FR2776441A1 - Dispositif d'amplification optique avec fonction d'egalisation du gain - Google Patents
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Abstract
Un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprend : un amplificateur à fibre optique recevant en entrée, un faisceau lumineux obtenu au moyen d'un multiplexage, par répartition en longueur d'onde, d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal et un égaliseur de gain recevant en entrée le faisceau lumineux de signal. L'égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et l'on ajuste le gain pour chaque faisceau de la pluralité de faisceaux lumineux de signal d'une façon telle que, lorsqu'on superpose le gain pour chaque signal de la pluralité des faisceaux lumineux de signal au gain pour chacun des faisceaux de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur à fibre optique, on annule la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal.
Description
DISPOSITIF D'AMPLIFICATION OPTIOUE AVEC FONCTION D'EGALISATION DU
GAIN
Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention
Un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention concerne un dispositif d'amplification optique comprenant un amplificateur optique pour amplifier optiquement et directement un faisceau lumineux d'un signal d'entrée. En particulier, la présente invention a trait à un dispositif d'amplification optique pour amplifier optiquement un signal WDM (un signal multiplexé par répartition en longueur d'onde) que l'on obtient à l'aide de faisceaux lumineux de signal multiplexés par répartition de longueur d'onde ayant une pluralité de longueurs d'onde différentes les unes des autres.
GAIN
Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention
Un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention concerne un dispositif d'amplification optique comprenant un amplificateur optique pour amplifier optiquement et directement un faisceau lumineux d'un signal d'entrée. En particulier, la présente invention a trait à un dispositif d'amplification optique pour amplifier optiquement un signal WDM (un signal multiplexé par répartition en longueur d'onde) que l'on obtient à l'aide de faisceaux lumineux de signal multiplexés par répartition de longueur d'onde ayant une pluralité de longueurs d'onde différentes les unes des autres.
2. Description de la technique apparentée
Dans un système de communication par fibre optique sur moyenne et longue distance, on emploie un amplificateur optique pour amplifier un faisceau lumineux de signal qui a été atténué à travers une fibre de ligne de transmission.
Dans un système de communication par fibre optique sur moyenne et longue distance, on emploie un amplificateur optique pour amplifier un faisceau lumineux de signal qui a été atténué à travers une fibre de ligne de transmission.
Comme amplificateur optique, on utilise largement un amplificateur à fibre optique pour amplifier directement un faisceau lumineux de signal avec une fibre optique dopée par une terre rare en tant que milieux d'amplification. De même, on emploie la fibre optique dopée par une terre rare comme milieu d'amplification de l'amplificateur à fibre optique. Dans ce contexte, un FDFA (un amplificateur à fibre dopée à l'erbium) est généralement connu qui emploie des éléments erbium comme dopant.
D'autre part, comme système pour augmenter la capacité de transmission sans établir davantage de lignes de transmission optique, on connaît généralement un système de transmission à multiplexage par répartition en longueur d'onde pour multiplexer par répartition en longueur d'onde une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres afin de transmettre optiquement le signal optique résultant. Dans ce système de transmission optique multiple à répartition de longueur d'onde, on peut également appliquer à celui-ci l'amplificateur à fibre optique susmentionné.
Toutefois, si l'on prévoit que les faisceaux lumineux de signal constituant le faisceau de lumière de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde soient amplifiés optiquement par l'amplificateur à fibre optique, la dispersion entre les gains des faisceaux lumineux de signal dues aux caractéristiques en longueur d'onde du gain de la fibre optique dopée à l'erbium, à savoir, la dégradation du profil plat des gains, devient un problème.
Ensuite, dans le but d'améliorer le profil plat du gain, on emploie un égaliseur de gain.
Pour l'égaliseur de gain classique, on emploie un composant optique passif ayant des caractéristiques de perte en longueur d'onde qui sont ajustées en vue de compenser les caractéristiques d'onde du gain de la fibre optique dopée à l'erbium. On réalise ce but d'une façon telle que dans le cas où le profil plat du gain ne peut pas être assuré en raison du fait que, par rapport au gain d'un faisceau lumineux de signal ayant une certaine longueur d'onde, le gain d'un faisceau lumineux de signal ayant une autre longueur d'onde est plus faible, on insère et on dispose un composant optique passif qui présente davantage de perte pour le premier faisceau lumineux de signal, afin d'ajuster le gain total.
