FR2753284A1

FR2753284A1 - Amplificateur optique et procede d'amplification optique

Info

Publication number: FR2753284A1
Application number: FR9704460A
Authority: FR
Inventors: Hideaki Sugiya; Yoshihito Onoda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-03-13
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: JPH1084152A; US6373624B1; USRE44881E1; GB2317044B; US6118576A; US20020024725A1; FR2753284B1; US6304371B1; GB2317044A; GB9706435D0; JP3652804B2

Abstract

Deux fibres optiques (11, 12) du type dopées par des terres rares sont connectées en série et sont utilisées pour amplifier une lumière d'entrée. Un répartiteur (15) est placé entre ces deux fibres optiques. On contrôle la lumière d'entrée en envoyant sur une photodiode (16) la partie de la lumière d'entrée qui a été dérivée par le répartiteur. Des coupleurs optiques guident une lumière d'excitation délivrée par une source de lumière laser (13) jusqu'aux deux fibres optiques (11, 12). Un circuit de commande (19) règle le niveau de la lumière de sortie et, dans le même temps, interrompt la source de lumière laser lorsque le niveau de la lumière d'entrée tombe en-deçà d'une valeur de seuil spécifiée. Lorsque la lumière d'excitation est fournie, le gain de la première fibre optique (11) est plus grand que les pertes résultant de la dérivation de la lumière d'entrée par le répartiteur (15).

Description

i

La présente invention concerne un amplificateur optique. Plus particu-

lièrement, elle concerne un amplificateur optique qui possède une fonction per-

mettant de contrôler le niveau d'une onde lumineuse (qu'on appellera lumière) d'entrée. Le volume d'informations envoyé et reçu par l'intermédiaire de réseaux

est actuellement en augmentation rapide. De plus, puisque les informations pré-

sentent un caractère de plus en plus international, les communications longues distances sont en train de prendre rapidement une importance croissante. Dans ce type de transmission sur des longues distances, notamment lorsqu'une grande

quantité d'informations est transmise, on utilise des câbles à fibres optiques.

Toutefois, lorsque des signaux sont transmis via des fibres optiques, le signal s'atténue avec l'augmentation de la distance de transmission. Pour cette raison, dans les transmissions optiques sur des longues distances, des noeuds formant des relais, qui contiennent des amplificateurs optiques, sont normalement installés à

des intervalles spécifiés. La lumière se présentant sous forme de signal est ampli-

fiée dans chaque noeud, puis est envoyée au noeud suivant.

Un certain nombre de types d'amplificateurs optiques ont été conçus.

Un de ces types est l'amplificateur à fibre optique. En particulier, dans la bande à 1 550 mn, on utilise très largement des amplificateurs faisant appel à une fibre optique dopée par des terres rares, dans laquelle des éléments de terres rares, comme l'erbium, ont été introduits comme agent de dopage. Dans une fibre optique dopée par des terres rares, les éléments de terres rares sont excités par une lumière d'excitation qui est introduite indépendamment de la lumière formant un signal, et la lumière formant un signal, qui passe dans la fibre optique, est

amplifiée par l'énergie d'excitation.

Certains amplificateurs optiques possèdent un mécanisme destiné à contrôler le niveau de la lumière d'entrée. Ainsi, le niveau de la lumière d'entrée fait l'objet d'un contrôle portant sur le fait que son niveau tombe ou non en deçà d'un niveau de seuil. Des raisons imaginables pour lesquelles le niveau de la lumière d'entrée tombe en dessous du seuil sont les suivantes. (1) La lumière ne provient pas du côté émetteur, ou bien, pour une raison quelconque, elle n'arrive pas à destination, les fibres optiques étant par exemple interrompues; (2) même si la lumière est bien en train d'être émise par le côté émetteur, cette lumière ne

comporte pas de signal contenant des informations à transmettre.

Ainsi, puisque, dans le cas o il n'y a pas transmission de lumière ou de signal, il n'est pas nécessaire que l'amplificateur optique amplifie quoi que ce soit, on interrompt la lumière d'excitation qui excite les éléments de terres rares. Une unité ayant cette structure économise l'énergie employée pour exciter la source lumineuse (normalement un laser) qui délivre la lumière d'excitation. De plus, puisque l'action amplificatrice produit inévitablement du bruit, le fait d'interrompre l'action amplificatrice empêche que l'amplificateur optique lui-même ne devienne

une source de bruit.

Dans un système de transmission optique qui utilise des amplificateurs optiques, le bruit qui est produit dans les différents amplificateurs s'accumule. Pour

cette raison, en particulier dans une zone de transmission o de nombreux ampli-

ficateurs optiques sont connectés en série, il est nécessaire de réduire le plus pos-

sible la quantité de bruit produite dans chaque amplificateur optique. La quantité de bruit produite dans un amplificateur optique s'exprime par la valeur du rapport S/N (rapport signal-bruit) de la lumière de sortie par rapport au rapport S/N du

signal d'entrée, et est appelée l'indice de bruit.

Dans un amplificateur optique ayant la structure ci-dessus indiquée, le mécanisme qui contrôle le niveau de la lumière d'entrée est l'une des causes qui empêche la réduction du niveau de bruit. Ainsi, pour contrôler le niveau de la lumière d'entrée, on utilise normalement un répartiteur, ou séparateur, optique, par exemple, pour dériver une partie de la lumière d'entrée; ensuite, on mesure le

niveau de la partie dérivée de la lumière d'entrée, par exemple à l'aide d'une photo-

diode, et on calcule le niveau de la lumière d'entrée. Pour cette raison, une partie de la lumière d'entrée est perdue, du fait qu'elle n'est pas transmise au côté de sortie, ce qui provoque la détérioration de l'indice de bruit. En particulier, si, par exemple, le trajet de transmission du côté d'entrée est long, alors, lorsque le niveau de la lumière d'entrée est faible, il faut, pour mesurer ce niveau de lumière avec précision, maintenir à un certain niveau fixe, ou au-dessus de celui-ci, la quantité de lumière qui a été dérivée vers la photodiode, ce qui réduit la quantité de lumière qui est réellement amplifiée en vue de l'émission et détériore encore l'indice de bruit. Pour répondre à ce problème, il a été proposé une configuration dans laquelle le niveau de la lumière d'entrée est contrôlé indirectement. Ainsi, lorsque la lumière d'entrée contient un signal, le signal d'entrée est amplifié pendant que la puissance lumineuse d'excitation utilisée pour exciter les éléments de terres rares est maintenue fixe; la lumière de sortie est dérivée, et le niveau de la lumière

dérivée est mesuré si bien qu'on peut calculer le niveau de la lumière d'entrée.

Toutefois, avec cette configuration, si on interrompt la lumière d'excitation pour économiser l'énergie lorsque la lumière d'entrée ne contient pas de signal, la lumière d'entrée passe dans une fibre optique qui contient des éléments de terres rares non excités, auquel cas l'atténuation (pertes) sera importante. Pour cette raison, lorsque la lumière d'entrée passe de l'état o elle ne contient pas de signal à l'état dans lequel elle contient un signal, il existe un risque que le mécanisme de contrôle se trouvant du côté de sortie de l'amplificateur optique ne soit pas en mesure de détecter ce changement d'état. Dans ce cas, la lumière d'excitation n'est pas délivrée et la lumière d'entrée ne peut pas être amplifiée. Par conséquent, dans une configuration dans laquelle le niveau d'entrée est contrôlé indirectement par mesure du niveau de lumière sortant de l'amplificateur optique, il est nécessaire de fournir constamment la lumière d'excitation aux fibres optiques dopées par des

terres rares, ce qui empêche d'économiser l'énergie.

Le but de l'invention est de produire un amplificateur optique dans

lequel la consommation d'énergie et le bruit sont tous deux faibles.

