FR2734095A1 - Amplificateur a fibre optique comportant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumiere - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière. L'amplificateur comporte des moyens de sortie de lumière de pompage (3), un multiplexeur (2), un filtre optique (3), un premier dérivateur d'une lumière avec une première longueur d'onde, un deuxième dérivateur (9) d'une lumière avec une deuxième longueur d'onde des moyens correspondants de réception de lumière (12, 13) et des moyens de comparaison et de commande (4, 5) des moyens de sortie de lumière de pompage (3). Application à des dispositifs laser à faible bruit.
Description
AMPLIFICATEUR A FIBRE OPTIQUE
COMPORTANT UNE FONCTION D'INHIBITION DE SURCHARGE
TRANSITOIRE DE LUMIERE
CONTEXTE DE L'INVENTION 1. DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un amplificateur à fibre optique. Plus spécialement, la présente invention concerne un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière, capable d'empêcher une surcharge (transitoire) de lumière tandis que lorsque la puissance de sortie de lumière de la lumière de signal d'entrée diminue, la puissance de sortie de la lumière de pompage dérivée d'une source de lumière de pompage et envoyée dans une fibre optique d'amplification est supprimée.
COMPORTANT UNE FONCTION D'INHIBITION DE SURCHARGE
TRANSITOIRE DE LUMIERE
CONTEXTE DE L'INVENTION 1. DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un amplificateur à fibre optique. Plus spécialement, la présente invention concerne un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière, capable d'empêcher une surcharge (transitoire) de lumière tandis que lorsque la puissance de sortie de lumière de la lumière de signal d'entrée diminue, la puissance de sortie de la lumière de pompage dérivée d'une source de lumière de pompage et envoyée dans une fibre optique d'amplification est supprimée.
2. DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE CONCERNEE
Un amplificateur à fibre optique classique se compose d'une fibre optique pour amplifier la lumière de signal, d'une source de lumière de pompage pour sortir la lumière de pompage et d'un dispositif de multiplexage de lumière pour entrer la lumière de pompage dans la fibre optique. En outre, dans l'amplificateur à fibre optique classique, un dispositif de dérivation de lumière et un dispositif de réception de lumière sont disposés en aval de la fibre optique et ces dispositif de dérivation de lumière et dispositif de réception de lumière surveillent la lumière de signal amplifiée. Un niveau de sortie de lumière de la lumière de signal amplifiée est détecté par ce dispositif récepteur de lumière de manière à régulariser la sortie de lumière de pompage en provenance de la source de lumière de pompage.
Un amplificateur à fibre optique classique se compose d'une fibre optique pour amplifier la lumière de signal, d'une source de lumière de pompage pour sortir la lumière de pompage et d'un dispositif de multiplexage de lumière pour entrer la lumière de pompage dans la fibre optique. En outre, dans l'amplificateur à fibre optique classique, un dispositif de dérivation de lumière et un dispositif de réception de lumière sont disposés en aval de la fibre optique et ces dispositif de dérivation de lumière et dispositif de réception de lumière surveillent la lumière de signal amplifiée. Un niveau de sortie de lumière de la lumière de signal amplifiée est détecté par ce dispositif récepteur de lumière de manière à régulariser la sortie de lumière de pompage en provenance de la source de lumière de pompage.
Normalement, des séparateurs optiques, ou des séparateurs optoélectroniques sont disposés en amont/en aval de la fibre optique, le long de la trajectoire de la lumière de signal de manière à éviter les influences néfastes, telles que de la lumière réfléchie.
La lumière de signal introduite extérieurement dans la fibre optique est amplifiée par le multiplexeur de longueur d'onde sur la base de la lumière de pompage introduite dans cette fibre optique et ensuite la lumière de signal amplifiée est sortie à l'extérieur du multiplexeur de longueur d'onde. La disposition de l'amplificateur à fibre optique classique expliquée cidessus et le fonctionnement de base de celui-ci sont décrits dans, par exemple, l'ouvrage japonais "LES
AMPLIFICATEURS DE LUMIERE ET LEURS APPLICATIONS", écrit par Ishio et ses collaborateurs, publié par Ohm Sha, 1992, page 111.
AMPLIFICATEURS DE LUMIERE ET LEURS APPLICATIONS", écrit par Ishio et ses collaborateurs, publié par Ohm Sha, 1992, page 111.
Comme fibre optique d'amplification utilisée dans l'amplificateur à fibre optique décrit ci-dessus, la fibre optique dopée avec une terre rare dans laquelle l'élément terre rare a été introduit, est employée.