Toutefois, si l'on prévoit d'assurer le profil plat du gain sur la base d'une telle construction, par exemple, dans le cas où l'amplificateur optique possède une caractéristique en longueur d'onde de gain de 5 dB entre les faisceaux lumineux de signal du faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde, on ne peut pas annuler parfaitement la différence de gain sauf si on y ajoute une perte d'au moins 5 dB. En conséquence, la perte nécessaire à l'égalisation devient importante et donc, finalement, on ne peut obtenir les caractéristiques de sortie optique nécessaires au dispositif d'amplification optique globale. En outre, un problème survient en ce que l'on augmente la dégradation due au bruit.
Résumé de l'invention
A la lumière de ce qui précède, un but d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain de la présente invention est de diminuer une différence de gain entre des faisceaux lumineux de signal même lorsque l'on amplifie optiquement, collectivement, une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, en uniformisant ainsi les niveaux de sortie optique entre les faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres qui sont contenues dans le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde et amplifié.
A la lumière de ce qui précède, un but d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain de la présente invention est de diminuer une différence de gain entre des faisceaux lumineux de signal même lorsque l'on amplifie optiquement, collectivement, une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, en uniformisant ainsi les niveaux de sortie optique entre les faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres qui sont contenues dans le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde et amplifié.
Pour résoudre les problèmes susmentionnés associés à la technique antérieure, la présente invention peut fournir un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, et pour produire le faisceau lumineux de signal amplifié contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, que l'on obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; et un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, le faisceau lumineux de signal amplifié en vue d'amplifier optiquement la pluralité des faisceaux lumineux de signal ainsi amplifiés en vue d'égaliser leur niveau de sortie optique, produisant ainsi les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés.
L'égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et on ajuste le gain de l'amplificateur optique à semi-conducteur, pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal, de telle façon que, lorsqu'on superpose le gain de l'amplificateur optique à semiconducteur, pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal, au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur à fibre optique, on annule la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal.
En outre, la présente invention peut fournir un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, et pour produire le faisceau lumineux de signal amplifié et égalisé contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, que l'on obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; et un amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés en vue d'amplifier optiquement les faisceaux lumineux de signal égalisés et amplifiés ainsi appliqués en entrée à celui-ci, afin de produire les faisceaux lumineux de signal amplifiés.
L'égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et on ajuste le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur optique à semi-conducteur, de telle façon que, lorsqu'on superpose le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur optique à semi-conducteur, au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur à fibre optique, on annule la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal, égalisant ainsi les niveaux de sortie optique de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui sont contenu dans le faisceau lumineux de signal amplifié et que l'on a amplifiés.
En outre, la présente invention peut produire un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un premier égaliseur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, et pour produire un premier faisceau lumineux de signal amplifié contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, que l'on obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, le faisceau lumineux de signal amplifié en vue d'amplifier optiquement la pluralité des faisceaux lumineux de signal ainsi amplifiés pour égaliser leur niveau de sortie optique, produisant ainsi les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés; et un deuxième amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés en vue d'amplifier optiquement les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés ainsi appliqués à l'entrée de celui-ci, afin de produire le faisceau lumineux de signal amplifié.
Dans la construction susmentionnée, de manière similaire à ce qui précède, l'égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et l'ajustement s'effectue de façon telle que, lorsqu'on superpose le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de l'amplificateur à semi-conducteur, à la fois au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal du premier amplificateur à fibre optique et au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal du deuxième amplificateur à fibre optique, on annule la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal.
L'amplificateur à fibre optique susmentionné dans le dispositif d'amplification optique selon la présente invention comprend: une fibre optique dopée par une terre rare en tant que milieu d'amplification pour amplifier le faisceau lumineux d'entrée; une source lumineuse pour le pompage optique en vue de produire un faisceau lumineux de pompage; et un WDM (un multiplexeur par répartition en longueur d'onde) afin d'appliquer à l'entrée de celui-ci le faisceau lumineux de pompage à la fibre optique dopée par une terre rare.
Dans le dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation de gain selon la présente invention, l'égaliseur de gain comprenant l'amplificateur optique à semi-conducteur est disposé soit dans le pré-étage soit dans le post-étage de sorte que les caractéristiques en longueur d'onde de son gain compensent les caractéristiques en longueur d'onde du gain de l'amplificateur à fibre optique susmentionné. En résultat, lorsque le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde est amplifié par l'amplificateur à fibre optique, la différence de la sortie optique entre les faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes, due aux caractéristiques en longueur d'onde du gain, est annulée afin d'égaliser les gains pour les faisceaux lumineux de signal en terme du dispositif d'amplification optique global.