L'amplificateur optique selon l'invention est configuré de façon à com-

mander l'action d'amplification en fonction du niveau de la lumière d'entrée. Il

possède un dispositif de contrôle d'entrée et des premier et deuxième amplifica-

teurs à fibre optique. Le dispositif de contrôle d'entrée contrôle le niveau de la lumière d'entrée. Le premier amplificateur à fibre optique est placé du côté de sortie du dispositif de contrôle d'entrée et amplifie la lumière d'entrée avec un gain

plus que suffisant pour compenser les pertes dues au dispositif de contrôle d'entrée.

Le deuxième amplificateur à fibre optique est placé du côté de sortie du dispositif de contrôle d'entrée; il amplifie, puis délivre la lumière qui est passée dans le dispositif de contrôle d'entrée. Les premier et deuxième amplificateurs à fibre optique sont tous deux constitués de fibres optiques dopées à l'aide d'éléments de

terres rares.

L'amplificateur optique selon l'invention peut être configuré de façon à comporter en outre une source de lumière qui fournit la lumière d'excitation aux premier et deuxième amplificateurs à fibre optique, et une unité de commande de la source de lumière, qui ou bien arrête la source de lumière, ou bien réduit le niveau de sortie de cette source de lumière lorsque le niveau de la lumière d'entrée qui est détecté par le dispositif de contrôle d'entrée est plus bas qu'une valeur de

seuil préétablie.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise

à permettre une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma expliquant le principe de l'invention; la figure 2 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un amplificateur optique qui constitue un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un graphe montrant les états du niveau de lumière d'entrée et de la source de lumière laser; la figure 4A est un graphe montrant la dépendance du gain de la fibre optique dopée par des terres rares en fonction de la longueur; la figure 4B est un graphe montrant la dépendance du gain de la fibre optique dopée par des terres rares en fonction du niveau de la lumière d'entrée;

la figure 5 est un schéma fonctionnel montrant un exemple de confi-

guration d'un système dans lequel est utilisé l'amplificateur optique ayant cette configuration; la figure 6 est un schéma fonctionnel détaillé du circuit de commande;

la figure 7 est un schéma servant à expliquer l'effet du circuit de com-

mande; la figure 8 est un schéma servant à expliquer les changements de l'état de l'amplificateur optique; la figure 9 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 1); la figure 10 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 2); la figure 11 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 3); la figure 12 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 4); la figure 13 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 5); la figure 14 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 6); la figure 15 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 7); la figure 16 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (n 8); et la figure 17 est un schéma simplifié montrant la configuration d'un

exemple de variante de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation (nô 9).

Sur la figure 1, est présenté un schéma qui montre la configuration du principe de l'amplificateur optique selon l'invention. L'amplificateur optique selon l'invention peut être construit de façon que l'action d'amplification soit commandée

en fonction du niveau de la lumière d'entrée.

L'unité 1 de contrôle d'entrée contrôle le niveau de la lumière appliqué à l'entrée de cet amplificateur optique. L'unité de contrôle d'entrée 1 dérive une partie de la lumière d'entrée, puis calcule le niveau de la lumière d'entrée à partir du niveau mesuré pour cette partie dérivée de la lumière d'entrée, si bien que des

pertes ont lieu en une certaine quantité.

Le premier amplificateur à fibre optique 2 est constitué par exemple d'une fibre optique dopée par des terres rares. Il est placé du côté d'entrée de l'unité

de contrôle d'entrée 1, et il amplifie la lumière d'entrée avec un gain qui est supé-

rieur à ce qu'il faut pour compenser les pertes dues à l'unité de contrôle d'entrée 1.

Le premier amplificateur à fibre optique 2 est un amplificateur optique destiné à compenser les pertes qui se produisent dans l'unité de contrôle d'entrée 1. Le deuxième amplificateur à fibre optique 3 est constitué par exemple par une fibre optique dopée par des terres rares; il est placé du côté de sortie de l'unité de contrôle d'entrée 1, et il amplifie, puis délivre la lumière qui est passée dans l'unité

de contrôle d'entrée 1. Le deuxième amplificateur à fibre optique 3 est un ampli-

ficateur optique destiné à amplifier au niveau voulu la lumière de sortie.

Dans la configuration ci-dessus présentée, on peut contrôler le niveau de la lumière d'entrée sans provoquer de pertes du côté d'entrée du deuxième

amplificateur à fibre optique 3.

Dans l'amplificateur optique ci-dessus présenté, il existe (1) une source lumineuse qui fournit une lumière d'excitation au premier amplificateur à fibre optique 2 et au deuxième amplificateur à fibre optique 3, et (2) une unité de commande de source de lumière qui interrompt ou réduit le niveau de sortie de la source de lumière lorsque le niveau de la lumière d'entrée qui est mesuré par l'unité de contrôle d'entrée 1 est inférieur à une valeur de seuil préétablie. Ceci maintient les pertes ayant lieu dans le premier amplificateur à fibre optique 2 en dessous de la différence entre le niveau de lumière minimal prescrit pour le système dans lequel cet amplificateur optique est installé et le niveau de lumière minimal qui peut être détecté par l'unité de contrôle d'entrée i lorsque la lumière d'excitation

n'est pas fournie.

Avec cette configuration, même lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie au premier amplificateur à fibre optique 2, si le niveau de la lumière

d'entrée est égal ou supérieur au niveau de lumière minimal prescrit pour le sys-

tème dans lequel cet amplificateur optique est installé, l'unité de contrôle d'entrée 1

peut mesurer le niveau de la lumière d'entrée.

On va maintenant expliquer un mode de réalisation selon l'invention.

L'amplificateur optique selon l'invention est construit de façon que la lumière d'entrée soit amplifiée à l'aide d'un amplificateur à fibre optique, et la lumière d'excitation fournie à l'amplificateur à fibre optique est commandée de façon qu'on obtienne une lumière ayant la puissance voulue. Dans la discussion, on utilise une fibre optique dopée par des terres rares comme une forme d'amplificateur à fibre optique. De plus, cet amplificateur optique possède une fonction qui contrôle le niveau de la lumière d'entrée et, lorsque ce niveau de lumière d'entrée tombe en decçà d'une valeur de seuil, détermine que la lumière d'entrée ne contient pas de signal (ou que cette lumière n'est pas en train d'être transmise à destination de l'amplificateur) et interrompt (ou réduit) la lumière d'excitation afin d'économiser

l'énergie électrique.

La figure 2 est un schéma montrant la configuration de l'amplificateur optique selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, les repères "X"

indiquent les endroits o des fibres optiques sont fondues ensemble. Il est égale-

ment possible d'utiliser des connecteurs optiques ou des coupleurs à lentilles pour guider la lumière d'une fibre optique à une autre, au lieu de fondre ensemble les fibres optiques. Un amplificateur optique selon ce mode de réalisation pourrait par exemple être installé dans un système qui utilise, pour émettre des signaux, une

lumière appartenant à la bande de 1 550 nm.

Les fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 sont des fibres optiques dans lesquelles une substance du type terres rares, par exemple de l'erbium, a été introduite comme agent de dopage. Lorsqu'une lumière d'excitation est fournie par la source de lumière laser 13 aux fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12, la substance du type terres rares introduite comme agent de dopage subit une excitation inverse et passe dans un état excité. Lorsqu'une lumière formant un signal parcourt les fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 qui se trouvent dans cet état excité, la lumière formant un signal est amplifiée par l'énergie d'excitation. La fibre optique 11 dopée par des terres rares est un amplificateur optique destiné à compenser les pertes qui se produisent dans le mécanisme qui contrôle le niveau de la lumière d'entrée. La fibre optique 12 dopée par des terres rares est un amplificateur optique destiné à amplifier la

lumière de sortie jusqu'au niveau voulu.

