse d'excitation 2 varie en fonction de variations de température ambiante Ainsi, le niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 2 est maintenu constant. Quand le niveau du signal optique introduit dans le détecteur optique 12 varie en fonction des variations de niveau du signal optique d'entrée introduit dans la borne d'entrée 6 a, de la longueur d'onde de la source lumineuse d'excitation et des pertes dans la fibre optique 1 et les coupleurs optiques 5 et 11, le signal d'erreur émis par le détecteur optique 12 varie dans la deuxième boucle de contre-réaction Le signal d'erreur émis par le détecteur optique 12 commande les niveaux de

sortie des signaux optiques émis par les sources lumineu-

ses d'excitation 2 par l'intermédiaire de la deuxième boucle de contreréaction Il en résulte que le niveau du

signal optique émis par la borne de sortie 6 b est mainte-

nu à une valeur constante souhaitée.

La fig 2 est un diagramme fonctionnel d'un amplificateur pour fibre optique correspondant à une

deuxième réalisation de la présente invention.

A la fig 2, les éléments référencés 7 et 8 sont des récepteurs optiques, 9 et 10 sont des circuits de commande de source lumineuse d'excitation, 11 est un coupleur optique, 12 est un détecteur de lumière, 13 est un filtre optique passe-bande, 15 est un amplificateur, 16 est une source de tension de référence, 17 est un amplificateur différentiel Le détecteur de lumière 12 comprend le filtre optique passe-bande 13, un récepteur optique 14, l'amplificateur 15, la source de tension de référence 16 et l'amplificateur différentiel 17 Le filtre optique passe-bande 13 comprend, par exemple, un diélectrique multicouches qui laisse passer le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm et empêche le passage de la source lumineuse d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm Les autres numéros de référence de la fig 2 sont les mêmes que ceux utilisés pour les éléments correspondants ou

identiques de la fig 19.

Le fonctionnement de l'amplificateur pour fibre optique selon la deuxième réalisation de la présente invention représenté à la figure 2 va être expliqué ci-après La lumière d'excitation provenant des source lumineuses d'excitation 2 et 3 est introduite dans la

fibre optique 1 dopée aux terres rares par l'intermé-

diaire des coupleurs optiques 4 et 5 D'autre part, le signal optique provenant de la borne d'entrée 6 a est introduit dans la fibre optique 1 par l'intermédiaire du

coupleur optique 5 et est amplifié.

Une partie du signal optique amplifié est dérivée par le coupleur optique 11 en même temps que la lumière d'excitation et est introduite dans le filtre optique passe-bande 13 Le filtre optique passe-bande 13 empêche le passage de la lumière d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm, tout en laissant le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 p Im et de 1,55 pm arriver au récepteur optique 14 Le récepteur optique 14 convertit le signal optique reçu en un signal électrique et l'envoie à l'amplificateur 15 L'amplificateur 15 amplifie le signal électrique à un niveau prédéterminé et

l'envoie à l'amplificateur différentiel 17 L'amplifica-

teur différentiel 17 compare le signal en provenance de l'amplificateur 15 avec la tension de référence 16 et envoie un signal d'erreur vers les circuits 9 et 10 de

commande de la puissance des sources lumineuses d'excita-

tion Le circuit 9 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation relié à la source lumineuse d'excitation 2 et au récepteur optique 7 commande une sortie de ladite source lumineuse d'excitation dans une boucle de contre-réaction, en réponse à des signaux d'erreur émis par l'amplificateur différentiel 17 et le

récepteur optique 7 Le circuit 10 de commande de puis-

sance de source lumineuse d'excitation relié à la source lumineuse d'excitation 3 et au récepteur optique 8

commande une sortie de ladite source lumineuse d'excita-

tion 3 dans une boucle de contre-réaction, en réponse à

des signaux d'erreur émis par l'amplificateur différen-

tiel 17 et le récepteur optique 8 Etant donné que le signal optique émis à partir de la borne de sortie 6 b est

proportionnel à la puissance du signal lumineux d'excita-

tion envoyé à la fibre optique 1, comme représenté à la fig 20, la puissance du signal optique en sortie peut être commandée afin de maintenir sa valeur constante, en commandant la puissance de sortie des sources lumineuses

d'excitation 2 et 3 dans la boucle de contre-réaction.

A la fig 2, la première boucle de contre-réac-

tion comprend les récepteurs optiques 7 et 8, les cir-

cuits 9 et 10 de commande de puissance de source lumi-

neuse d'excitation et les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 La deuxième boucle de contre-réaction comprend le détecteur optique 12, les circuits 9 et 10 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation et les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 La constante de temps de réponse de la première boucle de contre-réaction est choisie de manière à être beaucoup plus petite que celle

de la deuxième boucle de contre-réaction.

Quand le signal optique introduit dans le détec-

teur optique 12 conserve un niveau constant, les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont commandés par la première boucle de contre-réaction afin d'avoir la valeur constante souhaitée C'est pourquoi les

variations de courant de seuil et de rendement de quanti-

fication différentielle sont compensées si les puissances des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 varient en fonction de variations de température ambiante Ainsi, il les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation

2 et 3 sont maintenus constants.

Quand le niveau du signal optique introduit dans le détecteur optique 12 varie en fonction des variations de niveau du signal optique d'entrée introduit dans la borne d'entrée 6 a, de la longueur d'onde de la source lumineuse d'excitation et des pertes dans la fibre optique 1 et les coupleurs optiques 4, 5 et 11, le signal d'erreur émis par le détecteur optique 12 varie dans la deuxième boucle de contre-réaction Le signal d'erreur en sortie du détecteur optique 12 commande les niveaux de

sortie des signaux optiques émis par les sources lumineu-

ses d'excitation 2 et 3 par l'intermédiaire de la deuxiè-

me boucle de contre-réaction Il en résulte que le niveau du signal optique émis par la borne de sortie 6 b est

maintenu à une valeur constante souhaitée.

La fig 3 représente la construction détaillée de

la deuxième réalisation de la présente invention repré-

sentée à la fig 3 En s'aidant de cette figure, le

fonctionnement de cette deuxième réalisation sera expli-

qué de manière plus détaillée A la fig 3, les numéros 1, 2, 3, 4, 6 a, 6 b, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 et 17 désignent les mêmes éléments qu'à la fig 2 Le numéro 18 est une résistance, 19 est un amplificateur opérationnel, 20, 21, 22 et 23 sont des résistances, 24 et 25 sont des transistors montés en paire Darlington, 26 est une alimentation, 27, 28 et 29 sont des résistances, est un condensateur, 31 et 32 sont des transistors montés en paire Darlington, 33 est une alimentation, 34,

35 et 36 sont des résistances, et 37 et un condensateur.

Le schéma des circuits de la fig 3 va être décrit ci-après Le détecteur de lumière 12 comprend le filtre optique passe-bande 13, le récepteur optique 14, les résistances 18, 20, 21, 22 et 23 et l'amplificateur opérationnel 19 Le signal optique ayant traversé le filtre optique passe-bande 13 est converti en un signal de tension au bornes de la résistance 18 Le signal de tension au bornes de la résistance 18 est appliqué à

l'amplificateur différentiel constitué par l'amplifica-

teur opérationnel 19 et par les résistances 20, 21, 22 et

23, et il est comparé à la tension de référence Vref 16.