Cependant, dans l'amplificateur à fibre optique utilisant une telle fibre optique dopée avec une terre rare dont la fonction consiste à amplifier la lumière d'entrée de celle-ci, pour lequel l'élément de terre rare a été introduit dans la fibre optique, plus le niveau de la lumière de signal introduite baisse, plus la population inversée augmente. En conséquence, une énergie très importante est emmagasinée dans un état tel qu'aucun signal extérieur n'est entré.Par conséquent, lorsque la lumière de signal est entrée brusquement à partir d'un état pour lequel aucune lumière de signal n'est introduite dans l'amplificateur à fibre optique avec utilisation de terre rare dans la fibre optique, l'émission induite s'effectuera en raison de l'énergie importante emmagasinée, la surcharge de lumière à haute puissance se produira étant donné que cette émission induite se produit jusqu'à ce que la population inversée puisse arriver à l'état d'équilibre. Ensuite, cette surcharge de lumière à haute puissance est évacuée de l'amplificateur à fibre optique. Etant donné que la surcharge de lumière se produit dans la fibre optique dopée à la terre rare, cette surcharge de lumière exercerait ses incidences préjudiciables sur les composants optiques disposés en aval de cette fibre optique.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet de fournir un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière, capable d'éviter une incidence préjudiciable causée par une surcharge de lumière, sans augmenter le facteur de bruit qui peut engendrer des problèmes dans l'amplificateur à fibre optique classique.
La présente invention a pour objet de fournir un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière, capable d'éviter une incidence préjudiciable causée par une surcharge de lumière, sans augmenter le facteur de bruit qui peut engendrer des problèmes dans l'amplificateur à fibre optique classique.
Dans l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention, des dispositifs de réception de lumière sont prévus en aval d'une fibre optique d'amplification et ces dispositifs de réception de lumière détectent un niveau de lumière de signal amplifiée ayant une certaine longueur d'onde et un niveau de lumière ayant une longueur d'onde différente de cette longueur d'onde. Les récepteurs de lumière effectuent une comparaison des lumières ayant ces formes d'onde, et un circuit de commande pour commander la sortie de la source de lumière de pompage en fonction du résultat de cette comparaison est prévu.
Concrètement, l'amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière, selon la présente invention, comporte une source de lumière de pompage pour émettre en sortie la lumière de pompage, un multiplexeur de longueur d'onde pour multiplexer cette lumière de pompage avec la lumière de signal et une fibre optique raccordée à ce dispositif de synthétisation de lumière, pour amplifier la lumière de signal pour émettre en sortie la lumière de signal amplifiée.En outre, cet amplificateur à fibre optique comporte un premier dispositif de dérivation de lumière pour dériver la lumière de signal amplifiée pour émettre en sortie une première lumière de signal dérivée/amplifiée et une seconde lumière de signal dérivée/amplifiée, et pour dériver la seconde lumière de signal dérivée/amplifiée pour émettre en sortie une troisième lumière de signal dérivée/amplifiée et une quatrième lumière de signal dérivée/amplifiée.
Dans ces dispositifs de dérivation de lumière, il est prévu un premier filtre passe-bande de lumière pour laisser passer la lumière correspondant à la longueur d'onde centrale de la lumière de signal amplifiée ; un autre filtre passe-bande de lumière pour laisser passer la lumière correspondant à une longueur d'onde adjacente à cette longueur d'onde centrale ; un premier dispositif de réception de lumière pour recevoir la lumière correspondant à une première longueur d'onde présélectionnée de la seconde lumière de signal dérivée/amplifiée ; et un second dispositif de réception de lumière pour recevoir la lumière correspondant à une seconde longueur d'onde présélectionnée de la troisième lumière de signal dérivée/amplifiée pour détecter l'intensité de la seconde lumière.En outre, ces dispositifs de dérivation de lumière comportent un comparateur pour comparer l'intensité de la première lumière avec l'intensité de la seconde lumière, pour ainsi émettre en sortie un rapport de l'intensité lumineuse ; et un circuit de commande de la lumière de pompage pour commander la lumière de pompage en réponse à une différence entre l'intensité de la première lumière et l'intensité de la seconde lumière.
Dans l'agencement décrit dans ce qui précède, il est prévu un circuit de commande de la lumière de pompage pour commander la lumière de pompage fournie à la fibre optique. Le circuit de commande de la lumière de pompage commande la source de lumière de pompage de manière à émettre la lumière de pompage à destination de la fibre optique lorsque le rapport d'intensité lumineuse est supérieur à une valeur de référence prédéfinie et d'autre part de manière à interrompre la fourniture de la lumière de pompage à la fibre optique lorsque le rapport d'intensité lumineuse est inférieur à une valeur de référence prédéfinie.Pour interrompre la fourniture de cette lumière de pompage, il est prévu un circuit de sortie de lumière de pompage pour faire en sorte que la source de lumière de pompage fournisse la lumière de pompage lorsque le rapport d'intensité lumineuse est supérieur à la valeur de référence, et pour faire en sorte que la source de lumière de pompage cesse de fournir la lumière de pompage en provenance de la source de lumière de pompage lorsque le rapport d'intensité lumineuse est inférieur à la valeur de référence.
