FR2776442A1 - Amplification a fibre optique et dispositif d'amplification optique pour transmission bidirectionnelle utilisant l'amplificateur a fibre optique - Google Patents
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Abstract
Un amplificateur à fibre optique comprend une source de lumière de pompage (107, 108) produisant une lumière de pompage et un milieu amplificateur optique dans lequel la lumière de signal est amplifiée au moyen de la lumière de pompage. Un filtre optique (105, 106) transmet de façon sélective la lumière de pompage et réfléchit de façon sélective de la lumière ayant une largeur de bande en longueur d'onde égale à celle de la lumière de signal. Deux amplificateurs à fibre optique (103, 104), réunis au moyen d'un circulateur optique (102) à 4 terminaux et à circulation totale, amplifient la lumière de signal amont et la lumière de signal aval. La lumière de signal et la lumière de signal amplifiée constituent une entrée pour, et une sortie de, l'amplificateur à fibre optique (103, 104).
Description
-1--
AMPLIFICATEUR A FIBRE OPTIQUE ET DISPOSITIF D'AMPLIFICATION
OPTIQUE POUR TRANSMISSION BIDIRECTIONNELLE UTILISANT
L'AMPLIFICATEUR A FIBRE OPTIQUE
Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention La présente invention a trait à un amplificateur à fibre optique et à un dispositif d'amplification optique en vue d'une utilisation dans une transmission optique bidirectionnelle en utilisant l'amplificateur à fibre optique et à la configuration de l'amplificateur à fibre optique qui amplifie une lumière de signal directement dans un dispositif de transmission optique. De manière plus particulière, la présente invention a trait à un amplificateur à fibre optique utilisé dans un système de
transmission optique bidirectionnelle.
2. Description de la technique apparentée
Dans un système de communication par fibre optique à longue distance, on utilise des répéteurs optiques pour amplifier la lumière de signal atténuée dans les fibres optiques de transmission. Dans de nombreux cas, on utilise des amplificateurs à fibre optique, qui utilise des fibres optiques dopées aux terres rares pour amplifier la lumière,
en tant que répéteurs optiques.
Dans l'amplificateur à fibre optique, la lumière de pompe et la lumière de signal doivent se trouver dans une fibre optique dopée aux terres rares. La lumière de pompage est utilisée pour pomper la fibre optique en vue d'amplifier la lumière de signal. En conséquence, l'amplificateur à fibre optique a besoin d'un multiplexeur par répartition en longueur d'onde (WDM) afin de
multiplexer la lumière de signal et la lumière de pompage.
L'amplificateur classique à fibre optique possède une source de lumière de pompage qui produit une lumière de -2- pompage, une fibre optique dopée aux terres rares qui constitue un milieu d'amplification optique, et un multiplexeur par répartition en longueur d'onde qui multiplexe la lumière de pompage et la lumière de signal et qui envoie la lumière multiplexée vers la fibre optique dopée aux terres rares. Un multiplexeur typique par répartition en longueur d'onde est un coupleur à épissure par fusion de fibre optique ou un filtre optique composé de
films diélectriques multicouches.
D'autre part, l'amplificateur classique à fibre optique utilisé dans un dispositif de transmission optique unidirectionnel n'est pas si compliqué, tandis que l'amplificateur classique à fibre optique utilisé dans un dispositif de transmission optique bidirectionnel est
compliqué et donc a besoin de nombreuses pièces optiques.
Le dispositif de transmission optique bidirectionnel utilisant l'amplificateur classique à fibre optique doit posséder deux amplificateurs à fibre optique pour amplifier la lumière de signal aval et amont. Chaque amplificateur à fibre optique possède sa propre source lumineuse de pompage, une fibre optique dopée aux terres rares (par exemple de l'erbium) et un multiplexeur par répartition en longueur d'onde. Le dispositif de transmission optique bidirectionnel émet et reçoit à la fois la lumière de signal aval et amont par une seule fibre optique. En conséquence, le dispositif doit séparer ces deux types de lumière de signal, amont et aval, émis ou reçus par les fibres optiques dopées à l'erbium utilisées par les
amplificateurs à fibre optique 'de signal aval et amont.