La sortie proportionnelle à la différence des deux signaux d'entrée est amplifiée et envoyée aux circuits 9 et 10 de commande de puissance des sources lumineuses

d'excitation.

Le circuit 9 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation comprend les transistors 24 et 25, l'alimentation 26, les résistances 27, 28 et 29 et le condensateur 30 La cathode de la source lumineuse d'excitation 2 est reliée à une borne de la résistance 28 et son anode est reliée à la masse La cathode du récepteur optique 7 est reliée à la base du transistor , et son anode est reliée à l'alimentation 26 Le condensateur 30 est branché entre la base du transistor 25 et la masse afin de court-circuiter les composantes à haute fréquence Le signal de sortie du détecteur optique

12 est appliqué à la base du transistor 25 par l'intermé-

diaire de la résistance 27.

Le circuit 10 de commande de puissance de la source lumineuse d'excitation 3 comprend les transistors 31 et 32, l'alimentation 33, les résistances 34, 35 et 36 et le condensateur 37 Sa disposition étant la même que celle du circuit 9 de commande de puissance de la source lumineuse d'excitation 2, on évitera donc de la décrire

en détail.

Le fonctionnement de la deuxième réalisation de

la présente invention va être expliqué au moyen d'équa-

tions Les variables utilisées dans ces équations sont

définies comme suit.

Pin: niveau du signal optique entrant Pout: niveau du signal optique sortant G: gain de l'amplificateur pour fibre optique Ppump: niveau de lumière excitée à la borne d'entrée de la fibre optique 1 dopée aux terres rares (niveau de sortie du coupleur optique 5) Pl: niveau lumineux émis par la source lumineuse d'excitation 2 P 2: niveau lumineux émis par la source lumineuse d'excitation 3

Ki: pertes totales de traversée des cou-

pleurs optiques 4 et 5 pour la lumière excitée K 2: total des pertes de dérivation du coupleur optique 11 et de la perte de

transmission du filtre optique passe-

bande 13 pour le signal optique Sm sensibilité en réception du récepteur optique 14 Rm valeur ohmique de la résistance de charge 18 du récepteur optique 14 Gm gain de l'amplificateur différentiel 17 al sensibilité en réception du récepteur optique 7 a 2 sensibilité en réception du récepteur optique 8 B 1 facteur d'amplification en courant des transistors Darlington 24, 25 B 2 facteur d'amplification en courant des transistors Darlington 31, 32

Ti: rendement de quantification différen-

tielle de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2

2 rendement de quantification différen-

tielle de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 ill: courant de polarisation en sens direct de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2 i 12: courant de polarisation en sens direct de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 Ithl: courant de seuil de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2 Ith 2: courant de seuil de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 Ipl: courant lumineux du récepteur optique 7 utilisé dans la source lumineuse d'excitation 2 Ip 2: courant lumineux du récepteur optique 8 utilisé dans la source lumineuse d'excitation 3 Vbel: tension entre la base et l'émetteur du transistor Darlington 24, 25 Vbe 2: tension entre la base et l'émetteur du transistor Darlington 31, 32 Rl: valeur ohmique de la résistance 27 R 2: valeur ohmique de la résistance 34 Vee tension de la source d'alimentation 26, Vo tension de sortie du détecteur optique

12

Vref tension de référence La tension de référence Vo est obtenue par l'équation suivante: Vo = Gm * ( Sm * Rm * k 2 * Pout Vref) ( 1)

Les niveau de sortie Pl et P 2 des sources lumi-

neuses d'excitation 2 et 3 sont obtenus respectivement par les équations suivantes: Pl = 11 lÀ(Il-Ith i) ( 2) P 2 = T 2 À ( 12I th 2) ( 3) Il en résulte qu'un niveau de lumière excitée Ppump à la borne d'entrée de la fibre optique dopée aux terres rares 1 est obtenu comme suit: Ppump = K 1 À ( Pl + P 2) ( 4) Les niveaux de sortie de lumière Ipl et Ip 2 des récepteurs optiques 7 et 8 sont obtenus respectivement par Ipl = aiPl ( 5) Ip 2 =51P 2 ( 6) Dans les circuits en courant continu équivalent aux circuits de commande 9 et 10 des sources lumineuses d'excitation, les équations suivantes sont obtenues: Vee =Vo +Vel +R (Ili /l + I pl) ( 7) Vee = VO + Vbe 2 + R 2 ( I 122 + I pl) ( 8) A partir des équations ( 2) à ( 8), on obtient les niveaux de lumière en sortie Pl et P 2 des diodes laser utilisées dans les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 comme suit: Pl =Y 71 (Vee Vbel) / R 1 Ithl / 3 1}-Vo y / Ri ( 9) P 2 = { ( Vee Vbe 2) / R 2 Ith 2 / V 32} -Vo / R 2 ( 10) Mais comme Y= 1/la( t 1 + 1/( ac- 1-l)} 1 ( 11) 2 = 1/la 21 + 1/( C 2-132-q 12)}l ( 12) il en résulte que le niveau de lumière excitée Ppump à la borne d'entrée de la fibre optique 1 est obtenu comme suit: Ppump = AB VO = A B Gm ( Sm Rm k 2 Pout-Vref) ( 13) Mais comme A=kl ll (Vee- Vbel)/Rl-Ithl/ 13} + r 2 l (Vee-Vbe 2)/R 2-Ith 2/1 f 32} l ( 14) B =kl( i / 1 I Rl+/ R 2) ( 15) étant donné que le niveau de signal optique de sortie Pout se réfère au niveau d'entrée de lumière d'excitation Ppump et au niveau de signal optique à l'entrée Pin comme représenté aux figures 20 et 21 respectivement, la relation entre Ppump et Pin est

obtenue par l'équation suivante, dans laquelle la lon-

gueur de la fibre optique dopée 1 est fixe: Pout = Go ( Pin) Ppump À Pin ( 16) dans laquelle Go(Pin) Ppump est un gain de

l'amplificateur pour fibre optique, et Go est une fonc-

tion du niveau du signal optique d'entrée Pin A partir des équations ( 13) et ( 16), le niveau du signal optique en sortie Pout est obtenu finalement comme suit: Pout=Go O Pin (A+B ' Gm ' Vref) / ( 1 + BGm k 2 Sm À Rm GO Pin) ( 17) Dans l'équation ( 17), particulièrement, au cas o B Gm k 2 Sm Rm Go Pin " 1 ( 18) Pout ne dépend pas de Go ni de Pin comme le montre l'équation suivante: ( 19) Pout = ( A + B Gm Vref) / B Gm k 2 Sm Rm Dans les équations ( 11) et ( 12), (XiPl 1 i " i ( 20) a 2Pf -2 " ( 21) Dans les équations ( 14) et ( 15), Vee/ Ri " Vbel/ Ri + Ithl / Pl ( 22) Quand la condition suivante est satisfaite, Vee/ R 2 " Vbe 2/ R 2 + Ith 2/2 ( 23) l'équation ( 19) peut alors s'abréger comme suit: Pout=(Vee+ Gm*Vref)/(Gm*k 2 e Sm*Rm) ( 24) Dans l'équation ci-dessus, on voit facilement que le niveau du signal optique en sortie Pout est commandé de manière à rester constant, quels que soient les paramètres de niveau du signal optique d'entrée Pin,

ceux des diodes laser utilisées pour les sources lumineu-

ses d'excitation 2 et 3 et les paramètres de sortie de la

source lumineuse d'excitation.

