FR2767202A1 - Dispositif modulateur optique - Google Patents
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Abstract
Le modulateur optique, du type LN-MZ à deux électrodes, comprend : des moyens de séparation/ combinaison (16) pour séparer un signal de modulation d'intensité d'entrée en un premier signal électrique en phase avec lui et un deuxième en opposition de phase, séparer un signal de modulation de phase d'entrée en un troisième signal électrique en phase avec lui et un quatrième également en phase, associer ledit premier signal audit quatrième pour former un premier signal combiné, et associer ledit deuxième signal audit troisième pour former un second signal combiné; et des moyens de modulation optique (1) pour séparer une onde porteuse de lumière entrée depuis une source de lumière (15) en deux ondes porteuses, les moduler optiquement en utilisant les deux signaux combinés, et combiner ces deux ondes porteuses pour constituer le signal de sortie.Utilisation : systèmes de transmission optique à longue portée.
Description
La présente invention concerne un dispositif modulateur optique pour moduler en intensité/phase un signal optique dans un mode par lots par commande d'un signal électrique de modulation de phase et d'un signal électrique de modulation d'intensité.
Dans les dispositifs modulateurs optiques classiques, on a utilisé un système de modulation directe dans lequel un laser à semi-conducteur est modulé par le courant de commande pour produire un signal d'intensité optique directement proportionnelle au signal électrique.
Toutefois, dans les systèmes de transmission optique à grande distance/large bande, capables de transmettre des signaux optiques sur plusieurs milliers de km à une vitesse de transmission de plusieurs Gbp ou supérieure, les formes d'ondes de modulation optique sont largement déformées en raison du phénomène de piaulement et de la dispersion de longueur d'onde et de la caractéristique non-linéaire du chemin de transmission, de sorte que la capacité de transmission résultante est limitée. Dans ce phénomène de piaulement, la longueur d'onde de la lumière est modifiée pendant la modulation directe.
D'autre part, puisque le phénomène de piaulement est très faible et que la plage fonctionnelle supérieure à 10
GHz peut être relativement simplement obtenue dans le système de modulation externe, ce système de modulation externe commence à être appliqué à des systèmes de communication optique à grande capacité. De plus, pour minimiser la dégradation des formes d'ondes de lumière, après que les signaux de lumière ont été transférés sur de grandes distances, une modulation de phase optique est volontairement superposée à la modulation d'intensité optique.
GHz peut être relativement simplement obtenue dans le système de modulation externe, ce système de modulation externe commence à être appliqué à des systèmes de communication optique à grande capacité. De plus, pour minimiser la dégradation des formes d'ondes de lumière, après que les signaux de lumière ont été transférés sur de grandes distances, une modulation de phase optique est volontairement superposée à la modulation d'intensité optique.
Comme modulateur externe typique, un modulateur optique du type de MachZehnder au niobate de lithium < LiNbO3) (appelé ci-après "modulateur optique du type LN
MZ") est connu.
MZ") est connu.
Un modulateur optique du type LN-MZ est actionné comme suit. Un signal optique d'entrée est séparé en deux signaux optiques à l'intérieur de ce modulateur optique du type LN-MZ. Pendant qu'une région de modulation de phase est créée dans les deux ou dans l'un ou l'autre des signaux optiques séparés, la phase de lumière à transmettre est modifiée et après cela, les signaux optiques de phase modifiée sont de nouveau synthétisés entre eux. Puis, le signal optique synthétisé est délivré en sortie.
Un réglage de phase est effectué au moyen d'une modulation de phase par effet électro-optique. En fonction de la variation de phase dans la lumière dans la région de modulation optique, les conditions d'interférence de la lumière sont modifiées lorsque les signaux de lumière sont synthétisés entre eux à l'étape ultérieure et à la fois l'intensité et la phase de la lumière peuvent être modulées. Dans le cas où des modulations de phase sont prévues dans les deux des deux chemins de branches (deux électrodes) , à la fois l'intensité et la phase de la lumière de sortie peuvent être arbitrairement modifiées.
Une description va maintenant être faite des opérations d'un modulateur optique du type LN-MZ ayant deux électrodes. En supposant maintenant que le champ électrique de lumière d'entrée soit Ei(t) ; la force de champ soit A ; les signaux de modulation appliqués en entrée sur les électrodes d'une région de réglage de phase soient Sl(t) et S2(t) ; les tensions de polarisation en courant continu appliquées aux électrodes dans les chemins de branches respectifs soient Vbl et
Vb2 ; et la vitesse angulaire de la lumière soit "X", le champ électrique Eo(t) après que les signaux de lumière sont associés entre eux est exprimé par la formule (1) suivante
Ei(t) = A.exp(i.#.t)
Eo(t) = A.exp(i.(o.t+a)).Cexp(i.P.(Sl(t)+Vbl)) +exp{i.ss.(S2(t)+Vb2)}]/2
= [exp{i.ss.(S1(t)+Vb1)}+exp{i.ss.(S2(t)+Vb2)}]/2 .Ei(t).exp(ia) (1)
Dans cette formule (1), le symbole "a" représente la quantité de variation de phase fixe dans la région de modulation de phase ; et le symbole "ss" représente la sensibilité de la modulation de phase par rapport au signal d'entrée. Il est supposé que "a" et "ss" dans chacune des régions de réglage de phase séparées en 2 sont égaux entre eux. Le symbole "exp(ia)" représente également un retard de phase fixe d'un modulateur et c'est une constante.