Egalement, dans l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention, une diode laser à semiconducteur est utilisée dans la source de lumière de pompage, la partie lumière de pompage comporte un circuit de commande de courant d'injection pour fournir le courant d'injection à la source de lumière de pompage lorsque le rapport d'intensité lumineuse est supérieur à la valeur de référence, et pour interrompre la fourniture de courant d'injection à la source de lumière de pompage lorsque le rapport d'intensité lumineuse est inférieur à la valeur de référence.
Dans l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention, des dispositifs de réception de lumière sont disposés sur le côté sortie de la fibre optique dopée à la terre rare et ensuite une sortie de lumière de la lumière de signal amplifiée ayant une longueur d'onde "xl" et une sortie lumière de la lumière de signal amplifiée ayant une longueur d'onde "X2" sont contrôlées par ces récepteurs de lumière. Le rapport d'intensité lumineuse de la lumière ayant ces longueurs d'onde est calculé et ensuite la lumière de pompage est modulée sur la base de ce résultat calcul.
En conséquence, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de disposer en plus le composant optique en amont de la fibre optique dopée à la terre rare, il n'y a pas de risque d'induire la perte de la lumière de signal entrée. Il est également possible d'empêcher la formation d'une surcharge transitoire de lumière en l'absence de signal sans augmenter le facteur de bruit.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée suivante lorsqu'elle est lue conjointement aux dessins ci-joints, sur lesquels
la figure 1 montre schématiquement un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière
la figure 2 représente schématiquement l'agencement de l'amplificateur à fibre optique classique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière
la figure 3 illustre schématiquement un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention
la figure 4 montre graphiquement la caractéristique puissance optique/longueur d'onde d'une fibre optique dopée à la terre rare utilisée dans l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention ; et
la figure 5 indique schématiquement un amplificateur à fibre optique comportant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière selon un mode de réalisation de la présente invention.
Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée suivante lorsqu'elle est lue conjointement aux dessins ci-joints, sur lesquels
la figure 1 montre schématiquement un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière
la figure 2 représente schématiquement l'agencement de l'amplificateur à fibre optique classique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière
la figure 3 illustre schématiquement un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention
la figure 4 montre graphiquement la caractéristique puissance optique/longueur d'onde d'une fibre optique dopée à la terre rare utilisée dans l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention ; et
la figure 5 indique schématiquement un amplificateur à fibre optique comportant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière selon un mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Avant de décrire une disposition d'un amplificateur à fibre optique selon la présente invention, la disposition de l'amplificateur à fibre optique classique va d'abord être expliquée de façon à comprendre facilement la présente invention. La figure 1 est un schéma de principe destiné à montrer un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique classique. En faisant maintenant référence à la figure 1, l'agencement de cet amplificateur à fibre optique générique classique va être décrit.
Avant de décrire une disposition d'un amplificateur à fibre optique selon la présente invention, la disposition de l'amplificateur à fibre optique classique va d'abord être expliquée de façon à comprendre facilement la présente invention. La figure 1 est un schéma de principe destiné à montrer un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique classique. En faisant maintenant référence à la figure 1, l'agencement de cet amplificateur à fibre optique générique classique va être décrit.
Un module de pompage à diode laser 16, servant à introduire de la lumière de pompage dans une fibre optique 14 dopée à la terre rare, est raccordé à un étage en amont de cette fibre optique 14 dopée à la terre rare par un multiplexeur de longueur d'onde 15.
Sur ce dessin, la lumière de signal (non représentée en détail) introduite sur le côté gauche est multiplexée avec la lumière de pompage par le multiplexeur de longueur d'onde 15. La lumière de signal multiplexée avec la lumière de pompage est introduite dans la fibre optique 14 dopée à la terre rare pour être amplifiée, et la lumière amplifiée est émise en sortie sur le côté droit. Un séparateur optique (optoélectronique) 19 indépendant de la polarisation et un autre séparateur optique 20 indépendant de la polarisation sont disposés en amont/en aval de la fibre optique 14 dopée à la terre rare le long de la trajectoire du signal lumineux et ces séparateurs optiques 19 et 20 servent à empêcher la lumière d'être propagée dans la direction de propagation de lumière inverse.On doit noter qu'un filtre passe-bande de lumière 23, au travers duquel la lumière ayant une longueur d'onde particulière peut passer, est disposé sur le côté sortie.
Dans l'agencement de l'amplificateur à fibre optique montré sur la figure 1, lorsque la surcharge de lumière décrite plus haut vient à se produire dans la fibre optique 14 dopée à la terre rare, cette surcharge de lumière est introduite dans le séparateur optique 20 et le filtre passe-bande de lumière 23, qui sont montés en aval de cette fibre optique 14 dopée à la terre rare. Normalement, étant donné que la surcharge de lumière correspond à une surcharge de lumière ayant un niveau de plusieurs puissances, les fonctions de ces composants optiques seraient détériorés dans une proportion telle que les éléments optiques qui les composent seraient endommagés.