La troisième réalisation est illustrée par la

fig 4 La fig 4 est un diagramme schématique fonction-

nel d'un amplificateur pour fibre optique selon la troisième réalisation de la présente invention Les éléments 1 à 17 de la fig 4 sont les mêmes que ceux de la fig 2 Dans la présente réalisation, le fonctionne-

ment du circuit est le même que celui de la fig 2 La seule différence par rapport à la fig 2 réside dans le sens de la lumière d'excitation introduite à partir du coupleur optique 5 dans la fibre optique 1, qui est

inversé pour le signal optique.

La quatrième réalisation est illustrée par la

fig 5 La fig 5 est un diagramme schématique fonction-

nel d'un amplificateur pour fibre optique selon la quatrième réalisation de la présente invention Les éléments 1 à 17 de la fig 5 sont les mêmes que ceux de

la fig 2 La référence 38 désigne un coupleur optique.

Dans la présente réalisation, le fonctionnement du circuit est le même que ceux des fig 2 et 4 La seule différence par rapport aux fig 2 et 4 réside dans le fait que les lumières d'excitation sont introduites dans la borne d'entrée et dans la borne de sortie de la fibre optique 1 à partir du coupleur optique 6 et du coupleur

optique 38 respectivement.

La cinquième réalisation est illustrée par la

fig 6 La fig 6 est un diagramme schématique fonction-

nel d'un amplificateur pour fibre optique selon la cinquième réalisation de la présente invention Les éléments de la fig 6 sont identiques ou comparables à ceux désignés par les mêmes numéros de référence à la

fig 19, et leur description sera omise A la fig 6, les

numéros 7 et 8 sont des récepteurs optiques pour conver-

tir une partie de la lumière émise respectivement par les

sources lumineuses d'excitation 2 et 3 en signaux élec-

triques Les numéros 9 et 10 désignent des circuits de commande de source lumineuse d'excitation pour recevoir une partie des signaux émis par les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 et pour commander la lumière émise

respectivement à partir des sources lumineuses d'excita-

tion 2 et 3 dans la boucle de contre-réaction 11 désigne un coupleur optique pour dériver un signal optique de sortie amplifié reçu de la fibre optique 1 13 est un filtre optique passe-bande qui empêche le passage de la source lumineuse d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm et laisse passer le signal optique ayant une

longueur d'onde de 1,53 pim et de 1,55 pm vers le récep-

teur optique 12 14 est un récepteur optique pour conver-

tir la lumière provenant du filtre optique passe-bande 13 en un signal électrique 114 est un circuit d'émission de signal d'erreur pour envoyer un signal de différence entre le niveau du signal électrique correspondant au signal optique de sortie de la fibre optique 1 (signal de

sortie du récepteur optique 14) et le signal de référen-

ce 115 désigne un circuit de dérivation de signal d'erreur qui dérive le signal d'erreur et des signaux sortants dérivés vers les circuits de commande 9 et 10 des sources lumineuses d'excitation respectivement, afin de commander les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 dans les boucles de contre-réaction 145 est une borne d'entrée pour le courant de référence 146 et 147 sont des bornes d'entrée pour des courants de référence correspondant respectivement aux circuits de commande 9

et 10 des sources lumineuses d'excitation.

La fig 7 donne le schéma d'un détail de la construction du circuit d'émission de signal d'erreur 114 Le récepteur optique 14 de la fig 7 comprend un élément récepteur optique 117 qui reçoit le signal lumineux provenant du filtre optique passe-bas 13 de la fig 6 et le convertit en un signal électrique Le circuit d'émission de signal d'erreur 114 comprend des

transistors 118 et 119, et une résistance 132 Le tran-

sistor 118 et le transistor 119 forment un circuit Darlington amplificateur de courant La borne d'entrée du

courant de référence 145 est reliée à la base du transis-

tor 118 et reliée à la cathode de l'élément récepteur

optique 117 Le courant de référence sur la borne d'en-

trée du courant de référence 145 est appliqué à la base

du transistor 118.

La fig 8 donne le schéma détaillé de la cons-

truction du circuit de dérivation du signal d'erreur 115.

Le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 comprend des transistors 120 et 121, des résistances 139 à 144 et des résistances 133 à 136 utilisés pour former un circuit miroir de courant Les transistors 120 et 121 et les résistances 133 à 136 forment un circuit d'amplificateur différentiel.

La fig 9 donne le schéma détaillé de la cons-

truction du circuit de commande 9 de la source lumineuse d'excitation A la fig 9, le récepteur optique 7 com-

prend un élément récepteur optique 124 La source lumi-

neuse d'excitation 2 comprend une diode laser 122 et une résistance 137 Le circuit de commande 9 de la source lumineuse d'excitation comprend des transistors 125 et 126 et une résistance 138 Le transistor 125 et le

transistor 126 forment un circuit Darlington amplifica-

teur de courant Une borne d'entrée du courant de réfé-

rence 146 est reliée à la base du transistor 125 et

reliée à la cathode de l'élément récepteur optique 124.

Le courant de référence sur la borne d'entrée 146 est appliqué à la base du transistor 125 Le collecteur du

transistor 126 est relié à la source lumineuse d'excita-

tion 2.

La fig 10 donne le schéma détaillé de la cons-

truction du circuit de commande 10 de source lumineuse d'excitation A la fig 10, le récepteur optique 8 comprend un élément récepteur optique 127 La source lumineuse d'excitation 3 comprend une diode laser 123 et une résistance 130 Le circuit de commande 10 de la source lumineuse d'excitation comprend des transistors 128 et 129 et une résistance 131 Le transistor 128 et le

transistor 129 forment un circuit Darlington amplifica-

teur de courant Une borne d'entrée du courant de réfé-

rence 147 est reliée à la base du transistor 128 et

reliée à la cathode de l'élément récepteur optique 127.

Le courant de référence sur la borne d'entrée 147 est appliqué à la base du transistor 128 Le collecteur du

transistor 129 est relié à la source lumineuse d'excita-

tion 3.

Le fonctionnement de l'amplificateur pour fibre optique selon la cinquième réalisation de la présente invention représenté aux fi 6 à 10 va être expliqué ci-après La lumière d'excitation provenant des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 est introduite dans la

fibre optique 1 dopée aux terres rares par l'intermé-

diaire du coupleur optique 5 D'autre part, le signal optique provenant de la borne d'entrée 6 a est introduit dans la fibre optique 1 par l'intermédiaire du coupleur

optique 5 et est amplifié.