Vb2 ; et la vitesse angulaire de la lumière soit "X", le champ électrique Eo(t) après que les signaux de lumière sont associés entre eux est exprimé par la formule (1) suivante
Ei(t) = A.exp(i.#.t)
Eo(t) = A.exp(i.(o.t+a)).Cexp(i.P.(Sl(t)+Vbl)) +exp{i.ss.(S2(t)+Vb2)}]/2
= [exp{i.ss.(S1(t)+Vb1)}+exp{i.ss.(S2(t)+Vb2)}]/2 .Ei(t).exp(ia) (1)
Dans cette formule (1), le symbole "a" représente la quantité de variation de phase fixe dans la région de modulation de phase ; et le symbole "ss" représente la sensibilité de la modulation de phase par rapport au signal d'entrée. Il est supposé que "a" et "ss" dans chacune des régions de réglage de phase séparées en 2 sont égaux entre eux. Le symbole "exp(ia)" représente également un retard de phase fixe d'un modulateur et c'est une constante.
Lorsque maintenant, les signaux de modulation S1 et S2 sont définis par la formule (2) suivante, le champ électrique Eo(t) peut être résumé par la formule (3) suivante
S1 (t) = P(t) + S2(t) = P(t) - A(t) (2)
Eo(t) = exp{i.ss.(P(t)+(Vb1+Vb2)/2)}.cos (ss. (A(t)+(Vb1- Vb2)/2)). Ei (t) . exp (ia) (3)
Le premier élément du côté droit de la formule (3) décrite ci-dessus indique un élément destiné à représenter une composante de modulation de phase par
P(t) et le deuxième élément du côté droit de celle-ci est un élément représentant la composante de modulation d'intensité par A(t). On peut voir que l'opération de modulation de phase et l'opération de modulation d'intensité sont exécutées indépendamment par P(t) et
A(t).
S1 (t) = P(t) + S2(t) = P(t) - A(t) (2)
Eo(t) = exp{i.ss.(P(t)+(Vb1+Vb2)/2)}.cos (ss. (A(t)+(Vb1- Vb2)/2)). Ei (t) . exp (ia) (3)
Le premier élément du côté droit de la formule (3) décrite ci-dessus indique un élément destiné à représenter une composante de modulation de phase par
P(t) et le deuxième élément du côté droit de celle-ci est un élément représentant la composante de modulation d'intensité par A(t). On peut voir que l'opération de modulation de phase et l'opération de modulation d'intensité sont exécutées indépendamment par P(t) et
A(t).
Comme expliqué précédemment, si le modulateur optique du type LN-MZ à 2 électrodes est utilisé, à la fois l'opération de modulation de phase et l'opération de modulation d'intensité peuvent être simultanément effectuées. Pour effectuer une modulation de phase arbitraire et une modulation d'intensité arbitraire, un convertisseur de signal est requis, pouvant convertir le signal de modulation de phase P(t) et le signal de modulation d'intensité A(t) en un signal électrique Sl (t) et un signal électrique S2(t), qui sont appliqués à un modulateur optique.
Comme tels moyens convertisseurs de signaux par exemple, des moyens convertisseurs de signaux sont décrits dans "IEEE Journal of Selected Topics in Quantum
Electronics", Vol. 2, No. 2, JUIN 1996, P300-P310, "Pulse Generation for Soliton Systems Using Lithium Niobate
Modulators".
Electronics", Vol. 2, No. 2, JUIN 1996, P300-P310, "Pulse Generation for Soliton Systems Using Lithium Niobate
Modulators".
La figure 3 est un dessin synoptique schématique dans lequel le schéma structurel des moyens convertisseurs de signaux décrits dans le document de référence décrit cidessus est modifié. Sur la figure 3, le numéro de référence 1 représente un modulateur optique du type LN
MZ à 2 électrodes, les numéros de référence 2 et 3 indiquent des séparateurs à 3 dB destinés à séparer un signal électrique en deux signaux électriques et les numéros de référence 4 et 5 représentent des déphaseurs destinés à régler la phase d'un signal électrique. Les numéros de référence 6 et 7 indiquent des combineurs destinés à associer deux signaux électriques entre eux, les numéros de référence 8 et 9 sont des dispositifs de terminaison destinés à terminer un signal électrique de façon à empêcher ce signal électrique d'être réfléchi et le numéro de référence 15 représente une source de lumière destinée à délivrer en sortie une lumière ayant une intensité constante pour être appliquée en entrée dans le modulateur optique 1. Dans un but d'explications simples, il est supposé que la longueur retardée de chacune des lignes de connexion est de 0 et que la perte de chacun des blocs est de 0.
MZ à 2 électrodes, les numéros de référence 2 et 3 indiquent des séparateurs à 3 dB destinés à séparer un signal électrique en deux signaux électriques et les numéros de référence 4 et 5 représentent des déphaseurs destinés à régler la phase d'un signal électrique. Les numéros de référence 6 et 7 indiquent des combineurs destinés à associer deux signaux électriques entre eux, les numéros de référence 8 et 9 sont des dispositifs de terminaison destinés à terminer un signal électrique de façon à empêcher ce signal électrique d'être réfléchi et le numéro de référence 15 représente une source de lumière destinée à délivrer en sortie une lumière ayant une intensité constante pour être appliquée en entrée dans le modulateur optique 1. Dans un but d'explications simples, il est supposé que la longueur retardée de chacune des lignes de connexion est de 0 et que la perte de chacun des blocs est de 0.
Le fonctionnement va ensuite être expliqué. Ces moyens convertisseurs de signaux du document de référence décrit ci-dessus sont orientés vers une opération de conversion de signaux telle qu'à la fois l'opération de modulation de phase directement proportionnelle à P'(t) et l'opération de modulation d'intensité directement proportionnelle à cos{KA' (t) (le symbole "K" étant constant), soient simultanément effectuées en utilisant le signal de modulation de phase P'(t) et le signal de modulation d'intensité A'(t).