En tant qu'amplificateur à fibre optique classique ayant pour mission d'empêcher la surcharge de lumière, il existe les moyens d'empêchement décrits ci-dessus pour limiter le temps de montée en transmission. Comme autres moyens d'empêchement, la disposition représentée sur la figure 2 est connue. Dans cet agencement représenté sur la figure 2, il est prévu une fonction de surveillance de la lumière de signal entrée. Lorsque la lumière de signal entrée est interrompue, la survenance d'une surcharge de lumière est évitée en coupant la source de lumière de pompage 16.
C'est-à-dire qu un dispositif de dérivation de lumière 21 et un dispositif de réception de lumière 26, qui surveillent une partie de la lumière de signal d'entrée, sont disposés sur une unité d'entrée d'un amplificateur à fibre dopée à la terre rare 34. Lorsque la lumière de signal entrée est interrompue, c'est-àdire lorsque l'état du signal d'entrée passe à l'état d'absence de signal, le niveau de la lumière d'entrée contrôlé par le dispositif de réception de lumière 26 est abaissé. Le niveau de lumière réduit est traité par un circuit de commande 27, et un circuit de pilotage 17 destiné à piloter la source de lumière de pompage 16 est commandé de telle façon que la puissance de la lumière de pompage de la source de lumière de pompage est réduite.Inversement, lorsque la lumière de signal d'entrée est rétablie, ce changement de niveau est détecté par le dispositif de réception de lumière 26.
Sur la base de ce résultat de détection, la puissance de la lumière de pompage est rétablie à l'état de puissance original. Comme il est décrit ci-dessus, l'état de puissance de la lumière de pompage est modulé en surveillant les états de la lumière de signal par le dispositif de réception de lumière disposé en amont de la fibre optique dopée à la terre rare de manière à éviter les influences préjudiciables provoquées par la surcharge de lumière dans la technique antérieure.
Cependant, dans un amplificateur à fibre optique classique de ce genre, dans lequel le dispositif de dérivation de lumière est disposé en amont de la fibre optique dopée à la terre rare de manière à surveiller la lumière de signal, il n'est pas possible d'éviter que la perte au passage provoquée par les composants optiques se produise dans la lumière de signal avant qu'elle ne soit amplifiée. Il existe un problème consistant en ce que, étant donné que le facteur de bruit de l'amplificateur à fibre optique est défavorablement influencé par cette perte au passage, la caractéristique de cet amplificateur à fibre optique serait détériorée.
La figure 3 est un schéma de principe destiné à montrer un agencement de base d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière, selon la présente invention. Pour commencer, une description va maintenant être donnée de l'agencement de base et du principe de fonctionnement de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention.
L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention se compose d'une fibre optique dopée à la terre rare 1, d'un multiplexeur de longueur d'onde 2, d'une source de lumière de pompage 3, d'un circuit de pilotage 4 pour piloter la source de lumière de pompage 3, d'un circuit de commande 5, de séparateurs optiques indépendants de la polarisation 8 et 9, de filtres passe-bande de lumière 10 et 11 et de dispositifs de réception de lumière 12 et 13. Etant donné que les structures et les fonctions des composants optiques décrits ci-dessus, autres que les dispositifs de dérivation de lumière 8 et 9, les filtres passe-bande de lumière 10 et 11 et les dispositifs de réception de lumière 12 et 13, sont similaires à ceux de l'amplificateur à fibre optique classique, il n'est pas donné d'explications en ce qui les concerne.
L'amplificateur à fibre optique indiqué sur la figure 3 est conçu de manière à amplifier la lumière de signal ayant une longueur d'onde "ho". Les filtres passe-bande de lumière 10 et 11 sont des filtres de lumière destinés à laisser sélectivement passer au travers d'eux la lumière ayant une longueur d'onde "A1" et la lumière ayant une longueur d'onde "A2", respectivement. Dans ce cas, comme longueur d'onde "A2", on choisit une longueur d'onde proche de la longueur d'onde "ho". D'un autre côté, le filtre passebande de lumière 11 possède la caractéristique de gamme de longueur d'onde étroite pour couper la lumière de longueur d'onde "ho".
Lorsque la lumière de signal de longueur d'onde "A1" est introduite dans des conditions telles que la source de lumière de pompage 3 est pilotée et est capable d'amplifier la lumière d'entrée, la lumière de signal amplifiée de longueur d'onde "A1" est émise en sortie de la fibre optique dopée à la terre rare 1 conjointement à une émission spontanée amplifiée.
Sur la figure 4a, la caractéristique puissance lumineuse/forme d'onde de la lumière émise en sortie de la fibre optique dopée à la terre rare 1 est représentée. Une partie de la lumière de signal amplifiée de longueur d'onde "A1" est dérivée par le dispositif de dérivation de lumière 8 et la lumière dérivée traverse le filtre passe-bande de lumière 10 puis est reçue par le dispositif de réception de lumière 12. Une partie de la lumière de signal dérivée par le dispositif de dérivation de lumière 9 est interrompue par le filtre passe-bande de lumière 11 et une partie de l'émission spontanée amplifiée traverse sélectivement ce filtre passe-bande de lumière 11 et ensuite est reçue par le dispositif de réception de lumière 13.