Une partie du signal optique amplifié est dérivée par le coupleur optique 11 en même temps que la lumière d'excitation et est introduite dans le filtre optique passe-bande 13 Le filtre optique passe-bande 13 empêche le passage de la lumière d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm, tout en laissant le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm arriver au récepteur optique 14 Le récepteur optique 14 convertit le signal optique reçu en un signal électrique

et l'envoie au circuit d'émission de signal d'erreur 114.

Le circuit d'émission de signal d'erreur 114 compare le signal électrique reçu du récepteur optique 14 à un courant de référence Iref, amplifie le signal résultant à un niveau souhaité et l'envoie au circuit de dérivation du signal d'erreur 115 Le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 dérive le signal en provenance du circuit d'émission de signal d'erreur 114 et l'envoie aux circuits 9 et 10 de commande de puissance des sources lumineuses d'excitation Le circuit 9 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation relié à la source lumineuse d'excitation 2 et au récepteur optique 7 qui reçoit une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation 2, commande une sortie de ladite source lumineuse d'excitation dans une boucle de contre réaction, en réponse à des signaux d'erreur émis par le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 Le circuit

de commande de puissance de source lumineuse d'excita-

tion relié à la source lumineuse d'excitation 3 et au récepteur optique 8 qui reçoit une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation 3, commande une sortie de ladite source lumineuse d'excitation 3 dans une boucle de contre-réaction, en réponse à des signaux d'erreur émis par le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 Etant donné que le signal optique émis à partir de la borne de sortie 6 b est proportionnel à la puissance du signal lumineux d'excitation envoyé à la fibre optique 1, comme représenté à la fig 20, la puissance du signal optique en sortie peut être commandée afin de maintenir sa valeur constante, en commandant la puissance de sortie des sources lumineuses d'excitation

2 et 3 dans la boucle de contre-réaction.

A la fig 6, la première boucle de contre-réac-

tion comprend le récepteur optique 7 ou 8, le circuit 9 ou 10 de commande de puissance de source lumineuse

d'excitation et la source lumineuse d'excitation 2 ou 3.

La deuxième boucle de contre-réaction comprend le détec-

teur optique 14, le circuit d'émission de signal d'erreur 114, le circuit de dérivation du signal d'erreur 115, le circuit 9 ou 10 de commande de la puissance des sources

lumineuses d'excitation et la source lumineuse d'exci-

tation 2 ou 3 La constante de temps de réponse de la première boucle de contre-réaction est choisie de manière à être beaucoup plus petite que celle de la deuxième

boucle de contre-réaction.

Quand le signal optique introduit dans le filtre optique passe-bande 13 conserve un niveau constant, les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont commandés par la première boucle de contre

réaction afin d'avoir la valeur constante souhaitée.

C'est pourquoi les variations de courant de seuil et de

rendement de quantification différentielle sont compen-

sées si les puissances des sources lumineuses d'excita-

tion 2 et 3 varient en fonction de variations de tempéra-

ture ambiante, et les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont maintenus constants. Quand le niveau du signal optique introduit dans le filtre optique passe-bande 13 varie en fonction des variations de niveau du signal optique d'entrée introduit dans la borne d'entrée 6 a, de la longueur d'onde de la source lumineuse d'excitation et des pertes dans la fibre optique 1 et les coupleurs optiques 4, 5 et 11, le signal

d'erreur émis par le circuit d'émission de signal d'er-

reur 114 varie dans la deuxième boucle de contre-réac-

* tion Le signal d'erreur émis par le circuit d'émission de signal d'erreur 114 est alors commandé pour avoir une valeur souhaitée en commandant les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 par l'intermédiaire de la première boucle de contre-réaction Il en résulte que le niveau du

signal optique émis par la borne de sortie 6 b est mainte-

nu à une valeur constante souhaitée Comme décrit plus haut, si les circuits sont conçus de sorte que le temps de réponse de la constante de temps de la première boucle de contre-réaction soit choisi de manière à être beaucoup plus petit que celui de la deuxième boucle de contre réaction, le niveau de sortie du signal optique amplifié

peut être commandé de façon à rester toujours constant.

La fig 7 donne le schéma d'un détail de la construction du circuit d'émission de signal d'erreur 114

de la fig 6 Le fonctionnement de la première réalisa-

tion de la présente invention va être expliqué au moyen de formules Les variables utilisées dans les formules et

les équations sont indiquées ci-après.

Chaque courant de ligne: i 2, i 3 et i 5 Iref: courant de référence Sm sensibilité en réception du récepteur optique 117 K 2 total des pertes de dérivation du coupleur optique il et de la perte de transmission du filtre optique passe- bande 13 pour le signal optique Pout niveau du signal optique sortant B 33 facteur d'amplification en courant du transistor Darlington 118, 119 Les équations suivantes sont obtenues à la fig 7 12 = il - i 3 ( 215) il =Iref ( 2-6) i 3 =Sm K 2 *Pou L ( 27) i 2 Iref -Sm *K 2 ' Pout ( 28) i 5 = f 3 e i 2 = f 3 ( Iref -SmK-2 Pout) ( 29) Le fonctionnement du circuit de dérivation de

signal d'erreur 115 est expliqué au moyen de la fig 8.

Le circuit de dérivation de signal d'erreur 115 distribue le signal d'erreur reçu du circuit d'émission de signal d'erreur 114 aux circuits de commande 9 et 10 de source lumineuse d'excitation Les transistors 120 et 121 et les résistances 133, 134, 135 et 136 forment un circuit d'amplificateur différentiel Les courants i 12 et i 7 peuvent être répartis de manière arbitraire en fixant la tension d'émetteur des transistors 120 et 121 et en choisissant des valeurs appropriées pour les résistances

133, 134, 135 et 136.

En supposant un rapport de répartition de a:b, alors ai = ai (a + b) ( 30) bi =b/(a +b) ( 31) D'o i 7 = ai *i 5 = ai 33 (ref Sm * K 2 * Pout) ( 32) i 12 bi *i 5 = bi 33 (refSm * K 2 * Pout) ( 33) Les courants de sortie i 7 et i 12 se répartissent

comme indiqué dans les équations ( 32) et ( 33).

Le fonctionnement du circuit de commande 9 de la source lumineuse d'excitation va être décrit au moyen de la fig 9 Le circuit de commande 9 de la source lumineuse d'excitation compense les variations de rendement de quantification différentielle (Tii) et de courant de seuil (Ith 2) de la diode laser 122 utilisée pour la source

lumineuse d'excitation 2.