L'amplitude de tension du signal de modulation d'intensité A'(t) appliqué à l'entrée du séparateur à 3 dB 2 est atténuée à 21/2 et le signal de modulation d'intensité atténué A'(t) est séparé en deux ensembles de signaux de modulation d'intensité en phase par rapport au signal de modulation d'intensité appliqué en entrée, devenant 21,2.A' (t) . Dans un chemin, ce signal de modulation d'intensité est retardé de la phase de "z" par le déphaseur 4, de sorte qu'un signal de -2-1/2.A'(t) est appliqué à l'entrée du combineur 6. Dans l'autre chemin, ce signal de 2-l/2.A'(t) est appliqué à l'entrée du combineur 7.
D'autre part, de façon similaire, l'amplitude de tension du signal de modulation de phase P'(t) appliqué à l'entrée du séparateur à 3 dB 3 est atténuée à 2-1/2 et le signal de modulation de phase atténué P'(t) est séparé en deux ensembles de signaux de modulation d'intensité en phase par rapport au signal de modulation d'intensité appliqué en entrée, devenant 21,2.P' (t) Dans un chemin, ce signal de modulation de phase de 2-1/2.P'(t) est directement appliqué à l'entrée du combineur 6. Dans le déphaseur 5 de l'autre chemin, la fluctuation de phase est réglée (c'est-à-dire que la variation de phase est mise à 0), de sorte qu'un signal de -212.P' (t) est appliqué à l'entrée du combineur 7.
Puisque les valeurs de tension des deux ensembles des signaux d'entrée dont les amplitudes ont été atténuées à 2-1/2 et après cela additionnées entre elles sont délivrées en sortie depuis les combineurs 6 et 7, le signal de sortie Sl(t) provenant du combineur 6 et le signal de sortie S2 (t) provenant du combineur 7 sont exprimés par les formules suivantes (4) et (5) sl(t) = 1/2. A' (t)+1/2. P' (t) (4), S2 (t) = -1/2.A' (t)+1/2.P' (t) (5).
En prêtant attention à cette conversion de A'(t) et
P' (t) en Sl(t) et S2(t) dans les formules décrites cidessus, on peut voir que l'amplitude de la tension appliquée à l'entrée du séparateur est atténuée de 1/2(=6dB) au point de sortie du combineur.
P' (t) en Sl(t) et S2(t) dans les formules décrites cidessus, on peut voir que l'amplitude de la tension appliquée à l'entrée du séparateur est atténuée de 1/2(=6dB) au point de sortie du combineur.
L'art antérieur décrit ci-dessus présente une technique telle que les signaux électriques 51 (t) et S2 ( t ) qui sont appliqués aux deux électrodes du modulateur optique 1 sont produits à partir du signal de modulation de phase P'(t) et du signal de modulation d'intensité A'(t) en utilisant le séparateur à 3 dB, le déphaseur et le combineur, lorsque, à la fois l'opération de modulation de phase et l'opération de modulation d'intensité sont simultanément effectuées par le modulateur optique du type LN-MZ à 2 électrodes.
Toutefois, puisque des pertes apparaissant dans les séparateurs à 3 dB et les combineurs sont de -3 dB (la quantité totale de pertes est de -6 dB, c'est-à-dire la moitié de la tension), un amplificateur ayant un grand gain de sortie est requis. D'autre part, pour un amplificateur à large bande de puissance de sortie élevée pouvant fonctionner dans des communications optiques à grande vitesse à des fréquences supérieures à plusieurs
GHz, lorsque la puissance de sortie de cet amplificateur est augmentée, il apparaît divers problèmes concernant la dissipation thermique, le coût et la fiabilité de cet amplificateur à large bande de puissance de sortie élevée. En conséquence, il est très important de diminuer le niveau de sortie de cet amplificateur.
GHz, lorsque la puissance de sortie de cet amplificateur est augmentée, il apparaît divers problèmes concernant la dissipation thermique, le coût et la fiabilité de cet amplificateur à large bande de puissance de sortie élevée. En conséquence, il est très important de diminuer le niveau de sortie de cet amplificateur.
De plus, puisque le nombre total de composants constituant les séparateurs à 3 dB et les combineurs est très grand, l'échelle de conditionnement de ceux-ci est augmentée et en conséquence, un réglage est requis de la longueur de connexion de ces composants. Dans le cas où comme déphaseur pour régler la phase d'un signal électrique de haute fréquence, une ligne à retard variable est utilisée dans laquelle on fait varier la longueur d'une ligne coaxiale, la quantité de variation de phase provoquée par la modification de cette longueur coaxiale devient différente, en fonction de la fréquence.
En conséquence, il existe un inconvénient tel que la valeur de déphasage du déphaseur doit être de nouveau réglée par rapport à chacune des fréquences de fonctionnement lorsque la modulation d'onde sinusoïdale est effectuée.
En supposant maintenant que l'opération de modulation d'intensité soit effectuée par une onde ayant une pluralité de composantes de fréquence différente d'une onde sinusoldale, puisque le déphasage de "z" doit être appliqué à toutes les composantes de fréquence, le déphaseur ne peut pas être constitué en utilisant la ligne à retard variable. En conséquence, des moyens de déphasage tels qu'un circuit hybride à 1800 sont requis, par lequel un déphasage de 1800 peut être effectué sur l'ensemble des fréquences situées à l'intérieur de la bande d'un signal.
La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes expliqués ci-dessus et en conséquence, a pour but de fournir un dispositif modulateur optique capable d'associer un signal de modulation d'intensité avec un signal de modulation de phase en utilisant une structure simple avec de faibles pertes pour produire enfin un signal de commande qui commande de manière convenable un dispositif modulateur optique.