Dans ce contexte, puisque l'on emploie l'amplificateur optique à semi-conducteur en tant qu'égaliseur de gain, en comparaison de l'égaliseur de gain classique qui utilise les caractéristiques en longueur d'onde de la perte produite par le composant optique passif, on peut également diminuer la différence de gain entre les faisceaux optiques de signal tout en assurant le gain souhaité sans diminuer le gain du dispositif d'amplification optique global.
En outre, la présente invention peut également fournir un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain, dans lequel l'égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et l'on ajuste le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal de sortie de l'amplificateur optique à semi-conducteur de façon à rendre plats les niveaux de sortie de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui ont été produits à partir du dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain.
Brève description des dessins
Les buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, précédents et autres, deviendront plus clairs d'après la description détaillée suivante lorsqu'on la prend conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est un synoptique présentant une configuration d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention;
La figure 2 est un synoptique présentant une configuration d'un égaliseur de gain en vue d'une utilisation dans un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention;
La figure 3 est une vue en perspective montrant la construction d'un exemple d'un amplificateur optique à semi-conducteur constituant un égaliseur de gain en vue d'une utilisation dans un dispositif d'amplification optique selon la présente invention;
La figure 4 est un schéma présentant les caractéristiques en longueur d'onde des gains des amplificateurs à fibre optique et d'un égaliseur de gain utile dans ltexplication des principes de fonctionnement d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un premier amplificateur à fibre optique, une partie (b) est une représentation graphique présentant des caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un égaliseur de gain et une partie (c) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un deuxième amplificateur à fibre optique;
La figure 5 est un schéma présentant l'état d'une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde utile dans l'explication des principes de fonctionnement d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est un schéma de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal d'entrée appliqué à un dispositif d'amplification optique, une partie (b) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par un premier amplificateur à fibre optique en vue de sa production, une partie (c) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par un égaliseur de gain en vue de sa production, et une partie (d) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par le dispositif d'amplification optique global en vue de sa production;
La figure 6 est un synoptique présentant une configuration d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention; et
La figure 7 est un synoptique présentant une configuration d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention.
Les buts, caractéristiques et avantages de la présente invention, précédents et autres, deviendront plus clairs d'après la description détaillée suivante lorsqu'on la prend conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est un synoptique présentant une configuration d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention;
La figure 2 est un synoptique présentant une configuration d'un égaliseur de gain en vue d'une utilisation dans un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention;
La figure 3 est une vue en perspective montrant la construction d'un exemple d'un amplificateur optique à semi-conducteur constituant un égaliseur de gain en vue d'une utilisation dans un dispositif d'amplification optique selon la présente invention;
La figure 4 est un schéma présentant les caractéristiques en longueur d'onde des gains des amplificateurs à fibre optique et d'un égaliseur de gain utile dans ltexplication des principes de fonctionnement d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un premier amplificateur à fibre optique, une partie (b) est une représentation graphique présentant des caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un égaliseur de gain et une partie (c) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un deuxième amplificateur à fibre optique;
La figure 5 est un schéma présentant l'état d'une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde utile dans l'explication des principes de fonctionnement d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est un schéma de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal d'entrée appliqué à un dispositif d'amplification optique, une partie (b) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par un premier amplificateur à fibre optique en vue de sa production, une partie (c) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par un égaliseur de gain en vue de sa production, et une partie (d) est un diagramme de spectre présentant schématiquement une sortie optique d'un faisceau lumineux de signal qui est amplifié par le dispositif d'amplification optique global en vue de sa production;
La figure 6 est un synoptique présentant une configuration d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention; et
La figure 7 est un synoptique présentant une configuration d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
On décrit en détails ci-après en référence aux dessins annexés les formes de réalisation préférées d'un égaliseur de gain et d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation de gain employant celui-ci, selon la présente invention.
On décrit en détails ci-après en référence aux dessins annexés les formes de réalisation préférées d'un égaliseur de gain et d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation de gain employant celui-ci, selon la présente invention.
La figure 1 est un synoptique présentant une configuration d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention.
Dans la présente forme de réalisation, on emploie un premier et un deuxième amplificateurs à fibre optique 31 et 32. On dispose un égaliseur de gain 41 entre les premier et deuxième amplificateurs à fibre optique 31 et 32. Les premier et deuxième amplificateurs à fibre optique 31 et 32 sont dotés respectivement de fibres optiques dopées par l'terbium 11 et 21 en tant que milieux d'amplification, et également de sources lumineuses pour les pompages optiques 12 et 22 pour produire des faisceaux lumineux de pompage.