En prenant pour paramètres les désignations suivantes K 3 perte de couplage entre la source

lumineuse d'excitation 2 et le récep-

teur optique 7 Sml sensibilité en réception du récepteur optique 7 Pl niveau de lumière émise par la source lumineuse d'excitation 3 si facteur d'amplification en courant du transistor Darlington 125, 126 K 4: perte de couplage entre la source

lumineuse d'excitation 3 et le récep-

teur optique 8 K: rapport de dérivation du coupleur optique 11 Kl: pertes totales de transmission des coupleurs optiques 4 et 5 pour la lumière d'excitation Pin: niveau du signal optique entrant alors, à partir de la fig 9, on obtient 6 = i 7-i 8 ( 34) i 8 = Sml * K 3 * Pout ( 35) Pl= 11 1 ( i 11Ithl) Pout ( 36) ill = f 31i 6 ( 37) A partir des équations ( 35), ( 36) et ( 37), on obtient i 8 comme suit: i 8 = Sml * K 3 r 1 l ( P 1i 6-Ithl) ( 38) et Pl= l ( fli 6-Ithl) ( 39) A partir des équations ( 10) et ( 14), on obtient i 6 comme suit: i 6 = i 7Sml * K 3 *l ( Di i 6-Ithl) ( 40) par substitution dans l'équation, on obtient i 6 = (i 7 Sm 1 * K 3 * 1 l Ithl) /( 1 + SmK 3 *Àll*13) ( 41) Etant donné que Bl est un nombre suffisamment grand dans un montage Darlington SmÀ K 3 À* 1 À1 > > 1 ( 42) L'équation ( 41) peut alors s'exprimer comme suit: i 6 = (i 7 Sm 1 * K 3 I Ithl) / Sm K 3 'i 1 ' P ( 43) Pl est obtenu en substituant l'équation ( 43) dans l'équation ( 39) Pl = i 7/ (Sm K 3) ( 44) A partir de l'équation ( 44), on voit facilement

que Pl est indépendant de '1 et de Ithl.

Dans la fig 5, de la même manière, on a P 2 = i 12/ (Sm 2 K 4) ( 45) A partir de l'équation ( 45), on voit facilement

que P 2 est lui aussi indépendant de 12 et de Ith 2.

Etant donné que le niveau du signal optique émis Pout est lié au niveau lumineux de sortie Ppump de la source lumineuse d'excitation et au niveau du signal optique entrant Pin ainsi que le montrent les fig 9 et 10 respectivement, la relation entre Ppump et Pin est donnée par l'équation suivante, si la longueur de la fibre optique dopée 1 est fixe: Pout = Go À Ppump À Pin ( 46)

dans laquelle Go Ppump est le gain de l'ampli-

ficateur pour fibre optique, Go est une fonction du

niveau du signal optique à l'entrée.

Le niveau de sortie Ppump de la lumière d'excita-

tion est obtenu comme suit: Ppump = K 1 ( Pl + P 2) ( 47) A partir des équations ( 32), ( 33) et ( 47), on obtient une équation ( 48) de la manière suivante: Pout = K À K 1 *Go À ref 3 A Pin /( 1 + x' Ki Go * Sm * K 2 À 33 ' A Pin ( 48) mais on a: A = al / ( Sml / K 3) + bl / ( Sm 2 / K 4) ( 49) Etant donné que, dans un montage Darlington, B 3 est un nombre suffisamment grand: r K I Go * Sm K 2 À 3 A Pin > > 1 ( 50) Pout= Iref {al/( Sml/K 3)+bt/(Sm 2/K 4)} / Sm-K 2 ( 51) On en déduit que le niveau de signal optique sortant Pout est indépendant du signal d'optique entrant Pin On voit facilement, à partir de l'équation ( 51) que la dispersion des paramètres Sml, K 3, Sm 2 et K 4 est compensée en respectant le rapport de dérivation (a: b) décrit à la fig 8 comme suit: ( 52) al / ( Sml / K 3) = bl / (Smi 2/K 4)} La sixième réalisation de la présente invention va être décrite maintenant en s'aidant de la fig 11 La fig 11 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique selon la sixième réalisation de la présente invention Les éléments référencés dans cette figure sont identiques ou comparables à ceux désignés par

les mêmes numéros à la fig 6, et leur description sera

omise Dans la sixième réalisation, le fonctionnement du circuit est le même que celui de la fig 6 La seule différence par rapport à la fig 6 consiste dans le sens de la lumière d'excitation provenant du coupleur optique et introduite dans la fibre optique dopée 1, qui est

inversé pour le signal optique.

La septième réalisation de la présente invention va être décrite maintenant en s'aidant de la fig 12 La fig 12 est un diagramme schématique d'un amplificateur pour fibre optique selon la septième réalisation de la présente invention Les éléments référencés dans cette figure sont identiques ou comparables à ceux désignés par

les mêmes numéros aux fig 6 et 11, et leur description

sera omise Dans la septième réalisation, le fonctionne-

ment du circuit de la fig 12 est le même que celui de la fig 6 La seule différence par rapport à la fig 6

consiste en ce que les lumières d'excitation sont intro-

duites, à partir du coupleur optique 5 et du coupleur optique 11, respectivement dans la borne d'entrée et la

borne de sortie de la fibre optique dopée 1.

Dans la réalisation ci-dessus, le circuit est muni d'une ou de deux sources lumineuses d'excitation, mais on peut, de manière semblable, munir le circuit d'une pluralité de sources lumineuses d'excitation afin

d'obtenir des fonctions similaires.

La huitième réalisation de la présente invention

va être décrite maintenant en s'aidant des fig 13 à 17.

La fig 13 est un diagramme schématique d'un amplifica-

teur pour fibre optique selon la huitième réalisation de la présente invention Les éléments référencés 1, 2, 3,

4, 6 a et 6 b de cette figure sont identiques ou compara-

bles à ceux désignés par les mêmes numéros à la fig 19,

et leur description sera omise A la fig 13, la réfé-

rence 105 désigne un coupleur optique qui synthétise un signal optique entrant en provenance de la borne d'entrée 6 a du signal optique et une lumière d'excitation émise par le coupleur optique 4 L'une des bornes est reliée à la fibre optique dopée 1 et l'autre reliée à un filtre optique passe-bande 13, qui comporte un film diélectrique

multicouches et empêche le passage de la lumière d'exci-

tation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm, tout en laissant passer le signal optique ayant une longueur

d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm.

Un récepteur optique 14 reçoit la lumière ayant traversé le filtre optique passe-bande 13 Un circuit d'émission de signal d'erreur 114 amplifie la différence entre un signal électrique reçu du récepteur optique 14 et un signal de référence introduit dans une borne d'entrée 145 de courant de référence Un circuit de dérivation du signal d'erreur 115 dérive le signal en

provenance du circuit d'émission de signal d'erreur 114.

Des récepteurs optiques 7 et 8 reçoivent une partie de la lumière émise par les sources lumineuses d'excitation 2 et 3 respectivement Des circuits 9 et 10 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation commandent les signaux émis par les sources lumineuses d'excitation 2 et 3, en réponse à des courants d'erreur émis par le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 et aux courants émis par les récepteurs optiques 7 et 8 Des limiteurs de courant 117 et 118 limitent à des valeurs maximales prédéterminées les courants envoyés respectivement par les circuits 9 et 10 de commande de puissance de source

lumineuse d'excitation aux sources lumineuses d'excita-

tion 2 et 3.