Un dispositif modulateur optique selon un premier aspect de la présente invention est caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens de séparation/ combinaison destinés à séparer un signal de modulation d'intensité électrique appliqué à l'entrée d'une première borne d'entrée en un premier signal électrique en phase avec ledit signal de modulation d'intensité et également un deuxième signal électrique en opposition de phase avec celui-ci ; séparer un signal de modulation de phase électrique appliqué à l'entrée d'une deuxième borne d'entrée en un troisième signal électrique en phase avec ledit signal de modulation de phase et également un quatrième signal électrique en phase avec celui-ci associer ledit premier signal électrique audit quatrième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un premier signal combiné ; et associer ledit deuxième signal électrique audit troisième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un deuxième signal combiné ; et des moyens modulateurs optiques destinés à séparer l'onde porteuse de lumière entrée provenant d'une source de lumière en deux ondes porteuses de lumière moduler optiquement en phase les deux ensembles d'ondes porteuses de lumière séparées en utilisant ledit premier signal combiné et ledit deuxième signal combiné provenant desdits moyens de séparation/combinaison ; et associer lesdites deux ondes porteuses de lumière ci-dessus modulées en phase en une sortie de signal de modulation optique.
Un dispositif modulateur optique selon un deuxième aspect de la présente invention, est également caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens de séparation/combinaison destinés à séparer un signal de modulation d'intensité électrique appliqué à l'entrée d'une première borne d'entrée en un premier signal électrique en phase avec ledit signal de modulation d'intensité et également un deuxième signal électrique ayant un déphasage de 90 degrés avec celui-ci ; séparer un signal de modulation de phase électrique appliqué à l'entrée d'une deuxième borne d'entrée en un troisième signal électrique en phase avec ledit signal de modulation de phase et également un quatrième signal électrique ayant un déphasage de -90 degrés avec celuici ; associer ledit premier signal électrique audit quatrième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un premier signal combiné ; et associer ledit deuxième signal électrique audit troisième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un deuxième signal combiné ; des moyens de décalage destinés à décaler la phase dudit deuxième signal combiné provenant desdits moyens de séparation/combinaison de -90 degrés pour délivrer en sortie le deuxième signal combiné déphasé comme troisième signal combiné ; et des moyens modulateurs optiques destinés à séparer l'onde porteuse de lumière provenant d'une source de lumière en deux ondes porteuses de lumière ; moduler optiquement en phase lesdits deux ensembles d'ondes porteuses de lumière séparées en utilisant ledit premier signal combiné provenant desdits moyens de séparation/combinaison ainsi que ledit troisième signal combiné provenant desdits moyens de décalage ; et associer lesdites deux ondes porteuses de lumière ci-dessus modulées en phase en une sortie de signal de modulation optique.
Pour une meilleure compréhension de la présente invention, il est fait référence à une description détaillée destinée à être lu conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 représente schématiquement un agencement de base d'un dispositif modulateur optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention
la figure 2 représente schématiquement un agencement de base d'un dispositif modulateur optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention et
la figure 3 est un dessin schématique destiné à montrer l'agencement de base du dispositif modulateur optique classique.
la figure 1 représente schématiquement un agencement de base d'un dispositif modulateur optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention
la figure 2 représente schématiquement un agencement de base d'un dispositif modulateur optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention et
la figure 3 est un dessin schématique destiné à montrer l'agencement de base du dispositif modulateur optique classique.
Selon le premier mode de réalisation, une opération de modulation d'intensité/de phase est effectuée selon un mode par lots en utilisant un circuit hybride à 180 degrés et un modulateur optique.
La figure 1 est un schéma structurel d'un dispositif modulateur optique selon ce mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 indique un modulateur optique du type LN-MZ à 2 électrodes, les numéros de référence 8 et 9 indiquent des dispositifs de terminaison destinés à terminer un signal optique de façon à empêcher des réflexions de signaux électriques et le numéro de référence 15 représente une source de lumière destinée à délivrer en sortie de la lumière ayant une intensité constante au modulateur optique 1.
De plus, sur ce dessin, le numéro de référence 16 représente un circuit hybride à 180 degrés destiné à synthétiser un signal de modulation d'intensité et un signal de modulation de phase pour délivrer en sortie un signal synthétisé. Le numéro de référence 17 représente un T de polarisation destiné à appliquer une tension de polarisation au modulateur optique 1. Le numéro de référence 18 est un photocoupleur destiné à séparer une portion d'un signal optique pour surveiller le signal optique délivré en sortie par le modulateur optique 1.
Les numéros de référence 19 et 20 indiquent des condensateurs utilisés pour couper la composante de tension en courant continu. Le numéro de référence 24 est un circuit de commande de polarisation destiné à produire une tension de polarisation convenable en surveillant la sortie optique modulée pour appliquer cette tension de polarisation convenable au T de polarisation 17.
Le fonctionnement du modulateur optique va ensuite être expliqué. Le but de ce modulateur optique selon ce mode de réalisation 1 consiste à effectuer une modulation de phase directement proportionnelle à P" (t) et une modulation d'intensité directement proportionnelle à cos(KA"(t)) (le symbole K étant constant) en même temps, en utilisant un signal de modulation de phase P"(t) et un signal de modulation d'intensité A"(t).
Le circuit hybride à 180 degrés 16 est un circuit passif à 2 entrées/2 sorties. Dans le cas idéal où aucune perte en excès n'est considérée, la formule relationnelle entre le signal d'entrée Inl(t), le signal d'entrée In2(t), le signal de sortie Outl(t) et le signal de sortie Out2 (t) , est exprimée par la formule (6) suivante
Outl(t) = 1/42.Inl(t)+1/42.In2(t)
Out2(t) = -l/2.Inl(t)+l/42.In2(t) (6)
En d'autres termes, le signal d'entrée Inl(t) est séparé en un signal 212Inl(t) en phase avec le signal d'entrée et un autre signal -21,2Inl(t) en opposition de phase avec celui-ci par le circuit hybride à 180 degrés 16. Le signal d'entrée In2(t) est séparé en un signal 2 İn2(t) en phase avec le signal d'entrée In2(t) et un signal 212In2(t) en phase avec celui-ci par le circuit hybride à 180 degrés 16.