On synthétise optiquement les faisceaux lumineux de pompe avec les faisceaux lumineux de signal que l'on applique en entrée à l'aide d'unités de synthèse optiques 13 ou 23 pour qu'ils soient incidents sur les fibres dopées à l'erbium, respectivement. Pour que le fonctionnement des amplificateurs à fibre optique ne soit pas instable en raison de la lumière de retour, on dispose des isolateurs optiques 14, 15 ou 24, 25 respectivement à la fois du côté de l'entrée et du côté de la sortie des amplificateurs à fibre optique.
Dans la présente forme de réalisation, le faisceau lumineux de signal possède la longueur d'onde de la bande des 1 550 nm, et on adopte également le procédé de pompage optique vers l'avant consistant à rendre le faisceau lumineux de pompe incident en provenance de l'avant. Dans le premier amplificateur à fibre optique 31 disposé dans le pré-étage, on dispose l'unité de synthèse optique 13 dans le pré-étage de la fibre optique dopée à l'erbium. Le faisceau lumineux de pompe possède la longueur d'onde de la bande des 980 nm, et le faisceau lumineux de signal est optiquement amplifié avec un faible bruit. D'autre part, dans le deuxième amplificateur à fibre optique 32 disposé dans le post-étage, on dispose l'unité de synthèse optique 23 dans le post-étage de la fibre optique dopée à l'erbium, et l'on adopte également le procédé de pompage optique vers l'arrière consistant à rendre le faisceau lumineux de pompe incident en provenance de l'arrière. Le faisceau lumineux de pompe possède la longueur d'onde de la bande des 1 480 nm, et le faisceau lumineux de signal est optiquement amplifié avec une efficacité élevée. Dans ce contexte, la longueur d'onde du faisceau lumineux de pompe de la source lumineuse dans le post-étage peut être la même que celle du faisceau lumineux de pompe de la source lumineuse dans le pré-étage, ou en variante, on peut remplacer le premier par le dernier.
Ensuite, on donnera ci-dessous une description concernant un égaliseur de gain en vue d'une utilisation de la présente invention.
La figure 2 est un synoptique présentant une configuration de base d'un égaliseur de gain en vue d'une utilisation dans le dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation de gain selon la présente invention. Dans ce cas, par exemple, un amplificateur optique à semi-conducteur tel que présenté à la figure 3 constitue l'égalîseur de gain. Pour éviter que le fonctionnement des amplificateurs optiques à semiconducteur ne devienne instable en raison de la lumière de retour, on dispose un isolateur optique 7 entre les amplificateurs optiques à semi-conducteur 8 et 9.
Dans l'amplificateur optique à semi-conducteur, on peut faire varier la dépendance en longueur d'onde du gain en se basant sur les réflectivités des faces d'extrémité des deux faces d'extrémité de la puce du dispositif à semiconducteur. En conséquence, on peut doter les amplificateurs optiques à semi-conducteur d'une dépendance en longueur d'onde d'une telle façon que l'on peut annuler la différence entre les gains pour les faisceaux lumineux de signal ayant les longueurs d'onde différentes, que l'on obtient par les deux amplificateurs à fibre optique susmentionnés 31 et 32.
De manière plus spécifique, on prend en considération la bande de longueur d'onde du faisceau lumineux de signal utilisé et les caractéristiques en longueur d'onde de l'amplificateur à fibre optique dans une telle bande de longueurs d'ondes et on peut déterminer de même, en se basant sur les caractéristiques suivantes de l'amplificateur optique à semi-conducteur, la longueur d'une couche active, les réflectivités de face d'extrémité et analogues.
A présent, si l'on prend le cas idéal et ainsi on omet de considérer la réflectivité résiduelle, alors le gain Gs que l'on obtient avec le faisceau lumineux de signal est exprimé par l'équation suivante
Gs = exp ((#g - a)L) (1) où r est le coefficient de confinement optique, L est la longueur de la couche active, a est le coefficient d'absorption et g est le coefficient du gain.
Gs = exp ((#g - a)L) (1) où r est le coefficient de confinement optique, L est la longueur de la couche active, a est le coefficient d'absorption et g est le coefficient du gain.
Puisque, en fait, il existe les réflectivités résiduelles des faces d'extrémité, si l'on prend en considération l'effet de résonance produit par celles-ci, le gain Gc s'exprime par l'équation suivante
(1 - R1) (1 - R2) Gs
Gc = (2)
1 - (R1.R2)Gs) + 4(R1.R2)Gs.sin # où
R1 et R2 sont les réflectivités de faces d'extrémité et # est la différence de phase entre les faisceaux lumineux de signal au niveau des extrémités d'entrée et de sortie.