La source de lumière laser 13 est par exemple une diode laser fonc-

tionnant dans la bande 980 nm ou la bande 1 480 nm (cette diode étant indiquée par LD sur la figure 2). La puissance de sortie de la source de lumière laser 13 est commandée par le circuit de commande 19. La lumière d'excitation délivrée par la source de lumière laser 13 est guidée par le coupleur optique 14 et est fournie à la fibre optique dopée par des terres rares 12. Le coupleur optique 14 est par exemple un coupleur WDM (coupleur à multiplexage par division de longueur d'onde) en pellicule d'induction multicouche ou du type fibre. Il assure le couplage d'ondes appartenant à la bande 980 nm et à la bande 1 550 nm, ou bien à la bande 1 480 nm et à la bande 1 550 nm. Après que cette lumière d'excitation est passée dans la fibre optique 12 dopée par des terres rares, elle passe dans le répartiteur 15 et est fournie

à la fibre optique 11 dopée par des terres rares.

Le répartiteur 15 dérive une partie de la lumière d'entrée (lumière for-

mant un signal) vers la photodiode (notée PD) 16, de façon que le niveau de lumière d'entrée puisse être contrôlé. Le répartiteur 15 peut être constitué par exemple par un coupleur optique ou un séparateur de faisceau. Le rapport de dérivation du répartiteur 15 est de 10:1 par exemple. La photodiode 16 reçoit la partie de la lumière d'entrée qui est dérivée par le répartiteur 15 et convertit le niveau de lumière en un signal électrique qui est appliqué à l'entrée du circuit de

commande 19.

Le répartiteur 17 dérive une partie de la lumière de sortie (lumière formant un signal) vers la photodiode (PD) 18 afin de contrôler le niveau de la lumière de sortie. Le répartiteur 17, comme le répartiteur 15, peut être constitué par exemple par un coupleur optique ou un séparateur de faisceau. La photodiode 18 reçoit la partie de la lumière de sortie qui a été dérivée par le répartiteur 17, puis convertit ce niveau de lumière en un signal électrique et l'applique à l'entrée du

circuit de commande 19.

Le circuit de commande 19 détermine le niveau de la lumière d'entrée en fonction du signal électrique reçu de la part de la photodiode 16, et détermine le

niveau de la lumière de sortie en fonction du signal électrique reçu de la photo-

diode 18. Le circuit de commande 19 commande la source de lumière laser 13 en fonction du niveau de lumière d'entrée et du niveau de lumière de sortie qui ont été mesurés. Ainsi, lorsque le niveau de lumière d'entrée est supérieur à une certaine valeur de seuil préétablie, le circuit de commande 19 excite la source de lumière laser 13 de façon que cette dernière délivre une lumière d'excitation. A ce moment, les fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 amplifient la lumière d'entrée. D'autre part, lorsque le niveau de lumière d'entrée tombe en dessous du niveau de seuil, le circuit de commande 19 interrompt l'excitation de la source de lumière laser 13 (ou excite cette dernière à un niveau inférieur). De plus, le circuit de commande 19 maintient constant le niveau de la lumière de sortie, par exemple au moyen d'une fonction ALC (commande automatique de niveau). Normalement, lorsque le niveau optique (intensité) de la lumière transmise contient un signal, il est plus élevé que lorsqu'il ne contient pas de

signal. Le "niveau de seuil" mentionné ci-dessus est un niveau de référence per-

mettant de décider si la lumière d'entrée reçue dans la section d'entrée de l'ampli-

ficateur optique contient ou non un signal. Ce niveau de référence peut par exemple être préétabli en fonction de la longueur du trajet de transmission de

lumière du côté d'entrée.

Les connecteurs 20a et 20b sont des connecteurs optiques qui con-

nectent les trajets de transmission de lumière situés respectivement du côté d'entrée

et du côté de sortie à l'amplificateur optique de ce mode de réalisation. Les isola-

teurs optiques 21a et 21b sont prévus pour empêcher que l'amplificateur optique n'oscille ou ne tombe dans un fonctionnement instable en raison de réflexions

ayant lieu dans les connecteurs 20a et 20b.

Des fibres optiques courtes sont utilisées pour les connexions respec-

tives entre le connecteur 20a et l'isolateur optique 21a, entre l'isolateur optique 21a et la fibre optique dopée par des terres rares 11, entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et le répartiteur 15, entre le répartiteur 15 et la fibre optique dopée par des terres rares 12, entre la fibre optique dopée par des terres rares 12 et le coupleur optique 14, entre le coupleur optique 14 et le répartiteur 17, entre le

répartiteur 17 et l'isolateur optique 21b, et entre l'isolateur optique 21b et le con-

necteur 20b. Ces fibres optiques ne présentent pas de flexions brutales et chaque fibre optique doit subir un traitement de longueur en excès, de sorte que, si l'on considère le problème de leur adaptation dans l'espace disponible, il est souhaitable de maintenir à un petit nombre celui des fibres optiques qui doivent être installées à l'intérieur de l'amplificateur optique. Si, par exemple, parmi les fibres optiques ci-dessus énumérées, les fibres optiques qui sont disposées entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre optique dopée par des terres rares 12

consistent également en fibres optiques dopées par des terres rares, l'espace néces-

saire aux fibres optiques situées à l'intérieur de l'amplificateur optique peut être

maintenu à une valeur réduite.

On va maintenant expliquer l'action de l'amplificateur optique ayant la configuration ci-dessus indiquée. La lumière formant un signal (lumière appliquée à l'entrée de l'amplificateur optique) qui a été transmise via le trajet de transmission optique se trouvant du côté d'entrée passe dans l'isolateur optique 21a et arrive à la fibre optique dopée par des terres rares 11. Si la lumière d'excitation venant de la source de lumière laser 13 est fournie à la fibre optique dopée par des terres rares 11, la lumière formant un signal est amplifiée et est délivrée au répartiteur 15. Si la lumière d'excitation venant de la source de lumière laser 13 n'est pas fournie, la lumière formant un signal passe dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 qui n'est pas dans l'état excité. A ce moment, la lumière formant un signal est

atténuée par la fibre optique dopée par des terres rares 11 au lieu d'être amplifiée.

La fourniture ou la non-fourniture de la lumière d'excitation par la source de lumière laser 13 à la fibre optique dopée par des terres rares 11 est

déterminée, comme décrit ci-dessus, en fonction du niveau de la lumière d'entrée.

Ainsi, si le niveau de lumière d'entrée mesuré par la photodiode 16 est supérieur au niveau de seuil préétabli, il est décidé que la lumière d'entrée contient un signal comportant des informations transmises, et le circuit de commande 19 fait que la source de lumière laser 13 délivre la lumière d'excitation afin d'amplifier cette lumière d'entrée. Inversement, si le niveau de la lumière d'entrée est inférieur au niveau de seuil, il est décidé que la lumière d'entrée ne contient pas de signal à transmettre. Si la lumière d'entrée ne contient pas de signal, il n'est pas nécessaire d'amplifier la lumière d'entrée, de sorte que le circuit de commande 19 interrompt l'excitation de la source de lumière laser 13. Les états respectifs du niveau de

lumière d'entrée et de la source de lumière laser 13 sont présentés sur la figure 3.

Comme ci-dessus indiqué, dans l'amplificateur optique de ce mode de réalisation, la fibre optique dopée par des terres rares 11 se trouve en avant du circuit qui contrôle le niveau de lumière d'entrée (le répartiteur 15 et la photodiode 16); lorsque la lumière d'entrée contient un signal, le niveau de lumière d'entrée

amplifié par la fibre optique dopée par des terres rares 11 est contrôlé.