Outl(t) = 1/42.Inl(t)+1/42.In2(t)
Out2(t) = -l/2.Inl(t)+l/42.In2(t) (6)
En d'autres termes, le signal d'entrée Inl(t) est séparé en un signal 212Inl(t) en phase avec le signal d'entrée et un autre signal -21,2Inl(t) en opposition de phase avec celui-ci par le circuit hybride à 180 degrés 16. Le signal d'entrée In2(t) est séparé en un signal 2 İn2(t) en phase avec le signal d'entrée In2(t) et un signal 212In2(t) en phase avec celui-ci par le circuit hybride à 180 degrés 16.
Puis, le signal de sortie Outl(t) est délivré en sortie par synthèse du signal 2~1/2Inl(t) en phase avec le signal 21,21n2(t) en phase et le signal de sortie Out2(t) est délivré en sortie par synthèse du signal -21121n1(t) en opposition de phase avec le signal 2-1/2In2(t) en phase par le circuit hybride à 180 degrés 16.
Un tel circuit hybride à 180 degrés 16 pour séparer/associer les signaux est facilement disponible dans le commerce sous la forme d'un circuit hybride à 180 degrés ayant peu de pertes en excès ainsi qu'une large plage de fréquences de fonctionnement (par exemple, de plusieurs GHz à 20 GHz).
Lorsque le signal de modulation d'intensité A"(t) est appliqué en entrée dans Inl(t) du circuit hybride à 180 degrés 16 et que le signal de modulation de phase P"(t) est appliqué en entrée dans 1n2 (t), le signal de sortie
Outl(t) et le signal de sortie Out2(t) sont exprimés par la formule (7) suivante
Outl(t) = 1/#2.A"(t)+1/#2.P"(t) Out2(t) = -1/42 2.A"(t)+1/ 2.P"(t) (7)
Lorsque ces signaux de sortie Outl(t) et Out2(t) sont appliqués en entrée par l'intermédiaire des condensateurs 19 et 20 dans le modulateur optique 1 en tant que signaux de commande Sl (t) et S2(t) en conservant les mêmes longueurs de connexions électriques, ce modulateur optique 1 sépare une onde porteuse de lumière provenant de la source de lumière 5 en deux ondes de lumière et module optiquement ces deux ondes de lumière séparées sur la base des signaux de commande Sl(t) et S2(t). après cela, ce modulateur optique 1 associe deux ensembles des ondes porteuses de lumière modulées de manière à délivrer ainsi en sortie un signal de modulation optique qui est modulé en intensité par le signal de modulation d'intensité 21/2 A" (t) et un autre signal de modulation optique qui est modulé en phase par le signal de modulation de phase 2-1/2.P"(t).
Outl(t) et le signal de sortie Out2(t) sont exprimés par la formule (7) suivante
Outl(t) = 1/#2.A"(t)+1/#2.P"(t) Out2(t) = -1/42 2.A"(t)+1/ 2.P"(t) (7)
Lorsque ces signaux de sortie Outl(t) et Out2(t) sont appliqués en entrée par l'intermédiaire des condensateurs 19 et 20 dans le modulateur optique 1 en tant que signaux de commande Sl (t) et S2(t) en conservant les mêmes longueurs de connexions électriques, ce modulateur optique 1 sépare une onde porteuse de lumière provenant de la source de lumière 5 en deux ondes de lumière et module optiquement ces deux ondes de lumière séparées sur la base des signaux de commande Sl(t) et S2(t). après cela, ce modulateur optique 1 associe deux ensembles des ondes porteuses de lumière modulées de manière à délivrer ainsi en sortie un signal de modulation optique qui est modulé en intensité par le signal de modulation d'intensité 21/2 A" (t) et un autre signal de modulation optique qui est modulé en phase par le signal de modulation de phase 2-1/2.P"(t).
En prêtant maintenant attention au fait que le signal de modulation de phase P"(t) et le signal de modulation d'intensité A" (t) sont convertis en les signaux de commande Sl(t) et S2(t), les amplitudes des signaux appliqués en entrée au circuit hybride à 180 degrés 16 sont atténuées de 2-1/2(=3 dB) au point de sortie. Cette perte est inférieure à la perte (à savoir, -6 dB) du modulateur optique classique de 3 dB.
Les signaux de modulation S1 et S2 sont respectivement terminés dans les dispositifs de terminaison 8 et 9 et en conséquence, ne sont pas réfléchis. Les tensions de polarisation sont appliquées depuis les bornes de sortie du modulateur optique 1 vers les électrodes respectives du modulateur optique 1. Une tension provenant du circuit de commande de polarisation 24 est appliquée par l'intermédiaire du T de polarisation 17 à une électrode du modulateur optique 1 et un potentiel GND est appliqué par l'intermédiaire du dispositif de terminaison 9 à son autre électrode. Ces tensions de polarisation sont isolées de ses portions précédentes par les condensateurs 19 et 20.
Il faut remarquer que comme signal optique appliqué en entrée depuis la source de lumière 15 dans le modulateur optique 1, soit une lumière directe (lumière non-modulée), soit un signal optique sur lequel des données ont été modulées, le signal optique appliqué en entrée dans le modulateur optique 1 est superposé par la modulation d'intensité et la modulation de phase en utilisant les signaux de commande Sl(t) et S2 (t) et les signaux modulés en intensité/phase sont ensuite délivrés en sortie. Puisque l'onde de signal modulé en intensité varie fortement en fonction des tensions de polarisation appliquées aux électrodes respectives, il est requis que les tensions de polarisation soient optimisées. Une portion du signal optique délivré en sortie par le modulateur optique 1 est séparée par le photocoupleur 18 et le signal optique séparé est surveillé par le circuit de commande de polarisation 24.