Pour le faire, le dispositif possède deux circulateurs optiques avant et après les fibres optiques dopées à l'erbium. Toutefois, l'amplificateur à fibre optique classique possède deux composants entre la source lumineuse de pompage et la fibre optique dopée à l'erbium; un composant -3- est un coupleur optique couplant la source de lumière de pompage et la fibre optique dopée à l'erbium et l'autre est le multiplexeur par répartition en longueur d'onde. Ils atténuent la sortie provenant de la source lumineuse de pompage et diminuent la puissance de la lumière de pompage transmise à la fibre optique dopée aux terres rares, diminuant ainsi le gain de la lumière de signal réalisé par
la fibre optique dopée à l'erbium.
Une tentative visant à configurer le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle en utilisant les amplificateurs à fibre optique précédents demande deux circulateurs optiques et deux multiplexeurs par répartition en longueur d'onde. Ceci aboutit à davantage de pièces optiques dans le dispositif d'amplification optique, rendant le dispositif plus volumineux. Résumé de l'invention C'est un but de la présente invention de fournir un amplificateur à fibre optique et un dispositif d'amplification optique en vue d'une utilisation dans la transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique. En particulier, c'est un but de la présente invention de fournir un amplificateur à fibre optique de structure simple et, en particulier, un dispositif d'amplification optique à utiliser dans une
transmission optique bidirectionnelle.
L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention comprend une source lumineuse de pompage produisant une lumière de pompage; et un milieu d'amplification optique recevant la lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal reçue et produisant la lumière de signal amplifiée. La lumière de signal constitue une entrée, et la lumière de signal amplifiée constitue une sortie à partir d'une extrémité du milieu d'amplification -4- optique. Entre l'autre extrémité du milieu d'amplification optique et la source lumineuse de pompage, on prévoit un filtre optique transmettant de manière sélective la lumière de pompage et réfléchissant de façon sélective de la lumière ayant une largeur de bande de longueurs d'ondes
égale à celle de la lumière de signal.
L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention comprend une source de lumière de pompage produisant une lumière de pompage ayant une première longueur d'onde; un milieu d'amplification optique recevant la lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal avec une deuxième longueur d'onde et produisant une lumière de signal amplifiée; et un filtre optique transmettant de façon sélective une lumière ayant la première longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective une lumière ayant la deuxième longueur d'onde, le filtre optique étant prévu entre la source lumineuse de pompage et le milieu d'amplification optique. En outre, l'amplificateur à fibre optique possède un moyen de couplage optique pour appliquer la lumière de signal reçue d'un premier terminal E/S optique à un deuxième terminal E/S optique et pour appliquer la lumière de signal amplifiée reçue du deuxième terminal E/S optique à un troisième terminal E/S optique, le deuxième terminal E/S optique étant relié à une
extrémité du milieu d'amplification optique.
Le filtre optique peut être un réseau de Bragg à
fibres ou peut inclure un filtre diélectrique multicouches.
Le coupleur optique peut être un circulateur optique ou un coupleur optique bidirectionnel. Le milieu d'amplification optique est une fibre optique dopée aux terres rares telle qu'une fibre optique dopée à l'erbium ou une fibre optique
dopée au praséodyme.
L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention comprend de plus un filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective la lumière de pompage, -5- le filtre de coupure de la lumière de pompage étant prévu après le troisième terminal E/S optique ou entre le milieu d'amplification optique et le deuxième terminal E/S optique. Dans l'amplificateur classique à fibre optique, on prévoit un multiplexeur par répartition en longueur d'onde avant la fibre optique dopée à l'erbium afin de multiplexer la lumière de pompage et la lumière de signal. D'autre part, dans l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention, la lumière de signal constitue une entrée et la lumière de signal amplifiée constitue une
sortie d'une extrémité du milieu d'amplification optique.
La source lumineuse de pompage se trouve à l'autre extrémité. Le filtre optique, prévu entre la source lumineuse de pompage et la fibre optique dopée à l'erbium, ne transmet que la lumière de pompage et réfléchit la lumière de signal. Cette configuration élimine le besoin du multiplexeur par répartition en longueur d'onde dont on
avait besoin dans la configuration classique.