On va maintenant expliquer comment est conçue la fibre optique dopée par des terres rares 11. Ainsi, on va indiquer les intervalles à l'intérieur desquels sont fixés le gain lorsque la lumière d'excitation est fournie à la fibre optique dopée

par des terres rares 11 et les pertes lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie.

Le gain de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est fixé de façon à être plus grand que les pertes qui se produisent lors du contrôle du niveau de la lumière d'entrée. Les pertes qui se produisent lors du contrôle du niveau de la lumière d'entrée viennent du fait que la lumière d'entrée est dérivée (par exemple dans le rapport 10:1) à l'aide du répartiteur 15. Ainsi, la quantité de lumière qui est amplifiée par la fibre optique dopée par des terres rares 12 représente les 10/11 de la quantité qui aurait été présente si le répartiteur 15 n'avait pas été utilisé, en tenant compte de la dérivation de la lumière par le répartiteur 15, si bien que des pertes d'environ 0,4 dB se produisent. Par conséquent, dans ce cas, la fibre optique dopée par des terres rares 11 doit avoir un gain d'au moins 0,4 dB, de sorte que, lorsque la lumière formant un signal passe dans la fibre optique dopée par des terres rares 11, cette quantité de lumière est amplifiée avec un facteur d'au moins

11/10.

De façon générale, le gain d'une fibre optique dopée par des terres rares dépend de sa longueur, si l'on suppose fixe la concentration de l'erbium qui y a été introduit à des fins de dopage. La figure 4A montre la relation existant entre la longueur de la fibre optique dopée par des terres rares et son gain. Comme on peut le voir sur la figure 4, plus la fibre optique dopée par des terres rares est longue, et plus le gain est important. De plus, comme on peut le voir sur la figure 4B, le gain par unité de longueur d'une fibre optique dopée par des terres rares est presque constant quels que soient les changements du niveau de la lumière d'entrée, dans la

mesure o le niveau de la lumière d'entrée ne devient pas trop élevé. Par consé-

quent, si l'on connaît la longueur d'onde de la lumière d'entrée à amplifier, celle de

la lumière d'excitation, et la puissance de la lumière d'excitation, on peut détermi-

ner le gain en ajustant la longueur de la fibre optique dopée par des terres rares.

Par exemple, si la dérivation d'une partie de la lumière d'entrée par le répartiteur 15 réduit de 0,4 dB le niveau de lumière appliqué à l'entrée de la fibre optique dopée par des terres rares 12, on ajuste la longueur de la fibre optique dopée par des terres rares 11 de façon que le gain de la fibre optique dopée par des terres rares 11 soit supérieur à 0,4 dB dans le cas o la lumière d'excitation est fournie. Dans le même temps, dans le cas o la lumière d'excitation n'est pas fournie, la fibre optique dopée par des terres rares 11 n'amplifie pas la lumière d'entrée, mais, au contraire, l'atténue. Ainsi, des pertes se produisent. De façon générale, les pertes apparaissant dans une fibre optique dopée par des terres raresà laquelle aucune lumière d'excitation n'est fournie sont supérieures aux pertes se produisant dans une fibre optique ordinaire, et, plus la fibre optique dopée par des terres rares est longue, plus les pertes sont importantes. Par conséquent, si l'on donne à la fibre optique dopée par des terres rares 11 une trop grande longueur afin

de rendre le gain supérieur à une valeur spécifiée dans le cas o la lumière d'exci-

tation est fournie, alors, lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie, les pertes apparaissant dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 deviendront importantes. Ainsi, si l'on donne à la fibre optique dopée par des terres rares 11 une longueur plus grande que cela n'est nécessaire, alors la lumière d'entrée peut ne pas

être capable de passer lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie.

Ici, pour expliquer jusqu'à quel point il faut réduire les pertes ayant lieu dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie, on va supposer un système de transmission optique ayant la configuration présentée sur la figure 5. Dans le système présenté sur la figure 5, un amplificateur optique tel que représenté sur la figure 2 est installé en chacun des noeuds de relais; le niveau de lumière minimal qui doit être reçu par chaque amplificateur optique est prédéterminé de façon à valoir par exemple -35 dBm (décibels par rapport à 1 mW). En d'autres termes, dans ce système, lorsqu'un signal est en train d'être transmis, si le niveau de lumière appliqué à l'entrée de chaque amplificateur optique est de -35 dBm ou plus, on peut garantir que la lumière sera transmise jusqu'au noeud de relais suivant. On suppose également que la photodiode 16 peut convertir le niveau de lumière avec précision en un signal

électrique si le niveau de lumière est par exemple de -50 dBm ou plus.

Dans le système ci-dessus décrit, même si chaque amplificateur optique reçoit une lumière de l'ordre de -35 dBm ou plus, il serait possible de contrôler avec précision le niveau de la lumière d'entrée. Puisque le répartiteur 15

dérive une partie de la lumière d'entrée, suivant le rapport 10:1, et que la photo-

diode 16 reçoit 1/11 de la lumière d'entrée, le niveau de lumière reçu par la photo-

diode 16 est de l'ordre de 10 dB en dessous du niveau de lumière délivré par la fibre optique dopée par des terres rares 11. Par conséquent, si l'on suppose que les pertes totales ayant lieu dans le connecteur 20a et l'isolateur optique 21b sont de 1 dB et si ces contraintes de conception doivent faire prévoir une marge de 3 dB, il faut maintenir les pertes ayant lieu dans la fibre optique dopée par des terres rares 11, lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie, à i dB (-35-(- 50)-10-1-3=1) ou moins. En d'autres termes, si les pertes ayant lieu dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 dans le cas o la lumière d'excitation n'est pas fournie sont définies de cette manière, alors, même lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie, le niveau de lumière d'entrée présent lorsqu'un signal est transmis peut être contrôlé de manière fiable. De façon générale, comme décrit ci-dessus, les pertes ayant lieu dans une fibre optique dopée par des terres rares

lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie sont proportionnelles à sa lon-

gueur. Par conséquent, pour fixer les pertes à un certain niveau ou audessous de celui-ci, il suffit de maintenir la longueur de la fibre optique dopée par des terres

rares à une certaine valeur ou en dessous de celle-ci.

Les points importants qui interviennent dans la configuration de la

fibre optique dopée par des terres rares 11 sont présentés ci-après.

(1) Le gain de la fibre optique dopée par des terres rares 11 doit être, lorsque la lumière d'excitation est foumrnie, supérieur aux pertes qui se produisent

lors du contrôle du niveau de lumière d'entrée.

(2) Les pertes apparaissant dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 lorsque la lumière d'excitation n'est pas fournie doivent être inférieures à la différence entre le niveau de lumière minimal prédéterminé dans le système dans lequel l'amplificateur optique est installé et le niveau de lumière le plus petit qui

peut être mesuré par la photodiode 16.

Si l'on ajuste la longueur de la fibre optique dopée par des terres rares

11il de façon qu'elle satisfasse les deux conditions ci-dessus, on obtient, par la con-

dition (1) ci-dessus indiquée, une limite minimale et, par la condition (2) ci-

dessus indiquée, une limite maximale pour la longueur de la fibre optique dopée

par des terres rares 11.

Dans la configuration ci-dessus présentée, la lumière formant un signal qui arrive après avoir été transmise via un trajet de transmission optique est amplifiée par la fibre optique dopée par des terres rares 11, puis est guidée jusqu'à un dispositif (le répartiteur 15 et la photodiode 16) qui contrôle le niveau de lumière d'entrée. A ce moment, puisque le gain de la fibre optique dopée par des

terres rares 11 est supérieur aux pertes qui se produisent dans le dispositif de con-

trôle du niveau de lumière d'entrée, le rapport S/N (rapport signalbruit) du signal d'entrée n'est pas diminué par la présence du dispositif servant à contrôler le niveau de lumière d'entrée. Par conséquent, l'indice de bruit de l'amplificateur optique ne

se détériore pas.