(1 - R1) (1 - R2) Gs
Gc = (2)
1 - (R1.R2)Gs) + 4(R1.R2)Gs.sin # où
R1 et R2 sont les réflectivités de faces d'extrémité et # est la différence de phase entre les faisceaux lumineux de signal au niveau des extrémités d'entrée et de sortie.
Ensuite, si l'on obtient le rapport du gain lorsque la différence des phases est maximale par rapport au gain lorsque la différence des phases est minimale, alors la profondeur m de l'ondulation du gain est obtenue en se basant sur l'équation suivante
1 + (R1.R2)Gs
(3)
1 - (R1.R2)Gs
En d'autres termes, en ajustant de manière appropriée les réflectivités des faces d'extrémité R1 et R2, et le gain que l'on détermine en se basant sur l'expression (1), on peut déterminer la profondeur de l'ondulation.
1 + (R1.R2)Gs
(3)
1 - (R1.R2)Gs
En d'autres termes, en ajustant de manière appropriée les réflectivités des faces d'extrémité R1 et R2, et le gain que l'on détermine en se basant sur l'expression (1), on peut déterminer la profondeur de l'ondulation.
Lorsque R1 = R2 = 0,1% et Gs vaut 25 dB, la profondeur m de l'ondulation du gain peut être ajustée autour de 3 dB.
En conséquence, on compense les caractéristiques en longueur d'onde des gains des amplificateurs à fibre optique en ajustant de manière appropriée les réflectivités des faces d'extrémité des amplificateurs optiques à semiconducteur en se basant sur les expressions (1) à (3) afin de produire les ondulations d'une telle façon que les caractéristiques en longueur d'onde des gains des amplificateurs à fibre optique s'opposent l'une à l'autre, et en résultat, on peut égaliser les gains pour les faisceaux lumineux de signal constitutifs en termes de dispositif d'amplification optique global.
Alors que dans la présente forme de réalisation, on a donné une description se rapportant au cas spécifique où l'on emploie les deux amplificateurs optiques à semiconducteur, on doit comprendre que l'on peut disposer d'un amplificateur optique à semi-conducteur ou, en variante, on peut également disposer de trois ou plusieurs amplificateurs optiques à semi-conducteur.
Ensuite, on décrit ci-dessous en de plus amples détails en se référant aux caractéristiques en longueur d'onde des gains et à la position des faisceaux lumineux de signal, le fonctionnement de la première forme de réalisation du dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain, présenté à la figure 1, selon la présente invention.
La figure 4 est un schéma présentant les caractéristiques en longueur d'onde des gains des amplificateurs à fibre optique et de l'égaliseur de gain utiles dans l'explication des principes de fonctionnement du dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain du premier amplificateur à fibre optique, une partie (b) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain de l'égaliseur de gain et une partie (c) est une représentation graphique présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain du deuxième amplificateur à fibre optique.
La figure 5 est un schéma présentant l'état de la sortie optique du faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde utile dans l'explication des principes de fonctionnement du dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, et une partie (a) est un schéma de spectre présentant schématiquement la sortie optique du faisceau lumineux de signal d'entrée au dispositif d'amplification optique, une partie (b) est un schéma de spectre présentant schématiquement la sortie optique du faisceau lumineux de signal qui est amplifié par le premier amplificateur à fibre optique en vue de sa production, une partie (c) est un schéma de spectre présentant schématiquement la sortie optique du faisceau lumineux de signal qui est amplifié par l'égaliseur de gain en vue de sa production, et une partie (d) est un schéma de spectre présentant schématiquement la sortie optique du faisceau lumineux de signal qui est amplifié par le dispositif global d'amplification optique en vue de sa production.
Comme on le montre dans la partie (a) de la figure 5, lorsque l'on a appliqué en entrée les faisceaux lumineux de signal constituant le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde dans le cas où aucune dispersion n'est présente dans les niveaux de sortie optique ayant différentes longueurs d'onde, tout d'abord ces faisceaux lumineux sont amplifiés optiquement et collectivement par le premier amplificateur à fibre optique 31. Toutefois, comme on le montre dans la partie (b) de la figure 4, en général, le gain de l'amplificateur à fibre optique possède une dépendance en longueur d'onde et ainsi, le gain varie en fonction de la longueur d'onde du faisceau lumineux de signal appliqué à l'entrée. En résultat, même si on applique à l'entrée les faisceaux lumineux de signal ayant le meme niveau d'intensité optique, tel que présenté dans la partie (b) de la figure 5, il se produit une dispersion entre les niveaux de sorties optique.