Le circuit de commande de polarisation 24 peut produire des valeurs de tensions de polarisation optimales d'une manière telle que, par exemple, la tension de polarisation varie à basse fréquence avec une amplitude très faible et l'intensité de crête de la lumière non-modulée qui varie en réponse à la tension de polarisation variable est surveillée de manière à détecter une relation de phase entre la variation de polarisation et la variation de l'intensité de crête.
En d'autres termes, dans ce premier mode de réalisation, puisque le signal de modulation d'intensité et le signal de modulation de phase sont appliqués en entrée par l'intermédiaire des bornes d'entrée fournies séparément dans le modulateur optique, le signal d'entrée optique peut être modulé en intensité/phase selon un mode par lots.
Comme décrit précédemment, le procédé classique utilisant le séparateur à 3 dB, le déphaseur et le combineur comporte les pertes de -6 dB lorsque les signaux d'entrée/sortie sont convertis. Par comparaison avec ce procédé classique, puisque les moyens de séparation/combinaison du circuit hybride à 180 degrés 16 sont utilisés et ainsi le signal d'entrée/sortie peut être converti avec la perte de 3 dB, la modulation équivalente à l'art antérieur peut être effectuée simplement en utilisant un plus petit signal d'entrée que celui de l'art antérieur. En conséquence, la sortie d'un amplificateur électrique utilisé lorsqu'un signal d'entrée est produit peut être atténuée, de sorte que la consommation en puissance et le coût du modulateur optique peuvent être réduits et la fiabilité de ce modulateur optique peut être améliorée.
Puisque la fonction de séparation/combinaison classique pour le signal, qui est réalisée en utilisant deux ensembles des séparateurs à 3 dB, deux ensembles des déphaseurs et deux ensembles des combineurs, est remplacée par un ensemble unique constitué du circuit hybride à 180 degrés 16 expliqué ci-dessus, l'échelle de conditionnement de cette fonction de séparation/combinaison peut également être rendue petite et un réglage de la longueur de connexion n'est pas nécessaire.
De plus, puisque la relation de phase entre le signal d'entrée et le signal de sortie par rapport à l'ensemble des fréquences peut être maintenue dans la bande de fonctionnement du circuit hybride à 180 degrés 16, les caractéristiques de modulation souhaitables par rapport au signal ayant une pluralité de composantes de fréquence peuvent être obtenues. En ce qui concerne ce signal ayant une composante de fréquence unique, lorsque la fréquence de fonctionnement est modifiée, il est inutile de modifier l'agencement du dispositif.
Selon le deuxième mode de réalisation, une opération de modulation d'intensité/de phase est effectuée selon un mode par lots en utilisant un circuit hybride à 90 degrés et un modulateur optique.
La figure 2 est un schéma structurel d'un dispositif modulateur optique selon ce mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 2, le numéro de référence 22 indique un circuit hybride à 90 degrés destiné à associer un signal de modulation d'intensité avec un signal de modulation de phase pour délivrer en sortie un signal synthétisé. Le numéro de référence 23 est un déphaseur destiné à appliquer un déphasage de 90 degrés à un signal. Puisque les autres composants optiques sont similaires à ceux de la figure 1, leur explication est omise.
Le fonctionnement du modulateur optique va ensuite être expliqué. Le but de ce modulateur optique selon ce mode de réalisation 2 consiste à effectuer une modulation de phase directement proportionnelle à i.P"(t) et une modulation d'intensité directement proportionnelle à cos(KA"(t)) (le symbole K étant constant) en même temps, en utilisant un signal de modulation de phase P"(t) et un signal de modulation d'intensité A"(t). I1 faut remarquer que le symbole "i" indique un nombre imaginaire et implique une phase (déphasage) de -90 degrés.
Le circuit hybride à 90 degrés 22 est un circuit passif à 2 entrées/2 sorties. Dans le cas idéal où aucune perte en excès n'est considérée, la formule relationnelle entre le signal d'entrée Inl(t), le signal d'entrée In2(t), le signal de sortie Outl(t) et le signal de sortie Out2(t), est exprimée par la formule (8) suivante
Outl(t) = l/42.Inl(t)-i/42.1n2(t)
Out2(t) = -i/42.Inl(t)+1/42.In2(t) (8)
En d'autres termes, le signal d'entrée Inl(t) est séparé en un signal 21/2Inl(t) en phase avec le signal d'entrée et un autre signal (-i)212Inl(t) déphasé de 90 degrés avec celui-ci par le circuit hybride à 90 degrés 22. Le signal d'entrée In2(t) est séparé en un signal ( i)212In2(t) déphasé de -90 degrés avec celui-ci et un signal 21/21n2(t) en phase avec celui-ci par le circuit hybride à
Outl(t) = l/42.A" (t)±i/42.P" (t)
Out2(t) = -i/i2.A"(t)+1/42.P'(t) (9)
Lorsque le signal de sortie Out2(t) est appliqué en entrée dans le déphaseur 23 pour produire le déphasage de -90 degrés, le signal de sortie Out3(t) de ce déphaseur 23 est exprimé par la formule (10) suivante
Out3(t) = i.{- 2.A"(t)+1/62.P"(t)}
= 1/42.A" (t)+i/42.P" (t) (10)
Le déphaseur 23 peut être réalisé en utilisant un tel déphaseur, pouvant fonctionner dans une large plage de fréquences ou un autre déphaseur, de façon que lorsque ce déphaseur peut être actionné seulement sur une fréquence unique, une certaine longueur de ligne de connexion de celui-ci soit simplement rendue plus longue de 1/4 de longueur d'onde.