Dans le cas où les pertes de la lumière correspondant aux longueurs d'onde admises à traverser les filtres passe-bande de lumière 10 et 11 sont sensiblement égales aux sensibilités de réception de lumière des dispositifs de réception de lumière 12 et 13, le rapport de la puissance de sortie de la lumière possédant les deux longueurs d'onde différentes "A1" et "A2" émise en sortie de la fibre optique dopée à la terre rare 1 est directement égal au rapport d'intensité de la lumière reçue par les dispositifs de réception de lumière 12 et 13, comme le montre la figure 4a.
Au contraire, lorsque la sortie de la lumière de signal d'entrée de longueur d'onde "A1" est extrêmement réduite et que l'état de fonctionnement passe à l'état d'absence de signal, la quantité amplifiée de la lumière correspondant à la longueur d'onde "A1" est réduite. Il s'ensuit que le niveau de puissance de l'émission spontanée amplifiée est relativement accru et que la sortie optique contient sensiblement uniquement l'émission spontanée amplifiée. La distribution de la caractéristique puissance lumineuse/longueur d'onde de la fibre optique dopée à la terre rare 1 correspondant à ce moment est indiquée sur la figure 4(b). Dans ces conditions, les niveaux de puissance lumineuse détectés par les dispositifs de réception de lumière 12 et 13 sont sensiblement égaux.
Comme il est décrit ci-dessus, en réponse aux changements du niveau d'entrée du signal lumineux d'entrée de longueur d'onde "il", le rapport d'intensité lumineuse de la longueur d'onde "hl" à la longueur d'onde "A2" reçu par les dispositifs de réception de lumière 12 et 13 varie. En l'absence de signal, ce rapport d'intensité lumineuse est fortement modifié. Il s'ensuit que la formation de la surcharge de lumière peut être supprimée en employant un procédé consistant en ce que, lorsque le rapport d'intensité lumineuse entre la longueur d'onde "A1" et la longueur d'onde "A2" détecté par les dispositifs de réception de lumière 12 et 13 tombe en dessous d'une valeur de référence prédéfinie, la lumière de signal d'entrée n'est pas amplifiée.
Concrètement, le rapport d'intensité lumineuse entre la longueur d'onde "A1" et la longueur d'onde "A2", détecté par les dispositifs de réception de lumière 12 et 13 respectifs, est comparé à la valeur de référence calculée par le circuit de commande 5. Dans le cas où ce rapport d'intensité lumineuse est inférieur à cette valeur, un signal de commande est envoyé au circuit de pilotage 4 de manière à commander un courant d'injection appliqué au module de pompage à diode laser 3, de façon à ce que la puissance de la lumière de pompage soit réduite ou complètement coupée.
Conformément aux opérations décrites ci-dessus, le changement intervenant dans la lumière de signal peut être détecté par le dispositif de dérivation de lumière et un autre dispositif du même genre disposé uniquement en amont de la fibre optique dopée à la terre rare 1.
En conséquence, il est possible d'éviter la surcharge de lumière sans augmenter le facteur de bruit, ce qui n'est pas le cas pour l'amplificateur à fibre optique classique.
En se référant maintenant à la figure 5, un agencement concret d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention va être expliqué. La figure 5 est un organigramme de représentation d'un amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon un mode de réalisation de la présente invention.
L'amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon le présent mode de réalisation comporte une fibre dopée à l'erbium 14, un multiplexeur de longueur d'onde 15, un module de pompage à diode laser 16, un circuit de commande 17 pour piloter le module de pompage à diode laser 16, un circuit de commande 18, des séparateurs optiques 19 et 20 indépendants de la polarisation, des dispositifs de dérivation de lumière 21 et 22, des filtres passe-bande de lumière 23 et 24 et des dispositifs de réception de lumière 25 et 26. Etant donné que la longueur d'onde de la lumière de signal a été choisie à 1.550 nm dans ce mode de réalisation, une fibre dopée à l'erbium est utilisée, laquelle convient comme fibre optique dopée à la terre rare capable d'amplifier la lumière ayant cette longueur d'onde.
Egalement, étant donné que de la lumière d'une longueur d'onde de 1.480 nm est utilisée comme lumière de pompage, comme multiplexeur de longueur d'onde 15 un dispositif de multiplexage de lumière est utilisé qui multiplexe les 1.550 nm correspondant à la longueur d'onde de la lumière de signal d'entrée avec les 1.480 nm correspondant à la longueur d'onde de la lumière de pompage. Pour réduire les pertes du multiplexeur de longueur d'onde 15 et des dispositifs de dérivation de lumière 21 et 22, des composants fibre optique du type fondu sont utilisés. Des dispositifs de dérivation de lumière ayant un rapport de dérivation de 10 dB sont utilisés comme dispositifs de dérivation de lumière 21 et 22. Environ 10% de la lumière amplifiée est dérivée par les dispositifs de dérivation de lumière 21 et 22 pour les besoins de la surveillance.