Les figures 14, 15, 16 et 17 sont des schémas

détaillés de l'amplificateur pour fibre optique repré-

senté à la fig 14 La fig 14 est un schéma détaillé du circuit d'émission de signal d'erreur 114 Les références 119 et 120 désignent des transistors montés en paire Darlington, et 121 est une résistance La fig 15 est un schéma détaillé du circuit de dérivation du signal d'erreur 115 A la fig 15, des transistors 122 et 123

constituent un amplificateur différentiel, et des tran-

sistors 124, 125, 126, 127 128 et 129 constituent un circuit miroir Les éléments marqués 130, 131, 132, 133,

134 et 135 sont des résistances.

La fig 16 est un schéma détaillé du circuit 9 de

commande de puissance de source lumineuse d'excitation.

A la fig 16, les numéros 136 et 137 désignent des transistors montés en paire Darlington, 138 est une résistance, et 117 est un transistor pour limiter le courant La fig 17 est un schéma détaillé du circuit 10

de commande de puissance de source lumineuse d'excita-

tion, analogue à la fig 16 A la fig 17, les numéros 139 et 140 désignent des transistors montés en paire

Darlington, 141 est une résistance, et 118 est un tran-

sistor pour limiter le courant.

Le fonctionnement de l'amplificateur pour fibre optique selon la huitième réalisation de la présente invention, représenté à la fig 13, va être expliqué

ci-après Un signal optique provenant de la borne d'en-

trée 6 a est introduit dans la fibre optique 1 dopée aux

terres rares et est amplifié dans la fibre optique.

D'autre part, la lumière d'excitation provenant des source lumineuses d'excitation 2 et 3 est synthétisée dans le coupleur optique 4 et émise vers la fibre optique 1 Une partie de la lumière est dérivée à partir du

coupleur optique 5 vers le filtre optique passe-bande 13.

Le filtre optique passe-bande 13 empêche le passage de la lumière d'excitation ayant une longueur d'onde de 1,48 pm, tout en laissant le signal optique ayant une longueur d'onde de 1,53 pm et de 1,55 pm arriver au récepteur optique 14 Le récepteur optique 14 convertit le signal optique reçu en un signal électrique et l'envoie au circuit d'émission de signal d'erreur 114 Le circuit d'émission de signal d'erreur 114 compare le signal électrique reçu du récepteur optique 14 à un courant de référence Iref, amplifie un courant différentiel et l'envoie comme signal d'erreur au circuit de dérivation du signal d'erreur 115 Le circuit de dérivation du

signal d'erreur 115 dérive le signal d'erreur respective-

ment vers les circuits 9 et 10 de commande de la puis-

sance des sources lumineuses d'excitation, avec un

rapport de dérivation de courant arbitraire.

Le circuit 9 de commande de la puissance de

source lumineuse d'excitation, relié à la source lumi-

neuse d'excitation 2 et au récepteur optique 7 qui reçoit une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation 2, commande une sortie de ladite source lumineuse d'excitation 2 dans une première boucle de contre-réaction, en réponse à des signaux d'erreur émis par le circuit de dérivation du signal d'erreur 115 Le

circuit 10 de commande de la puissance de source lumi-

neuse d'excitation, relié à la source lumineuse d'excita-

tion 3 et au récepteur optique 8 qui reçoit une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation 3,

commande une sortie de ladite source lumineuse d'excita-

tion 3 dans une deuxième boucle de contre-réaction, en réponse à des signaux d'erreur émis par le circuit de

dérivation du signal d'erreur 115.

Etant donné que le signal optique émis à partir de la borne de sortie 6 b est proportionnel à la puissance du signal lumineux d'excitation envoyé à la fibre optique 1, comme représenté à la fig 20, la puissance du signal optique en sortie peut être commandée afin de maintenir sa valeur constante, en commandant la puissance de sortie des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 dans la boucle

de contre-réaction.

Si l'une des sources lumineuses d'excitation 2 ou 3 a ses caractéristiques de sortie dégradées, par exemple la source lumineuse d'excitation 2, le circuit 9 de commande de puissance de la source lumineuse d'excitation provoque une augmentation du courant de commande afin de maintenir le niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 2 à l'intérieur de la valeur maximale du limiteur 117 Mais si le courant de commande dépasse la valeur limite maximale de courant du limiteur 117, le circuit 9 de commande de puissance de la source lumineuse d'excitation ne peut pas agir sur la source lumineuse d'excitation 2 pour maintenir son niveau de sortie constant C'est pourquoi le niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 2 diminue progressivement En fonction de la décroissance du niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 2, le circuit d'émission de

signal d'erreur 114 émet un signal d'erreur afin d'aug-

menter le niveau de lumière de la source lumineuse d'excitation 3, qui commande le courant de commande du

circuit 10 de commande de puissance de la source lumi-

neuse d'excitation Le circuit 10 de commande de puis-

sance de la source lumineuse d'excitation augmente le courant de commande de la source lumineuse d'excitation 3, qui fonctionne normalement, en fonction du signal d'erreur afin de maintenir constant le niveau de lumière d'excitation envoyée à la fibre optique dopée 1 par

l'intermédiaire du coupleur optique 5.

A la fig 13, une première boucle de contre-réac-

tion comprend le récepteur optique 7 ou 8, le circuit 9 ou 10 de commande de puissance de source lumineuse

d'excitation et la source lumineuse d'excitation 2 ou 3.

Une deuxième boucle de contre-réaction comprend le détecteur optique 14, le circuit d'émission de signal d'erreur 114, le circuit 9 ou 10 de commande de puissance de source lumineuse d'excitation et la source lumineuse d'excitation 2 ou 3 La constante de temps de réponse de la première boucle de contre-réaction est choisie de manière à être beaucoup plus petite que celle de la

deuxième boucle de contre-réaction.

Quand le signal optique introduit dans le récep-

teur optique 14 conserve un niveau constant, les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 sont commandés par la première boucle de contre-réaction afin d'avoir la valeur constante souhaitée C'est pourquoi les

variations de courant de seuil et de rendement de quanti-

fication différentielle sont compensées si les puissances des sources lumineuses d'excitation 2 et 3 varient en fonction de variations de température ambiante, et les niveaux de sortie des sources lumineuses d'excitation 2

et 3 sont maintenus constants. Quand le niveau du signal optique introduit dans le coupleur optique 14

varie en fonction de variations de la longueur d'onde de la source lumineuse d'excitation et des pertes dans le coupleur optique, le signal d'erreur émis par le circuit d'émission de signal d'erreur 114 varie dans la deuxième boucle de contre-réaction Le signal d'erreur émis par le circuit d'émission de signal d'erreur 114 est alors commandé pour avoir une valeur

souhaitée en commandant les sources lumineuses d'excita-

tion 2 et 3 par l'intermédiaire de la première boucle de contre-réaction Il en résulte que le niveau du signal optique émis par la borne de sortie 6 b est maintenu à une valeur constante souhaitée Comme décrit plus haut, si les circuits sont conçus de sorte que le temps de réponse

de la constante de temps de la première boucle de contre-

réaction soit choisi de manière à être beaucoup plus petit que celui de la deuxième boucle de contre-réaction, le niveau de sortie du signal optique amplifié peut être commandé de façon à rester toujours constant. Le fonctionnement de la huitième réalisation de la présente invention va maintenant être expliqué en utilisant les fig 14 à 17 Les variables utilisées dans

les équations sont définies comme suit.