Outl(t) = l/42.Inl(t)-i/42.1n2(t)
Out2(t) = -i/42.Inl(t)+1/42.In2(t) (8)
En d'autres termes, le signal d'entrée Inl(t) est séparé en un signal 21/2Inl(t) en phase avec le signal d'entrée et un autre signal (-i)212Inl(t) déphasé de 90 degrés avec celui-ci par le circuit hybride à 90 degrés 22. Le signal d'entrée In2(t) est séparé en un signal ( i)212In2(t) déphasé de -90 degrés avec celui-ci et un signal 21/21n2(t) en phase avec celui-ci par le circuit hybride à
Outl(t) = l/42.A" (t)±i/42.P" (t)
Out2(t) = -i/i2.A"(t)+1/42.P'(t) (9)
Lorsque le signal de sortie Out2(t) est appliqué en entrée dans le déphaseur 23 pour produire le déphasage de -90 degrés, le signal de sortie Out3(t) de ce déphaseur 23 est exprimé par la formule (10) suivante
Out3(t) = i.{- 2.A"(t)+1/62.P"(t)}
= 1/42.A" (t)+i/42.P" (t) (10)
Le déphaseur 23 peut être réalisé en utilisant un tel déphaseur, pouvant fonctionner dans une large plage de fréquences ou un autre déphaseur, de façon que lorsque ce déphaseur peut être actionné seulement sur une fréquence unique, une certaine longueur de ligne de connexion de celui-ci soit simplement rendue plus longue de 1/4 de longueur d'onde.
Dans le cas où à la fois le signal de modulation d'intensité et le signal de modulation de phase sont faits d'une fréquence unique et que le déphaseur 23 est également agencé sous la forme d'une ligne à retard variable, ce déphaseur 23 peut être actionné sur diverses fréquences de fonctionnement en modifiant la longueur de retard de la ligne à retard variable à 1/4 de longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement.
Lorsque ces signaux de sortie Outl(t) et Out3(t) sont appliqués en entrée par l'intermédiaire des condensateurs 19 et 20 dans le modulateur optique 1 en tant que signaux de commande Sl(t) et S2 (t) en conservant les mêmes longueurs de connexions électriques, ce modulateur optique 1 sépare une onde porteuse de lumière provenant de la source de lumière 15 en deux ondes de lumière et module optiquement ces deux ondes de lumière séparées sur la base des signaux de commande Sl(t) et S2 (t) . Après cela, ce modulateur optique 1 associe deux ensembles des ondes porteuses de lumière modulées de manière à délivrer ainsi en sortie un signal de modulation optique qui est modulé en intensité par le signal de modulation d'intensité 21/2.A" (t) et un autre signal de modulation optique qui est modulé en phase par le signal de modulation de phase 2-1/2.P" (t)
En prêtant maintenant attention au fait que le signal de modulation de phase P"(t) et le signal de modulation d'intensité A"(t) sont convertis en les signaux de commande Sl(t) et S2(t), on trouve que les amplitudes des signaux appliqués en entrée au circuit hybride à 90 degrés 22 sont atténuées de 2-1/2(=3 dB) au point de sortie. Cette perte est inférieure à la perte (à savoir, -6 dB) du modulateur optique classique de 3 dB. Il faut comprendre que les applications de tensions de polarisation et les commandes de ces tensions de polarisation dans ce mode de réalisation 2 sont similaires à celles du mode de réalisation 1.
En prêtant maintenant attention au fait que le signal de modulation de phase P"(t) et le signal de modulation d'intensité A"(t) sont convertis en les signaux de commande Sl(t) et S2(t), on trouve que les amplitudes des signaux appliqués en entrée au circuit hybride à 90 degrés 22 sont atténuées de 2-1/2(=3 dB) au point de sortie. Cette perte est inférieure à la perte (à savoir, -6 dB) du modulateur optique classique de 3 dB. Il faut comprendre que les applications de tensions de polarisation et les commandes de ces tensions de polarisation dans ce mode de réalisation 2 sont similaires à celles du mode de réalisation 1.
En d'autres termes, dans ce mode de réalisation 2 de la présente invention, puisqu'un signal de modulation d'intensité et un signal de modulation de phase sont appliqués en entrée depuis les bornes d'entrée respectives, des modulations d'intensité et de phase peuvent être effectuées dans un mode par lots sur un signal optique.
Comme décrit précédemment, le procédé classique avec l'utilisation du séparateur à 3 dB, du déphaseur et du combineur subit la perte de -6 dB lorsque les signaux d'entrée/sortie sont convertis. Par comparaison avec ce procédé classique, puisque les moyens de séparation/association du circuit hybride à 90 degrés 22 sont utilisés et ainsi le signal d'entrée/sortie peut être converti avec la perte de -3 dB, une modulation équivalente à l'art antérieur peut être réalisée en utilisant simplement un plus petit signal d'entrée que celui de l'art antérieur. En conséquence, la sortie de l'amplificateur électrique utilisé lorsque le signal d'entrée est produit peut être atténuée de sorte que la consommation en puissance et le coût du modulateur optique peuvent être réduits et la fiabilité de ce modulateur optique peut être améliorée.
Puisque la fonction classique de séparation/association pour ce signal, qui est réalisée en utilisant deux ensembles des séparateurs à 3 dB, deux ensembles des déphaseurs et deux ensembles des combineurs, est remplacée par un ensemble unique constitué du circuit hybride à 90 degrés 16 expliqué cidessus et du déphaseur 23, l'échelle de conditionnement de la fonction de séparation/association peut également être rendue petite.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention.