Comme filtres passe-bande de lumière 23 et 24, on utilise des filtres de lumière dont les longueurs d'onde centrales passantes sont respectivement de 1.550 nm et de 1.560 nm. Egalement, les largeurs à demi-bande des longueurs d'onde passantes de ces filtres de lumière sont choisies pour correspondre à 2 nm. Le filtre passe-bande de lumière 23 laisse passer la lumière de signal amplifiée et bloque l'émission spontanée amplifiée. D'autre part, le filtre passebande de lumière 24 laisse passer l'émission spontanée amplifiée, dont la longueur d'onde se rapproche de celle de la lumière de signal amplifiée. Selon ce mode de réalisation, le filtre passe-bande de lumière 23 est disposé entre les dispositifs de dérivation de lumière 21 et 22 de manière à détecter uniquement l'intensité lumineuse de la lumière amplifiée.En variante, ce filtre passe-bande de lumière 23 peut être disposé entre les dispositifs de dérivation de lumière 23 et 25.
Comme séparateurs (isolateurs) optiques indépendants de la polarisation 19 et 20, on utilise des séparateurs optiques dont la perte par transmission, à la longueur d'onde de 1.550 nm, est de ldB et dont la séparation est de 45 dB. Comme dispositif de multiplexage de lumière 15, on utilise un multiplexeur de longueur d'onde, dont la perte sur la trajectoire de la lumière de signal est de 0,5 dB à la longueur d'onde centrale et dont la perte sur la trajectoire de la lumière de pompage est de 0,5 dB à la longueur d'onde de 1.470 nm.
Comme module de pompage à diode laser 16, on utilise un module de pompage à diode laser qui possède de caractéristiques telles que la puissance lumineuse est de 50 mW au maximum et que la longueur d'onde centrale d'oscillation est de 1.470 nm dans des conditions telles que la température ambiante de la diode laser est de 25 C.
Ensuite, les caractéristiques de l'amplificateur à fibre optique ayant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière, notamment le facteur de bruit de celui-ci, selon la présente invention, présenté cidessus, vont maintenant être expliquées sur la base de résultats expérimentaux.
L'amplificateur à fibre optique selon un mode de réalisation de la présente invention a une performance qui le rend capable d'amplifier une lumière de signal de -20 dB ayant une longueur d'onde de 1.550 jusqu'à +0 dBm. Dans la pratique, la puissance lumineuse du module de pompage à diode laser 16 est de 35 mW et la puissance lumineuse de la lumière de pompage à destination de la fibre dopée à l'erbium 14 est de 31 mW. A ce moment, le facteur de bruit de la fibre dopée à l'erbium 14 elle-même est de 4,8 dB, tandis que le facteur de bruit de cet amplificateur à fibre optique possédant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière est de 6,3 dB.
Dans le cas où la puissance lumineuse de la lumière de signal d'entrée ayant une longueur d'onde de 1.550 nm est de -20 dBm, les intensités de réception de lumière des dispositifs de réception de lumière 25 et 26 sont de 80 pA et de 100 nA, respectivement. D'un autre côté, dans le cas où la puissance lumineuse de la lumière de signal d'entrée ayant une longueur d'onde de 1.550 nm est de -60 dBm, les intensités de réception de lumière des dispositifs de réception de lumière 25 et 26 sont de 1 uA et de 50 nA, respectivement.Selon ce mode de réalisation, le circuit de commande est réglé de telle façon que lorsque le rapport de l'intensité de réception de lumière entre le dispositif de réception de lumière 25 et le dispositif de réception de lumière 26 est inférieur ou égal à 10 fois, le circuit de pilotage 17 du module de pompage à diode laser est commandé, et également le circuit de pilotage du module de pompage à diode laser 16 est inférieur ou égal à plusieurs dizaines de mA.
Dans l'amplificateur à fibre optique, même lorsque l'état d'entre de la lumière de signal passe à l'état d'absence de signal, les deux sorties de lumière ayant des longueurs d'onde différant l'une de l'autre peuvent être détectées. Sur la base du rapport d'intensité de la lumière détectée, la puissance de la lumière de pompage du module de pompage à diode laser 16 est commandée à l'aide du circuit de commande 18. Dans ce mode de réalisation, il pourrait être confirmé que la survenance de la surcharge transitoire de lumière est empêchée.
D'autre part, comme le montre l'agencement de l'amplificateur à fibre optique possédant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la présente invention, seul le dispositif synthétiseur de lumière 15 pour l'introduction de la lumière de pompage est disposé en amont de la fibre dopée à l'erbium 14. Il s'ensuit, ainsi qu'il a été antérieurement expliqué, que le facteur de bruit n'est pas accru.