Ppump niveau de lumière excitée à la borne d'entrée de la fibre optique 1 dopée aux terres rares (niveau de sortie du coupleur optique 5) Pl niveau lumineux de sortie de la source lumineuse d'excitation 2 P 2 niveau lumineux de sortie de la source lumineuse d'excitation 3

K: pertes totales de traversée des cou-

pleurs optiques 4 et 5 pour la lumière excitée K 2 total des pertes de dérivation du coupleur optique 5 et de la perte de

transmission du filtre optique passe-

bande 13 pour le signal optique Sm sensibilité en réception du récepteur optique 14 Iref courant de référence introduit dans le circuit d'émission de signal d'erreur Si: sensibilité en réception du récepteur optique 7 (y compris le rendement de couplage entre le récepteur optique 7 et la source lumineuse d'excitation 2) 52: sensibilité en réception du récepteur optique 8 (y compris le rendement de couplage entre le récepteur optique 8 et la source lumineuse d'excitation 3) si: facteur d'amplification en courant des transistors Darlington 136, 137 82: facteur d'amplification en courant des transistors Darlington 139, 140

1 ll: rendement de quantification différen-

tielle de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2

'2: rendement de quantification différen-

tielle de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 ill: courant de polarisation en sens direct de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2 i 12: courant de polarisation en sens direct de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 Ithl: courant de seuil de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 2 Ith 2: courant de seuil de la diode laser utilisée dans la source lumineuse d'excitation 3 Ipl: courant lumineux du récepteur optique 7 utilisé dans la source lumineuse d'excitation 2 Ip 2: courant lumineux du récepteur optique 7 utilisé dans la source lumineuse d'excitation 3 Dans le schéma détaillé du circuit d'émission de

signal d'erreur 114 de la fig 14, on obtient les équa-

tions suivantes i 2 = Irefil ( 53) il= 53 * K 2 * Ppump ( 54) i 3 = P 3 i 2 ( 55) A partir des équations ( 53) à ( 55), i 3 du circuit d'émission de signal d'erreur 114 est obtenu comme suit: 3 = 33 (Jref53 K 2 * Ppump) ( 56) La fig 15 est un schéma du circuit de dérivation de signal d'erreur 115 qui dérive le signal d'erreur amplifié dans le circuit d'émission de signal d'erreur 114 vers les circuits 9 et 10 de commande de source lumineuse d'excitation respectivement, avec un rapport de dérivation de courant arbitraire Le circuit, donné à

titre d'exemple, comprend un amplificateur différentiel.

Dans la figure, le potentiel de la base des transistors 122 et 123 peut varier au moyen des résistances 130, 131, 132, 133, 134 et 135 et les courants de sortie i 4 et i 5 peuvent être choisis avec un rapport de dérivation arbitraire. Si on suppose que le rapport de dérivation est (a: b) et si ai = a/(a + b) ( 57) bi=b/(a+b) ( 58) alors, i 4 et i 5 sont obtenus par les équations suivantes: i 4 = alii 3 = aif 3I(reff53 K 2 * Ppump) ( 59) i 5 = b -i 3 = bi 33 (Iref53 K 2 *Ppump) ( 60) La fig 16 est un schéma du circuit 9 de commande de source lumineuse d'excitation Le circuit commande le niveau de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation 2 au moyen du courant i 4 provenant du circuit de dérivation de signal d'erreur 115 et du courant lumineux Ipl provenant du récepteur optique 7 Le circuit supprime les variations du rendement de quantification différentielle de la source lumineuse d'excitation 2 et les variations de lumière émise, dues à une variation, du courant de seuil Ithl de la diode laser incluse dans la source lumineuse d'excitation 2, provoquée par des variations de température, même si le courant i 4 provenant du circuit de dérivation de signal d'erreur 115 est constant. A partir de la fig 16, on obtient les équations suivantes: IBI = i 4Ip 1 ( 61) Ipi = SiPl ( 62) ili = 3 IB 1 ( 63) Pl = X 1( illIthl) ( 64) A partir des équations ( 61) à ( 64), le niveau de sortie Pl de la source lumineuse d'excitation 2 est obtenu comme suit: PI=(i 4-Ithl/ 1)/lSI 1 + I/( 51 î 'ni)}l ( 65) Etant donné que dans une montage Darlington, 81 a une valeur très élevée, 51 l nl >> 1, i 4 >> Ihl / 1 ( 66) on peut alors modifier l'équation ( 13) comme suit Pl = i 4 / Si ( 67)

La fig 17 est un schéma du circuit 10 de com-

mande de source lumineuse d'excitation Le circuit commande le niveau de sortie de la source lumineuse d'excitation 3 au moyen du courant i 5 provenant du circuit 115 de dérivation de signal d'erreur et du

courant lumineux Ip 2 provenant du récepteur optique 8.

Le niveau lumineux de sortie P 2 de la source lumineuse d'excitation 3 est obtenu comme suit, de la même manière que celle décrite plus haut pour le circuit 9 de commande de la source lumineuse d'excitation: P 2 = i 5 / 52 ( 68) A partir des équations ( 59) et ( 67), le niveau lumineux de sortie Pl de la source lumineuse d'excitation 2 est obtenu comme suit: Pl = al 3 ( Iref53 K * Ppump) / 51 ( 69) A partir des équations ( 60) et ( 68), le niveau lumineux de sortie P 2 de la source lumineuse d'excitation 3 est obtenu comme suit: P 2 = bl 33 ( Iref53 À K 2 Ppump) /52 ( 70) dans laquelle Ppump est le niveau de la lumière excitée introduite dans la fibre optique dopée 1 et est obtenu comme suit: Ppump = K 1 ( Pl + P 2) ( 71) A partir des équations ( 67) à ( 69), Ppump est obtenu comme suit: Ppump=Kl 3 (al/Sl+bl/52) Iref / { 1 +Ki K 2 À 53 * 33 * (al/Si+bl/52)} ( 72) Etant donné que B 3 est très grand dans un montage Darlington, Ppump = ref / K 2 ( 73) La sortie Ppump du coupleur optique 4 peut donc être commandée de manière à avoir une valeur constante déterminée par le courant de référence Iref introduit dans le circuit d'émission de signal d'erreur 114, quels

que soient les paramètres des sources lumineuses d'exci-

tation 2 et 3 et les paramètres des circuits 9 et 10 de

commande de source lumineuse d'excitation.

La neuvième réalisation de la présente invention va être décrite maintenant au moyen de la fig 18 Les éléments 1 à 17 de la fig 18 sont les mêmes que ceux de la fig 13 De plus, 142 est un coupleur optique ayant un

rapport de dérivation de 99: 1 Dans la présente réali-

sation, le fonctionnement du circuit est le même que celui de la fig 13 La seule différence par rapport à la fig 13 consiste en ce que le coupleur optique 142 est inséré entre le coupleur optique 4 et le coupleur optique 5, et qu'une partie de la lumière d'excitation est

dérivée du coupleur optique 142.