Claims (10)
1. Dispositif modulateur optique caractérisé en ce qu'il comprend
des moyens de séparation/combinaison (16) destinés à séparer un signal de modulation d'intensité électrique appliqué à l'entrée d'une première borne d'entrée en un premier signal électrique en phase avec ledit signal de modulation d'intensité et également un deuxième signal électrique en opposition de phase avec celui-ci ; séparer un signal de modulation de phase électrique appliqué à l'entrée d'une deuxième borne d'entrée en un troisième signal électrique en phase avec ledit signal de modulation de phase et également un quatrième signal électrique en phase avec celui-ci ; associer ledit premier signal électrique audit quatrième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un premier signal combiné ; et associer ledit deuxième signal électrique audit troisième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un deuxième signal combiné ; et
des moyens modulateurs optiques (1) destinés à séparer l'onde porteuse de lumière provenant d'une source de lumière (15) en deux ondes porteuses de lumière moduler optiquement en phase les deux ensembles d'ondes porteuses de lumière séparées en utilisant ledit premier signal combiné et ledit deuxième signal combiné provenant desdits moyens de séparation/combinaison (16) ; et associer lesdites deux ondes porteuses de lumière cidessus modulées en phase en une sortie de signal de modulation optique.
2. Dispositif modulateur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que
lesdits moyens de séparation/combinaison (16) sont constitués d'un circuit hybride à 180 degrés ; et
lesdits moyens de modulation optique (1) sont constitués d'un modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes.
3. Dispositif modulateur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un circuit de commande de polarisation (24) destiné à produire une tension de polarisation convenable sur la base d'un signal de modulation optique surveillé ; et
un T de polarisation (17) destiné à appliquer ladite tension de polarisation produite audit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes.
4. Dispositif modulateur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un premier condensateur (19) destiné à couper la composante de tension en courant continu dudit premier signal combiné délivré en sortie depuis ledit circuit hybride à 180 degrés (16), pour délivrer le premier signal combiné sans composante de tension en courant continu audit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes ; et
un deuxième condensateur (20) destiné à couper une composante de tension en courant continu dudit deuxième signal combiné délivré en sortie depuis ledit circuit hybride à 180 degrés (16), pour délivrer le deuxième signal combiné sans composante de tension en courant continu audit modulateur optique du type LN-MZ à 2 électrodes.
5. Dispositif modulateur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un photocoupleur (18) destiné à séparer une portion du signal de modulation optique délivré en sortie depuis ledit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes, de façon à surveiller ledit signal de modulation optique.
6. Dispositif modulateur optique, caractérisé en ce qu'il comprend
des moyens de séparation/combinaison (22) destinés à séparer un signal de modulation d'intensité électrique appliqué à l'entrée d'une première borne d'entrée en un premier signal électrique en phase avec ledit signal de modulation d'intensité et également un deuxième signal électrique ayant un déphasage de 90 degrés avec celuici ; séparer un signal de modulation de phase électrique appliqué à l'entrée d'une deuxième borne d'entrée en un troisième signal électrique en phase avec ledit signal de modulation de phase et également un quatrième signal électrique ayant un déphasage de -90 degrés avec celuici ; associer ledit premier signal électrique audit quatrième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un premier signal combiné ; et associer ledit deuxième signal électrique audit troisième signal électrique de manière à délivrer ainsi en sortie un deuxième signal combiné
des moyens de décalage (23) destinés à décaler la phase dudit deuxième signal combiné provenant desdits moyens de séparation/combinaison (22) de -90 degrés pour délivrer en sortie le deuxième signal combiné déphasé comme troisième signal combiné ; et
des moyens modulateurs optiques (1) destinés à séparer l'onde porteuse de lumière provenant d'une source de lumière (15) en deux ondes porteuses de lumière moduler optiquement en phase les deux ensembles d'ondes porteuses de lumière séparées en utilisant ledit premier signal combiné provenant desdits moyens de séparation/ combinaison (22) ainsi que ledit troisième signal combiné provenant desdits moyens de décalage ; et associer lesdites deux ondes porteuses de lumière ci-dessus modulées en phase en une sortie de signal de modulation optique.
7. Dispositif modulateur optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que
lesdits moyens de séparation/combinaison (22) sont constitués d'un circuit hybride à 90 degrés
lesdits moyens de déphasage (23) sont constitués d'un déphaseur ; et
lesdits moyens de modulation optique (1) sont constitués d'un modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes.
8. Dispositif modulateur optique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un circuit de commande de polarisation (24) destiné à produire une tension de polarisation convenable sur la base d'un signal de modulation optique surveillé ; et
un T de polarisation (17) destiné à appliquer ladite tension de polarisation produite audit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes.
9. Dispositif modulateur optique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un premier condensateur (19) destiné à couper la composante de tension en courant continu dudit premier signal combiné délivré en sortie depuis ledit circuit hybride à 90 degrés (22), pour délivrer le premier signal combiné sans composante de tension en courant continu audit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes ; et
un deuxième condensateur (20) destiné à couper une composante de tension en courant continu dudit troisième signal combiné délivré en sortie depuis ledit déphaseur (23), pour délivrer le troisième signal combiné sans composante de tension en courant continu audit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes.
10. Dispositif modulateur optique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
un photocoupleur (18) destiné à séparer une portion du signal de modulation optique délivré en sortie depuis ledit modulateur optique du type LN-MZ à plusieurs électrodes, de façon à surveiller ledit signal de modulation optique.
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- 1998-07-31 FR FR9809888A patent/FR2767202B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Title |
|---|
| SIEBEN M ET AL: "10GBIT/S OPTICAL SINGLE SIDEBAND SYSTEM", ELECTRONICS LETTERS,GB,IEE STEVENAGE, vol. 33, no. 11, 22 May 1997 (1997-05-22), pages 971 - 973, XP000727021, ISSN: 0013-5194 * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6028695A (en) | 2000-02-22 |
| JPH1152313A (ja) | 1999-02-26 |
| FR2767202B1 (fr) | 2002-02-01 |
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