Si le niveau de la lumière formant un signal qui est appliquée à l'entrée de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est limité à l'intervalle d'entrée indiqué sur la figure 4B (la région non saturée, ou la région d'application de petits signaux en entrée), puisque le gain ne varie pas avec le niveau de lumière d'entrée à l'intérieur de cet intervalle, le niveau de sortie de lumière de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est proportionnel au niveau de lumière appliqué à l'entrée de l'amplificateur optique. Dans ce cas, on peut facilement calculer le niveau de lumière appliqué à l'entrée de l'amplificateur optique en fonction du niveau de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 11. En fait, puisque les amplificateurs optiques sont souvent installés là o ils recevront une lumière formant un signal qui a été transmise sur un long trajet de transmission, le niveau de lumière appliqué à l'entrée de l'amplificateur optique se trouve normalement à

l'intérieur de la région non saturée que l'on peut voir sur la figure 4B.

Un amplificateur optique ayant la configuration décrite ci-dessus pos-

sède deux fibres optiques dopées par des terres rares, mais la lumière d'excitation

délivrée par une unique source de lumière (la source de lumière laser 13) est four-

nie à ces deux fibres optiques dopées par des terres rares, de sorte que la consom-

mation électrique servant à produire la lumière d'excitation ne devient pas très importante. La figure 6 est un schéma fonctionnel détaillé du circuit de commande 19. Comme décrit ci-dessus, la lumière de sortie venant de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est dérivée par le répartiteur 15, et la lumière dérivée est convertie en un signal électrique par la photodiode 16. Par conséquent, ce signal électrique produit une donnée qui indique le niveau de lumière appliqué à l'entrée de l'amplificateur optique. Le circuit de commande 19 écrit dans le tampon 31 la

donnée indiquant le niveau de lumière d'entrée reçu de la part de la photodiode 16.

Le tampon 31 peut être par exemple un élément suiveur de tension. Le signal de sortie du tampon 31 est fourni aux amplificateurs 32 et 33. Les amplificateurs 32 et 33 ont respectivement un gain G1 et un gain G2. On suppose ici que G1 < G2. Les

signaux de sortie des amplificateurs 32 et 33 sont transmis à la borne Vi du com-

parateur 36, respectivement via les commutateurs 34 et 35. Les commutateurs 34 et 35 sont par exemple constitués au moyen de transistors à effet de champ. Lorsque le signal de commande de commutation qu'ils reçoivent est "L", c'est-à-dire un niveau bas, ils commutent dans l'état conducteur, et, lorsqu'ils reçoivent un niveau haut "H", ils commutent dans l'état non conducteur. Ces signaux de commande de commutation sont formés à partir du résultat d'une comparaison effectuée dans le

comparateur 36.

La tension de référence V1 ou V2 est appliquée en entrée à la borne Vc du comparateur 36, en fonction des états des commutateurs 37 et 38. On décrira

ultérieurement la manière dont V1 et V2 sont déterminés. De plus, les commuta-

teurs 37 et 38, comme les commutateurs 34 et 35, passent dans l'état conducteur lorsque le signal de commande "L" est reçu, et dans l'état non conducteur lorsque

le signal "H" est reçu.

Le comparateur 36 compare la tension appliquée à la borne Vi avec la

tension appliquée à la borne Vc; si la tension appliquée à la borne Vi est supé-

rieure, alors le niveau "H" est délivré, tandis que, si la tension appliquée à la borne Vc est supérieure, alors le niveau "L" est délivré. La tension appliquée à la borne Vc du comparateur 36, à savoir la tension de référence V1 ou V2, est le niveau de seuil auquel le niveau de lumière d'entrée est comparé. Le comparateur 36 délivre un niveau "H" si le niveau de lumière d'entrée est supérieur au niveau de seuil, et il délivre un niveau "L" s'il lui est inférieur. Le signal de sortie du comparateur 36 est transmis aux commutateurs 35 et 38, et, dans le même temps, est inversé par l'inverseur 39, puis est transmis aux commutateurs 34 et 37. Ces signaux sont les

signaux de commande de commutation.

La lumière de sortie venant de la fibre optique dopée par des terres rares 12 est dérivée par le répartiteur 17, et la lumière dérivée est convertie en un

signal électrique par la photodiode 18. Ce signal de sortie fournit une donnée indi-

quant le niveau de lumière de la lumière de sortie qui vient de l'amplificateur optique. La donnée indiquant ce niveau de lumière de sortie est appliquée à l'entrée du circuit 40 d'excitation de laser. Le circuit 40 d'excitation de laser contient une alimentation électrique, et il détermine la tension de sortie en fonction de la donnée indiquant le niveau de lumière de sortie reçu de la part de la photodiode 18. Dans le présent mode de réalisation, le circuit de commande de laser 40 commande sa tension de sortie de façon que le signal de sortie de la photodiode 18 soit maintenu constant, si bien que le niveau de lumière de sortie de l'amplificateur optique est maintenu constant. Lorsque le signal de sortie du comparateur 36 devient un niveau "L", l'action du circuit d'excitation de laser 40 s'interrompt. Ainsi, si le niveau de lumière d'entrée est en dessous du niveau de seuil, le circuit d'excitation

de laser 40 ne fonctionne pas.

Le signal de sortie du circuit d'excitation de laser 40 est envoyé à la

source de lumière laser 30 via le commutateur 41. Le commutateur 41 est com-

mandé par le signal de sortie du comparateur 36. Lorsqu'un niveau "L" est reçu, il commute dans l'état conducteur, et lorsqu'un niveau "H" est reçu, il commute dans l'état non conducteur. Lorsque le commutateur 41 est dans l'état conducteur, la

source de lumière laser 13 délivre une lumière d'excitation dont la puissance cor-

respond à la tension de sortie venant du circuit d'excitation de laser 40. Lorsque le commutateur 41 est dans l'état non conducteur, la source de lumière laser 13 n'est pas excitée, et la lumière d'excitation n'est pas produite. Ainsi, si le niveau de lumière d'entrée est supérieur au niveau de seuil, la source de lumière laser 13 est excitée en correspondance avec la tension de sortie du circuit d'excitation de laser , tandis que, si le niveau de lumière d'entrée est inférieur au niveau de seuil, la

source de lumière laser 13 n'est pas excitée.

On va maintenant expliquer, en liaison avec les figures 7 et 8, les changements d'état d'un amplificateur optique ayant la configuration décrite ci- dessus. L'amplificateur optique de ce mode de réalisation commute entre l'état normal et l'état d'arrêt. L'état normal est l'état dans lequel la lumière d'excitation est appliquée à l'entrée des fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12, et il se produit lorsque le niveau de lumière d'entrée est supérieur au niveau de seuil. A

l'inverse, l'état d'arrêt est l'état dans lequel la lumière d'excitation n'est pas appli-

quée à l'entrée des fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12, et il se

produit lorsque le niveau de lumière d'entrée est inférieur au niveau de seuil.

On va maintenant considérer le cas o la lumière d'entrée contient un signal, l'amplificateur optique étant dans son état normal. A ce moment, par exemple, le niveau de lumière d'entrée est au niveau 1. Sur la figure 7, le niveau de

lumière d'entrée apparaît comme la tension d'entrée appliquée au comparateur 36.

De plus, pour simplifier l'explication, on suppose que le gain G1 de l'amplificateur

32 vaut "1".

Le niveau 1 est plus grand que la tension de référence V1, et le signal de sortie du comparateur 36 devient "H". Pour cette raison, le signal de sortie de

l'amplificateur 32 est appliqué à la borne Vi du comparateur 36, tandis que la ten-

sion de référence V1 est appliquée à la borne Vc. De plus, la source de lumière

laser 13 délivre une lumière d'excitation.