Ensuite, le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde étant ainsi amplifié, les faisceaux lumineux de signal constitutifs qui y sont contenus sont amplifiés collectivement par l'égaliseur de gain 6 qui est disposé dans le post-étage suivant. Dans ce contexte, tel que présenté dans la partie (b) de la figure 4, les caractéristiques en longueur d'onde du gain que possède l'égaliseur de gain 6 sont essentiellement opposées aux caractéristiques en longueur d'onde du gain de l'amplificateur à fibre optique tel que présenté dans la partie (a) et la partie (c) de la figure 4, à savoir, lorsqu'on superpose les deux caractéristiques en longueur d'onde l'une sur l'autre, on annule la différence de gain et l'on aplatit le niveau des sorties optiques des faisceaux lumineux de signal. On peut transformer de telles caractéristiques en longueur d'onde du gain en caractéristiques en longueur d'onde souhaitées en mesurant au préalable les caractéristiques en longueur d'onde de l'amplificateur à fibre optique et en modifiant, de façon correspondante, les réflectivités des faces d'extrémité avant et arrière de la puce de l'amplificateur optique à semi-conducteur en utilisant le procédé décrit ci-dessus.
La partie (c) de la figure 5 est un schéma de spectre présentant les niveaux de sortie optique des faisceaux lumineux de signal constitutifs contenus dans le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on amplifie optiquement ensuite à l'aide de l'égaliseur de gain 6. Bien que de la dispersion soit présente entre les niveaux de sortie optique des faisceaux lumineux de signal constitutifs, les faisceaux lumineux de signal constitutifs sont amplifiés optiquement et collectivement, par le deuxième amplificateur à fibre optique 32 qui est disposé dans le post-étage suivant. En conséquence, on fournit au préalable une dispersion de manière à obtenir les caractéristiques en longueur d'onde opposées de telle façon à pouvoir alors corriger la dispersion qui se produit.
La partie (c) de la figure 4 est un schéma de spectre présentant les caractéristiques en longueur d'onde du gain du deuxième amplificateur à fibre optique 32. Ensuite, lorsqu'on a appliqué à l'entrée du deuxième amplificateur à fibre optique 32 le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde qui possède la dispersion indiquée dans la partie (c) de la figure 5 pour qu'il soit amplifié optiquement dans celui-ci en vue de sa production, on produit les faisceaux lumineux de signal constitutifs qui ne possèdent aucune dispersion entre les niveaux de sortie optique et dans lesquels on maintient le profil plat des niveaux de sortie optique tel qu'indiqué dans la partie (d) de la figure 5.
Ensuite, on donnera ci-dessous une description concernant d'autres formes de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisa ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention. Dans une deuxième forme de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, présenté à la figure 6, la configuration est différente de celle de la première forme de réalisation présentée à la figure 1. A savoir, dans la deuxième forme de réalisation présentée à la figure 6, on retire le deuxième amplificateur à fibre 32 dans le post-étage présenté à la figure 1, et ainsi le dispositif d'amplification optique n'est constitué que par le premier amplificateur à fibre optique 31 et de l'égaliseur de gain 6 présenté à la figure 1. Dans la configuration de la présente forme de réalisation, alors que les caractéristiques de sortie optique ne sont pas aussi excellentes que dans la première forme de réalisation puisque les caractéristiques de sortie optique de l'amplificateur optique à semi-conducteur deviennent directement les caractéristiques de sortie optique du dispositif d'amplification optique, la deuxième forme de réalisation possède une configuration plus simple que celle de la première forme de réalisation.
D'autre part, dans une troisième forme de réalisation d'un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention présentée à la figure 7, contrairement à la deuxième forme de réalisation présentée à la figure 6, par contraste avec celle-ci, on retire le premier amplificateur à fibre optique 31 dans le pré-étage présenté à la figure 1 et ainsi le dispositif d'amplification optique n'est constitué que par le deuxième amplificateur à fibre optique 32 et l'égaliseur de gain 6 présenté à la figure 1. Dans la configuration de la présente forme de réalisation, alors que ces caractéristiques de bruit sont plus mauvaises que celles de la première forme de réalisation ou analogue puisque les caractéristiques de bruit de l'amplificateur optique à semi-conducteur exercent une grande influence sur les caractéristiques de bruit du dispositif d'amplification optique, la présente forme de réalisation peut être configurée de façon plus simple que la première forme de réalisation.