Dans la réalisation ci-dessus, le circuit est muni d'une ou de deux sources lumineuses d'excitation, mais on peut de la même manière munir le circuit d'une

pluralité de sources lumineuses d'excitation afin d'obte-

nir des fonctions similaires Dans les réalisations ci-dessus, le sens de la lumière d'excitation introduite dans la fibre optique dopée aux terres rares 1 est le même que celui du signal optique Mais si le sens de la lumière d'excitation introduite dans la fibre optique est

inversé, l'effet obtenu reste le même.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 Amplificateur pour fibre optique caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une fibre optique ( 1) pour amplifier la lumière; (b) au moins une source lumineuse d'excitation ( 2, 3) reliée à la fibre optique ( 1); (c) des récepteurs optiques ( 7,8) pour recevoir

respectivement une partie de la lumière émise par lesdi-

tes sources lumineuses d'excitation ( 2, 3); (d) un organe de détection de lumière émise ( 12), relié à la fibre optique ( 1) pour détecter un niveau de lumière émise; (e) au moins un circuit de commande ( 9,10) de source lumineuse d'excitation pour commander les niveaux des lumières d'excitation émises par lesdites sources lumineuses d'excitation ( 2,3), de manière à ce qu'ils soient constants en réponse aux signaux émis par l'organe de détection de lumière émise ( 12) et à la quantité de

lumière reçue desdits récepteurs optiques ( 7,8).

2 Amplificateur pour fibre optique, comprenant

une fibre optique ( 1) pour amplifier la lumiè-

re; au moins une source lumineuse d'excitation ( 2, 3) reliée à la fibre optique ( 1); des récepteurs optiques ( 7, 8) pour recevoir

respectivement une partie de la lumière émise par lesdi-

tes sources lumineuses d'excitation ( 2, 3); un organe de détection de lumière émise ( 12), relié à la fibre optique ( 1) pour détecter un niveau de lumière émise; au moins un circuit de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excitation pour commander les niveaux des lumières d'excitation émises par lesdites sources lumineuses d'excitation ( 2, 3); caractérisé en ce qu'il comprend en outre (a) une première boucle de commande de source lumineuse d'excitation constituée d'une source lumineuse d'excitation ( 2), de la fibre optique ( 1), de l'organe de détection de lumière émise ( 12) et de l'organe de com- mande ( 9) de source lumineuse d'excitation ( 2); (b) une deuxième boucle de commande de source lumineuse d'excitation constituée d'une source lumineuse d'excitation ( 3), de la fibre optique ( 1), de l'organe de

détection de lumière émise ( 12) et de l'organe de com-

mande ( 10) de source lumineuse d'excitation.

3 Procédé d'amplification de la lumière utili-

sant une fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

(a) amplification d'un signal optique en appli-

quant à une fibre optique ( 1) un signal optique et une lumière d'excitation en provenance de sources lumineuses d'excitation ( 2, 3);

(b) détection du niveau du signal optique ampli-

fié par le processus d'amplification; (c) commande des niveaux de lumière d'excitation émis par lesdites sources lumineuses d'excitation ( 2, 3) afin de les amener à être constants en réponse à des

signaux émis pendant l'étape de détection.

4 Amplificateur pour fibre optique ayant une fibre optique ( 1) dopée aux terres rares pour amplifier la lumière et au moins une source lumineuse d'excitation ( 2, 3) pour exciter l'émission de signal optique dans la fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une pluralité de circuits de commande ( 9,10) de source lumineuse d'excitation pour commander les niveaux des lumières d'excitation émises par lesdites sources lumineuses d'excitation ( 2, 3) afin d'obtenir un niveau constant du signal émis dans la fibre; (b) un circuit d'émission de signal d'erreur ( 114) pour émettre un signal d'erreur proportionnel à la

différence entre un niveau de signal électrique corres-

pondant au signal de sortie émis par la fibre optique ( 1) et un niveau de signal de référence ( 145) (c) un circuit de dérivation de signal d'erreur ( 115) pour dériver le signal d'erreur provenant du circuit d'émission de signal d'erreur ( 114) en direction des circuits de commande respectifs ( 9,10) de source

lumineuse d'excitation et pour envoyer en contre-réac-

tion, comme signaux de référence, les signaux d' erreur dérivés vers les circuits de commande ( 9, 10) de source

lumineuse d'excitation.

Amplificateur pour fibre optique selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que chaque

circuit de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excita-

tion est construit avec un montage en Darlington ( 125, 126 et 128, 129) dans lequel chaque borne d'entrée dudit

circuit de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excita-

tion est reliée à une cathode d'un récepteur optique ( 7, 8) pour recevoir une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation ( 2, 3), et à une borne

d'entrée de courant de référence ( 146, 147) pour intro-

duire un courant de référence, et que chaque borne de sortie est reliée à ladite source lumineuse d'excitation

( 2, 3).

6 Amplificateur pour fibre optique selon la revendication 4, caractérisé en outre en ce que le circuit d'émission de signal d'erreur ( 114) est construit en utilisant un montage en Darlington ( 118, 119) dans lequel une borne d'entrée du circuit d'émission de signal d'erreur ( 114) est reliée à une cathode d'un récepteur optique ( 14) pour recevoir une partie de la lumière émise par la source lumineuse d'excitation ( 2) et à une borne

d'entrée ( 145) pour introduire le courant de référence.

7 Amplificateur pour fibre optique ayant une fibre optique ( 1) dopée aux terres rares pour amplifier la lumière et au moins une source lumineuse d'excitation ( 2, 3), caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une pluralité de récepteurs optiques ( 7, 8) ayant les mêmes numéros de référence que ceux des sources lumineuses d'excitation ( 2, 3) pour recevoir une partie de la lumière émise respectivement par lesdites sources lumineuses d'excitation ( 2, 3); (b) une pluralité de circuits de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excitation, chaque circuit étant construit avec un amplificateur de courant en montage Darlington, chaque borne de sortie desdits circuits de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excitation étant reliée à une borne d'entrée de courant de référence ( 145) et à une cathode des récepteurs optiques ( 7, 8); (c) une pluralité de limiteurs de courant ( 117, 118) pour limiter les courants maximaux respectifs envoyés par les circuits de commande ( 9, 10) de source

lumineuse d'excitation aux sources lumineuses d'excita-

tion ( 2, 3); (d) un circuit d'émission de signal d'erreur ( 114), le circuit étant construit avec un amplificateur de courant en montage Darlington, une borne d' entrée dudit circuit d'émission de signal d'erreur ( 114) étant reliée à une borne d'entrée de courant de référence ( 145) et à une cathode des récepteurs optiques ( 7, 8); (e) un circuit de dérivation de signal d'erreur ( 115), une borne d'entrée dudit circuit de dérivation de signal d'erreur ( 115) étant reliée au circuit d'émission de signal d'erreur ( 114), une sortie dudit circuit de dérivation de signal d'erreur étant reliée à au moins un

circuit de commande ( 9, 10) de source lumineuse d'excita-

tion.