Dans l'état normal décrit ci-dessus, si, par exemple, la lumière d'entrée cesse de contenir un signal, le niveau de lumière d'entrée chute au niveau 2. A ce moment, la tension de sortie de la photodiode 16 chute. Lorsque le niveau de lumière de sortie devient ainsi plus petit que la tension de référence V1, le signal de sortie du comparateur 36 passe de "H" à "L", les commutateurs 35 et 38 deviennent conducteurs, et, dans le même temps, les commutateurs 34 et 37 deviennent non conducteurs. Dans cet état, la tension de sortie du tampon 31 est

appliquée à la borne Vi du comparateur 36 après avoir été amplifiée par l'ampli-

ficateur 33 (gain G2), et est comparée avec la tension de référence V2. De plus, lorsque le signal de sortie du comparateur 36 devient "L", le commutateur 41 commute dans l'état non conducteur, en conséquence de quoi la source de lumière laser 13 ne délivre plus de lumière d'excitation, et l'amplificateur optique passe

dans l'état d'arrêt (l'état non excité).

Dans l'état d'arrêt, les fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 sont dans l'état non excité, si bien que, lorsque la lumière d'entrée passe dans la

fibre optique dopée par des terres rares 11, cette lumière d'entrée n'est pas ampli-

fiée; au contraire, elle est atténuée. Par conséquent, le niveau de lumière d'entrée qui est obtenu comme signal de sortie de la photodiode 16 (le niveau de lumière de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 11) est plus petit que dans l'état normal. Sur la figure 7, lorsque la lumière d'entrée qui ne contient pas de signal passe dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 à laquelle la lumière d'excitation n'est pas fournie, le niveau, si l'on suppose que la lumière de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est amplifiée avec le même gain que dans l'état normal (gain G1) par l'amplificateur 32, est exprimé sous la forme du niveau 4. Le niveau 3 est le niveau obtenu lorsqu'on suppose que, la lumière d'entrée qui contient un signal étant passée dans la fibre optique dopée par des terres rares 11 à laquelle la lumière d'excitation n'est pas fournie, la lumière de sortie est amplifiée avec le même gain que dans l'état normal (gain G1) par

l'amplificateur 32.

Dans la configuration supposée qui a été décrite ci-dessus, lorsque la lumière d'entrée contient un signal, le niveau 3 est détecté, tandis que, lorsque la

lumière d'entrée ne contient pas de signal, le niveau 4 est détecté. Ici, pour distin-

guer le niveau 3 du niveau 4 à l'aide du comparateur 36, il suffit de fixer un niveau de seuil qui est compris entre ces deux niveaux, puis de prendre une décision en

fonction du fait que le niveau mesuré est supérieur ou inférieur au niveau de seuil.

Toutefois, dans la configuration supposée qui est présentée ci-dessus, comme on peut le voir sur la figure 7, la différence entre le niveau 3 et le niveau 4 est petite, si

bien qu'il y a risque que la décision ci-dessus mentionnée soit erronée.

Pour résoudre ce problème, dans l'amplificateur optique de ce mode de réalisation, lorsque l'amplificateur optique commute de l'état normal à l'état d'arrêt, l'amplificateur qui amplifie le signal de sortie de la photodiode 16 change et passe de l'amplificateur 32 à l'amplificateur 33, si bien que le signal de sortie de la photodiode 16 est amplifié avec un gain G2 qui est supérieur au gain G1 utilisé lorsque l'amplificateur optique est dans l'état normal. De ce fait, comme on peut le voir sur la figure 7, le niveau 3 et le niveau 4 sont respectivement amplifiés jusqu'à un niveau 3' et un niveau 4'. Si le signal de sortie de la photodiode 16 est ainsi amplifié, la différence entre le niveau 3' et le niveau 4' est grande, et il est facile de fixer le niveau de seuil (la tension de référence V2). Comme on peut le voir sur la figure 7, la tension de référence V2 peut par exemple être fixée de façon à avoir le

même ordre de grandeur que la tension de référence V1.

Ainsi, dans l'amplificateur optique de ce mode de réalisation, en aug-

mentant le gain de l'amplificateur pour l'état d'arrêt, on accroît sensiblement la sensibilité de la photodiode 16, si bien que, même si le niveau de lumière est de l'ordre du niveau 3, on peut le détecter en tant que niveau de lumière de l'ordre du

niveau 3'.

Si la lumière d'entrée change et passe dans un état o elle contient un signal alors que l'amplificateur optique est dans l'état d'arrêt, le niveau de lumière d'entrée augmente et passe du niveau 4' au niveau 3'. En d'autres termes, lorsque le niveau de lumière d'entrée s'élève au- dessus d'un niveau de seuil, le circuit de commande détermine que la lumière formant un signal qui est appliqué à l'entrée comporte effectivement un signal à transmettre. Dans ce cas, la tension appliquée à la borne Vi devient supérieure à la tension de référence appliquée à Vc, et le signal de sortie du comparateur 36 devient "H". De ce fait, la tension de sortie du tampon 31 est appliquée à la borne Vi du comparateur 36 après avoir été amplifiée par l'amplificateur 32 (gain G1), et cette tension amplifiée est comparée à la tension de référence V1. De plus, lorsque le signal de sortie du comparateur 36 devient "H", le commutateur 41 passe dans l'état conducteur, la source de lumière laser 13 est excitée par le circuit d'excitation de laser 40, et la source de lumière laser 13 délivre la lumière d'excitation. Ensuite, les fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 passent dans l'état excité, et la lumière qui les parcourt est alors amplifiée. Les figures 9 et 10 sont des schémas représentant des variantes de la configuration de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation. Sur les figures 9 et 10, des symboles chiffrés identiques représentent les mêmes fonctions que celles décrites en liaison avec la figure 2. Sur les figures 9 et 10, les symboles indiquant

o des fibres optiques ont été fondues ensemble sont omis.

Lorsqu'on compare l'amplificateur optique représenté sur la figure 9 avec la configuration de la figure 2, on peut voir que les positions respectives du dispositif qui fournit la lumière d'excitation (la source de lumière laser 13 et le coupleur optique 14) et du dispositif qui contrôle la lumière de sortie (le répartiteur

17 et la photodiode 18) ont été échangées.

Dans la configuration de la figure 10, le dispositif qui fournit la lumière d'excitation (la source de lumière laser 13 et le coupleur optique 14) est placé du côté d'entrée de la fibre optique dopée par des terres rares 11. Ceci signifie que les amplificateurs optiques représentés sur la figure 2 et la figure 9 sont

configurés de façon que la lumière d'excitation soit fournie depuis les côtés de sor-

tie des fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12 (excitation à l'arrière), tandis que l'amplificateur optique présenté sur la figure 10 est configuré de façon que la lumière d'excitation soit fournie depuis les côtés d'entrée des fibres optiques

dopées par des terres rares 11 et 12 (excitation à l'avant).

La figure 11 est un schéma qui montre une autre variante de la confi-

guration de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation. Sur la figure 11, des symboles chiffrés identiques représentent les mêmes fonctions que celles décrites en liaison avec la figure 2. Dans l'amplificateur optique représenté sur la figure 11, la source de lumière laser 52 fournit la lumière d'excitation à la fibre optique 51 via

le coupleur optique 53, et la source de lumière laser 54 fournit la lumière d'excita-

tion à la fibre optique dopée par des terres rares 12 via le coupleur optique 55. La

fibre optique 51 peut être identique à la fibre optique dopée par des terres rares 11.