Il convient de noter que, selon ce mode de réalisation, ce qui est montré est l'agencement de pompage avant, dans lequel la source de lumière de pompage est raccordée en amont de la fibre optique. Au contraire, la présente invention peut être appliquée de la même façon à l'agencement de pompage arrière, où la lumière de pompage est introduite dans l'extrémité arrière de la fibre optique.
Dans le cadre de la description détaillée de la présente invention, la lumière de signal amplifiée de longueur d'onde "A1" et la sortie de lumière de longueur d'onde "A2" adjacente à la longueur d'onde "A1" sont contrôlées par les dispositifs de réception de lumière prévus sur le côté sortie de la fibre optique dopée à la terre rare, selon l'amplificateur à fibre optique possédant la fonction d'inhibition de surcharge de lumière. Sur la base du rapport d'intensité lumineuse de la lumière ayant les différentes longueurs d'onde, la lumière de pompage est commandée. En conséquence, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de disposer en plus le composant optique en amont de la fibre optique dopée à la terre rare, il n'y a pas de risque de provoquer la perte de la lumière de signal d'entrée. Il est également possible d'empêcher la formation d'une surcharge de lumière en l'état d'absence de signal sans augmenter le facteur de bruit.
Tandis que la présente invention a été décrite en faisant référence à certains modes de réalisation préférés, il faut comprendre que le sujet concerné par la présente invention n'est pas limité à ces modes de réalisation particuliers. Au contraire, le sujet de la présente invention et destiné à englober toutes les variantes, modifications et équivalences pouvant s'intégrer dans l'esprit et l'objet des revendications qui suivent.
Claims (17)
1. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière, comportant
des moyens (3, 16) de sortie de lumière de pompage pour émettre de la lumière de pompage
des moyens de multiplexage (2, 15) de lumière pour multiplexer ladite lumière de pompage avec de la lumière de signal
une fibre optique (1, 14) connectée auxdits moyens de multiplexage (2) de lumière, pour amplifier ladite lumière de signal, pour émettre ainsi en sortie de celle-ci de la lumière de signal amplifiée
des premiers moyens de dérivation (8, 21) pour dériver de la lumière ayant une première longueur d'onde de ladite lumière de signal amplifiée
des seconds moyens de dérivation (9, 22) pour dériver de la lumière ayant une seconde longueur d'onde de ladite lumière de signal amplifiée ;;
des premiers moyens de réception de lumière (12, 24) pour recevoir ladite lumière ayant la première longueur d'onde pour détecter une première intensité lumineuse de celle-ci
des seconds moyens de réception de lumière (13, 25) pour recevoir ladite lumière ayant la seconde longueur d'onde pour détecter une seconde intensité lumineuse de celle-ci
des moyens de comparaison (5, 17) pour comparer la première intensité lumineuse détectée par lesdits premiers moyens de réception de lumière avec la seconde intensité lumineuse détectée par lesdits seconds moyens de réception de lumière pour émettre ainsi en sortie un rapport de ladite première et seconde intensité lumineuse ; et
des moyens de commande (4, 18) de la lumière de pompage pour commander lesdits moyens d'émission en sortie de lumière de pompage sur la base dudit rapport intensité lumineuse.
2. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière, comportant
des moyens (3, 16) de sortie de lumière de pompage pour émettre de la lumière de pompage
des moyens de multiplexage de lumière (2, 15) pour synthétiser ladite lumière de pompage avec de la lumière de signal
une fibre optique (1, 14) connectée auxdits moyens de multiplexage de lumière, pour amplifier ladite lumière de signal, pour émettre ainsi en sortie de celle-ci un signal amplifié ;;
un premier dispositif de dérivation de lumière (8, 21) pour dériver ladite lumière de signal amplifiée dans une première lumière de signal dérivée/amplifiée et une seconde lumière de signal dérivée/amplifiée
un premier dispositif de réception de lumière (12, 24) pour recevoir la lumière ayant une première longueur d'onde présélectionnée de ladite seconde lumière de signal dérivée/amplifiée pour détecter une première intensité lumineuse
un second dispositif de dérivation de lumière (9, 22) pour dériver ladite seconde lumière de signal dérivée/amplifiée pour émettre en sortie une troisième lumière de signal dérivée/amplifiée et une quatrième lumière de signal dérivée/amplifiée
un second dispositif de réception de lumière (13, 25) pour recevoir la lumière ayant une seconde longueur d'onde présélectionnée de ladite troisième lumière de signal dérivée/amplifiée pour détecter une seconde intensité lumineuse
un comparateur (5, 17) pour comparer ladite première intensité lumineuse avec ladite seconde intensité lumineuse pour émettre ainsi en sortie un rapport de ladite première et seconde intensité lumineuse ; et
un circuit de commande (4, 18) de lumière de pompage pour commander ladite lumière de pompage en réponse ^ une différence entre ladite première intensité lumineuse et ladite seconde intensité lumineuse.
3. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que:
ladite première longueur d'onde ne contient pas une longueur d'onde centrale de ladite lumière de signal amplifiée.
4. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 2, caractérisé en ce que
ladite première longueur d'onde contient une longueur d'onde centrale de ladite lumière de signal amplifiée.
5. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre
des moyens (24) de sélection d'une première longueur d'onde disposés en amont dudit premier dispositif de réception de lumière pour laisser passer sélectivement au travers d'eux ladite lumière ayant ladite première longueur d'onde.
6. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 5, caractérisé en ce que
lesdits moyens (24) de sélection d'une première longueur d'onde sont un filtre passe-bande de lumière
7. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre:
des moyens de sélection (11) d'une seconde longueur d'onde disposés en amont dudit second dispositif de réception de lumière (13) pour laisser passer sélectivement au travers d'eux ladite lumière ayant la seconde longueur d'onde.
8. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 7, caractérisé en ce que
lesdits moyens de sélection (23) de la seconde longueur d'onde sont disposés entre ledit premier dispositif de dérivation de lumière (21) et ledit second dispositif de dérivation de lumière (22).
9. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 7, caractérisé en ce que
lesdits moyens de sélection (11) de la seconde longueur d'onde sont disposés entre ledit second dispositif de dérivation de lumière (9) et ledit sécond dispositif de réception de lumière (13).
10. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 9, caractérisé en ce que
lesdits moyens de sélection de la seconde longueur d'onde sont un filtre passe-bande de lumière.
11. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge transitoire de lumière selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre
un premier filtre passe-bande (10) de lumière disposé entre ledit premier dispositif de dérivation de lumière et ledit premier récepteur de lumière pour laisser sélectivement passer au travers de celui-ci ladite lumière ayant la première longueur d'onde ; et
un second filtre passe-bande de lumière (11) disposé entre ledit second dispositif de dérivation de lumière et ledit second dispositif de réception de lumière pour laisser sélectivement passer au travers de celui-ci ladite lumière ayant la seconde longueur d'onde.
12. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 11, caractérisé en ce que
ledit amplificateur à fibre optique comporte
des moyens de commande (3, 4, 16, 17) de la lumière de pompage émettant en sortie ladite lumière de pompage à destination de ladite fibre optique lorsque ledit rapport intensité lumineuse est supérieur à une valeur de référence prédéfinie et interrompant la sortie de ladite lumière de pompage à destination de ladite fibre optique.
13. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 12, caractérisé en ce que
lesdits moyens de commande de la lumière de pompage comportent
des moyens d'émission en sortie (3, 16) de la lumière de pompage pour faire en sorte que ladite source de lumière de pompage émette en sortie ladite lumière de pompage lorsque ledit rapport intensité lumineuse est supérieur à ladite valeur de référence et pour faire en sorte que ladite source de lumière de pompage cesse d'émettre en sortie ladite lumière de pompage à partir de ladite source de lumière de pompage lorsque ledit rapport intensité lumineuse est inférieur à ladite valeur de référence.
14. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 13, caractérisé en ce que
ladite source de lumière de pompage (3, 16) est une diode laser à semi-conducteur ; et
lesdits moyens d'émission en sortie de lumière de pompage comportent un circuit de commande (4, 17) de courant d'injection pour fournir le courant d'injection à ladite source de lumière de pompage lorsque ledit rapport intensité lumineuse est supérieur à ladite valeur de référence et pour interrompre la fourniture dudit courant d'injection à ladite source de lumière de pompage lorsque ledit rapport intensité lumineuse est inférieur à ladite valeur de référence.
15. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 11, caractérisé en ce que
ladite fibre (1, 14) optique inclut une fibre optique dopée avec une terre rare, dans laquelle est introduit un élément de terre rare.
16. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 15, caractérisé en ce que
ledit élément de terre rare est de l'erbium.
17. Amplificateur à fibre optique ayant une fonction d'inhibition de surcharge de lumière selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte
des moyens d'émission en sortie de lumière de pompage (3, 16) pour émettre en sortie la lumière de pompage
des moyens de multiplexage de lumière (2, 5) pour multiplexer ladite lumière de pompage avec la lumière de signal
une fibre optique (1, 14) connectée auxdits moyens de synthèse de lumière pour amplifier ladite lumière de signal pour émettre ainsi en sortie de ceux-ci un signal amplifié
des moyens de calcul du rapport intensité lumineuse pour calculer un rapport entre intensité de la lumière d'une longueur d'onde proche de la longueur d'onde centrale de ladite lumière de signal amplifiée, et intensité de l'émission spontanée amplifiée émise en sortie de ladite fibre optique ; et
des moyens de commande (5, 18) de la lumière de pompage pour commander lesdits moyens d'émission en sortie de lumière de pompage, sur la base du rapport intensité lumineuse calculé.
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