D'ailleurs, alors que l'on a donné une description en prenant comme exemple l'amplificateur optique dopé à l'erbium, il est sous-entendu que l'on peut également appliquer la présente invention à un amplificateur à fibre optique ayant comme milieu d'amplification une fibre optique dopée avec tout autre élément des terres rares.
Dans la présente forme de réalisation, on prend le cas spécifique où il ne se produit une différence entre les niveaux de sortie optique des faisceaux lumineux de signal constitutifs ayant des longueurs d'onde différentes qu'en raison des caractéristiques en longueur d'onde du gain de l'amplificateur à fibre optique. Toutefois, dans le cas où il se produit une différence entre les sorties optiques initiales des sources lumineuses pour les faisceaux lumineux de signal ayant différentes longueurs d'onde, ou même dans le cas où la différence se produit entre les niveaux de sortie optique en raison de la dépendance en longueur d'onde de la perte en transmission de la ligne de transmission optique, on peut rendre les niveaux des sorties optiques plats en modifiant les réflectivités des faces d'extrémité de l'égaliseur de gain que l'on emploie dans la présente invention.
Tel qu'exposé ci-dessus, dans un dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la présente invention, on dispose un égaliseur de gain comprenant un amplificateur optique à semiconducteur soit dans le pré-étage soit dans le post-étage, et l'on compense les caractéristiques en longueur d'onde de son gain avec les caractéristiques en longueur d'onde du gain d'un amplificateur à fibre optique. En résultat, lorsqu'un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde est amplifié optiquement au moyen de l'amplificateur à fibre optique, on annule la différence entre les niveaux de sortie optique des faisceaux lumineux de signal constitutifs ayant des longueurs d'onde différentes du fait des caractéristiques en longueur d'onde du gain, afin de produire les faisceaux lumineux de signal constitutifs ayant les gains égalisés en termes de dispositif d'amplification optique global.
Puisqu'on emploie un amplificateur optique à semiconducteur de manière à constituer l'égaliseur de gain, par rapport au cas où l'on exploite les caractéristiques en longueur d'onde de la perte due à un composant optique passif classique, on peut également réduire la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal constitutifs tout en assurant le gain souhaité sans diminuer le gain du dispositif d'amplification optique global. En résultat, même lorsqu'on amplifie optiquement et collectivement les faisceaux lumineux de signal constituant le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde, on peut rendre plat les niveaux de sortie optique des faisceaux lumineux de signal constitutifs ainsi amplifiés, ceci permet de réaliser de façon stable la transmission optique avec multiplexage par répartition en longueur d'onde.
Alors que l'on a décrit cette invention en liaison avec certaines formes de réalisation préférées, on doit comprendre que le sujet englobée par cette invention ne se limite pas à ces formes de réalisation spécifiques. Au contraire, il est prévu que le sujet de l'invention comprend toutes les variantes, modifications et équivalents pouvant être inclus dans l'esprit et le champ des revendications jointes.
Claims (18)
1. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres en vue de produire le faisceau lumineux de signal amplifié contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, qui s'obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; et un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, le faisceau lumineux de signal amplifié afin d'amplifier optiquement la pluralité des faisceaux lumineux de signal ainsi amplifiés en vue d'égaliser leur niveau de sortie optique, produisant ainsi les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés,
dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est ajusté de telle façon que, lorsque le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est superposé au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur à fibre optique, la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal est annulée.
2. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 1, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux dudit amplificateur optique à semi-conducteur est ajusté d'une façon telle que les niveaux optiques de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui ont été produits à partir dudit dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain sont rendus plats.
3. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, en vue de produire le faisceau lumineux de signal amplifié et égalisé contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, que l'on obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; et un amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés afin d'amplifier optiquement les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés ainsi appliqués à l'entrée de celui-ci, en vue de produire les faisceaux lumineux de signal amplifiés,
dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est ajusté d'une façon telle que, lorsque le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est superposé au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur à fibre optique, la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal est annulée,
les niveaux de sortie optique de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui sont contenu dans le faisceau lumineux de signal amplifié et qui ont été amplifiés sont ainsi égalisés.
4. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 3, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur, et le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de sortie de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est ajusté d'une façon telle que les niveaux optiques de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui ont été produits à partir dudit dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain sont rendus plats.
5. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain comprenant: un premier amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, un faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde que l'on a obtenu au moyen d'un multiplexage par répartition en longueur d'onde d'une pluralité de faisceaux lumineux de signal ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres afin de produire un premier faisceau lumineux de signal amplifié contenant la pluralité des faisceaux lumineux de signal, que l'on obtient en amplifiant optiquement le faisceau lumineux de signal multiplexé par répartition en longueur d'onde; un égaliseur de gain pour recevoir, en tant qu'entrée, le faisceau lumineux de signal amplifié en vue d'amplifier optiquement la pluralité des faisceaux lumineux de signal ainsi amplifiés pour égaliser les niveaux de sortie optique de celui-ci, produisant ainsi les faisceaux lumineux de signal amplifiés égalisés; et un deuxième amplificateur à fibre optique pour recevoir, en tant qu'entrée, les faisceaux lumineux de signal amplifiés égalisés afin d'amplifier optiquement les faisceaux lumineux de signal amplifiés et égalisés ainsi appliqués à l'entrée de celui-ci, en vue de produire le faisceau lumineux de signal amplifié,
dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur et l'ajustement s'effectue de façon telle que, lorsque le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est superposé à la fois au gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de signal dudit premier amplificateur à fibre optique et au gain pour chacun de la pluralité de faisceaux lumineux de signal dudit deuxième amplificateur à fibre optique, la différence de gain entre les faisceaux lumineux de signal est annulée.
6. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 5, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend un amplificateur optique à semi-conducteur, et le gain pour chacun de la pluralité des faisceaux lumineux de sortie de signal dudit amplificateur optique à semi-conducteur est ajusté d'une façon telle que les niveaux optiques de la pluralité des faisceaux lumineux de signal qui ont été produits à partir dudit dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain sont rendus plats.
7. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 1, dans lequel ledit amplificateur à fibre optique comprend
une fibre optique dopée par une terre rare, comme milieu d'amplification, en vue d'amplifier optiquement le faisceau lumineux d'entrée;
une source lumineuse pour le pompage optique en vue de produire un faisceau lumineux de pompe; et
une unité de synthèse optique pour appliquer en entrée à travers celle-ci le faisceau lumineux de pompe à ladite fibre optique dopée par une terre rare.
8. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 7, dans lequel ladite fibre optique dopée par une terre rare est une fibre optique dopée par l'erbium.
9. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 7, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend au moins un amplificateur optique à semi-conducteur.
10. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 8, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend:
un premier amplificateur optique à semi-conducteur;
un deuxième amplificateur optique à semi-conducteur; et
un isolateur optique disposé entre lesdits premier et deuxième amplificateurs optiques à semi-conducteur.
11. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 3, dans lequel ledit amplificateur à fibre optique comprend:
une fibre optique dopée par une terre rare, en tant que milieu d'amplification, en vue d'amplifier optiquement le faisceau lumineux appliqué en entrée;
une source lumineuse pour le pompage optique en vue de produire un faisceau lumineux de pompe; et
une unité de synthèse optique pour appliquer en entrée à travers celle-ci le faisceau lumineux de pompe audit film optique dopé par une terre rare.
12. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 10, dans lequel ladite fibre optique dopée par une terre rare est une fibre optique dopée par l'erbium.
13. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 11, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend au moins un amplificateur optique à semi-conducteur.
14. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 11, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend:
un premier amplificateur optique à semi-conducteur;
un deuxième amplificateur optique à semi-conducteur; et
un isolateur optique disposé entre lesdits premier et deuxième amplificateurs optiques à semi-conducteur.
15. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 5, dans lequel ledit amplificateur à fibre optique comprend:
une fibre optique dopée par une terre rare, en tant que milieu d'amplification, en vue d'amplifier optiquement le faisceau lumineux appliqué en entrée;
une source lumineuse pour le pompage optique en vue de produire un faisceau lumineux de pompe; et
une unité de synthèse optique pour appliquer en entrée à travers celle-ci le faisceau lumineux de pompe audit film optique dopé par une terre rare.
16. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 15, dans lequel ladite fibre optique dopée par une terre rare est une fibre optique dopée à l'erbium.
17. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 15, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend au moins un amplificateur optique à semi-conducteur.
18. Dispositif d'amplification optique ayant une fonction d'égalisation du gain selon la revendication 15, dans lequel ledit égaliseur de gain comprend:
un premier amplificateur optique à semi-conducteur;
un deuxième amplificateur optique à semi-conducteur; et
un isolateur optique disposé entre lesdits premier et deuxième amplificateurs optiques à semi-conducteur.
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