Le circuit de commande 56 effectue fondamentalement la même commande que le circuit de commande 19 de la figure 2. Ainsi, le circuit de commande 56 détermine le niveau de lumière d'entrée à partir du signal électrique délivré par la photodiode 16, et le niveau de lumière de sortie à partir du signal électrique délivré par la photodiode 18. Lorsque le niveau de lumière d'entrée devient inférieur au niveau de seuil indiqué ci- dessus, le circuit de commande 56 applique une commande telle qu'aucune lumière n'est délivrée par les sources de lumière laser 52 et 54. Le circuit de commande 56 maintient fixe le niveau de lumière de sortie, par exemple

au moyen d'une fonction ALC (commande automatique de niveau). L'amplifica-

teur optique représenté sur la figure 11 comporte, entre la fibre optique 51 et la

fibre optique dopée par des terres rares 12, un isolateur optique 21c.

Lorsque la lumière d'entrée ne contient pas de signal, il suffit d'arrêter l'émission de lumière de la seule source de lumière laser 54, tandis qu'on laisse la source de lumière laser 52 continuer son émission. Dans ce type de configuration,

la consommation de puissance est supérieure à ce qu'elle est dans une configura-

tion dans laquelle les deux sources 52 et 54 de lumière laser arrêtent d'émettre de la lumière, mais ceci est avantageux du point de vue de la sensibilité du contrôle, puisque la lumière qui est appliquée à l'entrée de la fibre optique 51 pendant l'état

d'arrêt n'est pas atténuée.

La figure 12 est un schéma montrant une variante de la configuration de l'amplificateur optique représenté sur la figure 11. L'amplificateur optique de la figure 12 possède une configuration à excitation par l'arrière, dans laquelle la lumière d'excitation est fournie depuis le côté de sortie de la fibre optique dopée

par des terres rares 12.

La figure 13 est un schéma montrant une autre variante de la configu-

ration de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation. L'amplificateur optique représenté sur la figure 13 possède une fibre optique 61 de compensation de la dispersion, qui est placée entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre optique dopée par des terres rares 12 que l'on peut voir sur la figure 2 (entre la fibre optique 51 et la fibre optique dopée par des terres rares 12 que l'on peut voir

sur la figure 11). Sur la figure 13, on a omis le circuit de commande.

* La fibre optique de compensation de dispersion 61 est installée sur le

trajet de transmission à l'intérieur de l'amplificateur optique au moyen des connec-

teurs 62a et 62b. Dans ce type de configuration, un certain nombre de fibres optiques ayant des valeurs différentes de compensation de dispersion sont prévues, et on peut sélectionner une fibre optique de compensation de dispersion appropriée et la connecter suivant le trajet de transmission du côté d'entrée de l'amplificateur optique. La fibre optique de compensation de dispersion 61 produit un effet non linéaire qui dépend du niveau d'entrée de lumière. Par conséquent, le niveau d'entrée de lumière fourni à la fibre optique de compensation de dispersion 61 peut être ajusté de façon à présenter une valeur optimale, par exemple par réglage de la

puissance lumineuse émise par la source de lumière laser 52.

La figure 14 est un schéma d'une variante de la configuration de l'amplificateur optique représenté sur la figure 13. L'amplificateur optique de la figure 14 possède une configuration dans laquelle, par rapport à l'amplificateur optique représenté sur la figure 13, une autre fibre optique dopée par des terres rares 63 est installée entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre

optique de compensation de dispersion 61.

Le circuit de commande 66 excite la source de lumière laser 64 de

façon que le niveau d'entrée fourni à la fibre optique de compensation de disper-

sion 61 soit le niveau optimal assurant la compensation de la dispersion, ce qui applique une commande telle que le niveau de lumière de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 63 est maintenu fixe. Le signal de sortie de la source de lumière laser 64 est guidé par le coupleur optique 65 et est fourni, comme lumière

d'excitation, aux fibres optiques dopées par des terres rares 63 et 11.

Les figures 15 à 17 sont des schémas montrant d'autres variantes de la

configuration de l'amplificateur optique de ce mode de réalisation. Ces amplifica-

teurs optiques sont configurés de façon que l'isolateur optique présent du côté d'entrée de la fibre optique dopée par des terres rares 11 (par exemple l'isolateur optique 21a de la figure 2) puisse être éliminé par utilisation de connecteurs ayant une faible réflexion au titre des connecteurs situés du côté d'entrée. On note que cet isolateur optique 21a est installé entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre optique dopée par des terres rares 12. Sur les figures 15 à 17, le connecteur 71 est un connecteur à faible

réflexion qui connecte le trajet de transmission optique du côté d'entrée à l'ampli-

ficateur optique. Le degré de réflexion existant dans le connecteur dépend de façon générale des formes que présentent en section droite les extrémités des fibres optiques contenues dans ce connecteur. On sait que, par exemple, une forme polie sphérique et une forme sphérique convexe polie diagonale sont des sections droites

qui produisent une faible réflexion.

Ainsi, dans une configuration dans laquelle l'isolateur optique a été retiré du côté d'entrée de la fibre optique dopée par des terres rares 11, dans un cas o l'on considère la possibilité que l'isolateur optique lui-même soit une cause de pertes, on augmente alors le niveau de lumière d'entrée appliqué à la fibre optique dopée par des terres rares 11. Par exemple, si l'on suppose que les pertes présentes dans l'isolateur optique sont de 0,5 dB, alors, en retirant cet isolateur optique, on augmente de 0,5 dB le niveau de lumière d'entrée appliqué à la fibre optique dopée pardes terres rares 11. Par conséquent, même si le gain de la fibre optique dopée par des terres rares 11 est diminué d'une quantité égale aux pertes ayant lieu dans l'isolateur optique, il est encore possible de contrôler avec précision le niveau de la

lumière d'entrée.

Le filtre passe-bande optique 72 représenté sur les figures 15 et 16 est un filtre laissant passer les composantes de longueur d'onde qui transportent le signal. Par exemple, dans un système de transmission de lumière utilisant une lumière formant un signal qui appartient à la bande 1 550 nm, il est fréquent que le signal soit réellement transporté sur une lumière de longueur d'onde 1 552 nm ou 1 557 mn, mais les lasers utilisés dans les systèmes de transmission de lumière de la bande 1 550 nm ont normalement une crête d'intensité lumineuse au voisinage de 1 530 nm. Dans ce cas, le filtre passe-bande optique 72 laisse passer la lumière dont la longueur d'onde est par exemple comprise entre 1 545 nm et 1 565 nm, tout en arrêtant la lumière dont la longueur d'onde est voisine de 1 530 nm. Dans ce type de configuration, il est possible d'empêcher une chute du gain de la fibre optique dopée par des terres rares, que provoque l'émission de lumière dans la

bande 1 530 nm.

Sur les figures 15 et 16, le filtre passe-bande optique 72 est placé du côté de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 12, mais on peut également le placer entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre optique dopée par des terres rares 12. Toutefois, si on place le filtre passe-bande optique 72 entre la fibre optique dopée par des terres rares 11 et la fibre optique dopée par des terres rares 12, il est possible d'utiliser cette configuration de façon

que la lumière d'excitation ne soit pas coupée par le filtre passe-bande optique 72.

A la place du filtre passe-bande optique, on peut utiliser un filtre coupe-bande optique.

L'amplificateur optique représenté sur la figure 15 est d'une configura-

tion à excitation par l'avant, la lumière d'excitation étant fournie depuis les côtés

d'entrée des fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12.

Dans la configuration représentée sur la figure 16, le répartiteur 73 dérive la lumière délivrée par la source de lumière laser 74 de façon à fournir la lumière d'excitation aux fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12. La lumière d'excitation dérivée par le répartiteur 73 est guidée par les coupleurs optiques respectifs 75 et 76 (coupleurs à multiplexage par division de longueur

d'onde), et elle est fournie aux fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12.

La lumière d'excitation est fournie depuis le côté de sortie de la fibre optique dopée par des terres rares 11 et depuis le côté d'entrée de la fibre optique dopée par des

terres rares 12.

L'amplificateur optique représenté sur la figure 17 est d'une configura-

tion telle que la lumière d'excitation est fournie depuis les côtés de sortie des fibres optiques dopées par des terres rares 11 et 12. La lumière d'excitation délivrée par la source de lumière laser 77 ne peut pas traverser l'isolateur optique 21a dans la direction inverse, si bien que la configuration est telle que le répartiteur 78 et le

coupleur optique 79 servent à faire que la lumière d'excitation contourne le cou-

pleur optique 21a. Le répartiteur 78 et le coupleur optique 79 sont par exemple

réalisés à l'aide de coupleurs à multiplexage par division de longueur d'onde res-

pectifs.

Dans les modes de réalisation présentés ci-dessus, on a décrit les con-

figurations en supposant que la lumière d'excitation s'interrompait lorsque le niveau de lumière d'entrée tombait en dessous d'un niveau de seuil, mais il est également possible de réaliser des configurations dans lesquelles la puissance de la lumière d'excitation subit une réduction. En particulier, dans les configurations présentées sur la figure 10 et la figure 15, dans le cas o la lumière d'excitation est fournie en entrée à une fibre optique dopée par des terres rares dans un étage, puis arrive, dans l'étage suivant, sur une fibre optique dopée par des terres rares, il est possible que, même si la puissance de la lumière d'excitation est faible, la fibre optique dopée par des terres rares se trouvant dans le premier étage passe dans l'état excité. Pour cette raison, si on réduit la puissance de la lumière d'excitation lorsque le niveau de lumière d'entrée chute en deçà d'un niveau de seuil, il est possible de placer la fibre optique dopée par des terres rares se trouvant dans le premier étage dans l'état excité et de bénéficier du gain tout en réduisant la consommation de puissance. De ce fait, si on obtient le gain dans la fibre optique dopée par des terres rares du premier étage, on peut détecter de manière fiable la transition de la lumière d'entrée entre l'état o cette dernière ne contient pas de

signal et l'état o elle en contient un.

De plus, dans les modes de réalisation ci-dessus présentés, on a décrit des configurations dans lesquelles la lumière d'entrée est amplifiée à l'aide de fibres optiques dopées par des terres rares, mais l'invention n'est pas limitée à une semblable configuration; il est également possible de réaliser une configuration dans laquelle un amplificateur auxiliaire qui possède un gain supérieur aux pertes se produisant dans le dispositif qui contrôle le niveau de la lumière d'entrée soit utilisé dans un étage qui précède l'amplificateur principal servant à amplifier au

niveau voulu la lumière d'entrée.

L'invention fait appel à deux fibres optiques dopées par des terres rares se trouvant dans des étages successifs de l'amplificateur optique ayant une fonction de contrôle du niveau de la lumière d'entrée. Le gain de la fibre optique dopée par des terres rares se trouvant dans le premier étage est rendu supérieur aux pertes se produisant dans le dispositif qui contrôle le niveau de la lumière d'entrée, de sorte

qu'on peut contrôler le niveau de la lumière d'entrée sans amplifier les pertes pré-

sentes du côté d'entrée, ce qui contribue à réduire le bruit de l'amplificateur optique

et à rendre possible une transmission sur des distances plus longues.

De plus, l'invention offre la possibilité de réaliser une compensation

optimale de la dispersion de façon à assurer l'adaptation avec le trajet d'émission.

Ceci contribue également à réduire le bruit de l'amplificateur optique et à rendre

possible la transmission sur des distances plus longues.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des

amplificateurs et des procédés dont la description vient d'être donnée à titre sim-

plement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne

sortant pas du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Amplificateur optique qui commande l'action d'amplification en fonction du niveau de la lumière d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif (1; 17, 18) de contrôle d'entrée, servant à contrôler le niveau de la lumière d'entrée; un premier amplificateur à fibre optique (2; 11), placé du côté d'entrée dudit dispositif de contrôle d'entrée, qui amplifie la lumière d'entrée avec un gain qui est supérieur aux pertes provoquées par ledit dispositif de contrôle d'entrée; et un deuxième amplificateur à fibre optique (3; 12), placé du côté de sortie dudit dispositif de contrôle d'entrée, qui amplifie la lumière qui est passée

dans ledit dispositif de contrôle d'entrée.

2. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième amplificateurs à fibre optique sont tous deux des fibres

optiques (11 et 12) dopées par des terres rares.

3. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une source de lumière (13) qui fournit une lumière d'excitation auxdits premier et deuxième amplificateurs à fibre optique; et

un moyen (19) de commande de source de lumière, servant à inter-

rompre ladite source de lumière ou bien à réduire le niveau de sortie de ladite

source de lumière lorsque le niveau de la lumière d'entrée mesuré par ledit dispo-

sitif de contrôle d'entrée chute en dessous d'une valeur de seuil préétablie.

4. Amplificateur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que

la sensibilité dudit dispositif de contrôle d'entrée (1; 17, 18) est augmentée pen-

dant que ledit moyen (19) de commande de source de lumière interrompt ladite

source de lumière (13) ou réduit son niveau de sortie.

5. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant que la lumière d'excitation n'est pas fournie, les pertes ayant lieu dans

le premier amplificateur à fibre optique (11) sont maintenues en deçà de la diffé-

rence entre le niveau de lumière minimal prescrit dans le système dans lequel cet

amplificateur optique est installé et le niveau de lumière minimal que ledit dispo-

sitif de contrôle d'entrée (1) peut détecter.

6. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un moyen de contrôle de sortie servant à contrôler le niveau de la lumière de sortie dudit deuxième amplificateur à fibre optique (12); et un moyen (56) de commande de sortie servant à commander le signal de sortie dudit deuxième amplificateur à fibre optique (12) sur la base du niveau de la lumière de sortie détecté par ledit moyen de contrôle de sortie.

7. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie du trajet de transmission existant entre ledit premier amplificateur à fibre optique (11) et ledit deuxième amplificateur à fibre optique

(12) est constituée par une fibre optique dopée par des terres rares (63).

8. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que

ledit premier amplificateur à fibre optique se trouve dans une zone de fonctionne-

ment non saturé à l'intérieur des limites d'un intervalle dynamique d'entrée spécifié.

9. Amplificateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une fibre optique de compensation de dispersion (61), qui est disposée dans l'étage placé après ledit premier amplificateur à fibre optique ou

bien dans l'étage placé avant ledit deuxième amplificateur à fibre optique.

10. Procédé permettant d'amplifier une lumière d'entrée tout en com-

mandant l'action d'amplification en fonction du niveau de la lumière d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes:

contrôler le niveau de la lumière d'entrée du côté d'entrée d'un ampli-

ficateur optique principal; amplifier la lumière d'entrée avant un dispositif de contrôle servant à contrôler le niveau de la lumière d'entrée, avec un gain plus grand que les pertes qui se produisent du fait du contrôle; et arrêter l'action d'amplification de l'amplificateur principal lorsque le

niveau de la lumière d'entrée est inférieur à une valeur de seuil spécifiée.

11. Procédé permettant d'amplifier une lumière d'entrée tout en com-

mandant l'action d'amplification en fonction du niveau de la lumière d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: amplifier la lumière d'entrée à l'aide d'un premier amplificateur optique; contrôler la lumière de sortie venant du premier amplificateur optique au prix de pertes qui sont plus petites que le gain du premier amplificateur optique; amplifier la lumière de sortie venant du premier amplificateur optique à l'aide d'un deuxième amplificateur optique; arrêter l'action d'amplification d'au moins le deuxième amplificateur optique lorsque le niveau de lumière contrôlé est inférieur à une valeur de seuil spécifiée.