Un dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention, utilise fondamentalement l'amplificateur à fibre optique décrit ci-dessus. Pour amplifier la lumière de signal amont, le dispositif possède un premier amplificateur à fibre optique comprenant une première source lumineuse de pompage produisant une première lumière de pompage avec une première longueur d'onde; un premier milieu d'amplification optique recevant la première lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal amont avec une deuxième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal amont amplifiée; et un premier filtre optique transmettant de façon sélective une lumière avec la première longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière avec la deuxième longueur d'onde, le -6- premier filtre optique étant prévu entre la première source lumineuse de pompage et le premier milieu d'amplification optique. De façon similaire, un deuxième amplificateur à fibre optique comprend une deuxième source lumineuse de pompage produisant une deuxième lumière de pompage avec une troisième longueur d'onde; un deuxième milieu d'amplification optique recevant la deuxième lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal aval avec une quatrième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal aval amplifiée; et un deuxième filtre optique transmettant de façon sélective la lumière avec la troisième longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière avec la quatrième longueur d'onde, le deuxième filtre optique étant prévu entre la deuxième source lumineuse de pompage et le deuxième milieu
d'amplification optique.
Le premier amplificateur à fibre optique et le deuxième amplificateur à fibre optique sont reliés par un coupleur optique. Le moyen de couplage optique comprend un premier terminal E/S optique recevant la lumière de signal amont et produisant la lumière de signal aval amplifiée; un deuxième terminal E/S optique produisant la lumière de signal amont et recevant la lumière de signal amont amplifiée, le deuxième terminal E/S optique étant relié à une extrémité du premier milieu d'amplification optique; un troisième terminal E/S optique produisant la lumière de signal amont amplifiée reçue du deuxième terminal E/S optique et recevant la lumière de signal aval; et un quatrième terminal E/S optique produisant la lumière de signal aval et recevant la lumière de signal aval amplifiée, le quatrième terminal E/S optique étant reliée à
une extrémité du deuxième milieu d'amplification optique.
La première longueur d'onde est égale à la troisième longueur d'onde. A savoir, la longueur d'onde de la lumière de signal amont doit être égale à celle de la lumière de -7- signal aval. Dans ce cas, au lieu d'utiliser la première source lumineuse de pompage et la deuxième source lumineuse de pompage, le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention on peut utiliser une source lumineuse de pompage produisant la lumière de pompage avec une première longueur d'onde. Le dispositif peut utiliser un circuit de bifurcation optique pour faire bifurquer cette lumière de pompage en une première lumière de pompage et une deuxième lumière de pompage. Dans la configuration ci-dessus, le filtre optique peut être un réseau à fibre. Le coupleur optique peut être un circulateur optique. Le milieu d'amplification optique est une fibre optique dopée aux terres rares telle qu'une
fibre optique dopée à l'erbium.
Le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention peut comprendre de plus un premier filtre de coupure de la lumière de pompage éliminant de manière sélective la première lumière de pompage, le premier filtre de coupure de lumière de pompage étant relié au troisième terminal E/S optique; et un deuxième filtre de coupure de lumière de pompage éliminant de façon sélective la deuxième lumière de pompage, le deuxième filtre de coupure de lumière de
pompage étant relié au premier terminal E/S optique.
On peut modifier les positions du premier filtre de coupure de lumière de pompage et le deuxième filtre de coupure de lumière de pompage décrits ci-dessus. A savoir, on peut prévoir le premier filtre de coupure de lumière de pompage entre le premier milieu d'amplification optique et le deuxième terminal E/S optique afin d'éliminer de façon sélective la première lumière de pompage. Et on peut prévoir le deuxième filtre de coupure de lumière de pompage -8- entre le deuxième milieu d'amplification optique et le quatrième terminal E/S optique afin d'éliminer de façon
sélective la deuxième lumière de pompage.
Le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention est conçu fondamentalement autour de l'amplificateur à fibre optique décrit ci-dessus. En outre, le dispositif peut utiliser un circulateur optique à quatre terminaux du type à circulation complète. Cette configuration ne demande qu'un circulateur optique au lieu de deux. En combinant cette configuration avec l'élimination du multiplexeur par répartition en longueur d'onde, on rend le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique
bidirectionnelle plus petit que le dispositif classique.
Brève description des dessins
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres de la présente invention deviendront plus évidents
d'après la description détaillée suivante lorsqu'on la
prend conjointement avec les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un synoptique présentant un exemple de la configuration d'un amplificateur classique à fibre optique. La figure 2 est un synoptique présentant la configuration d'un dispositif de transmission optique bidirectionnelle ayant l'amplificateur classique à fibre optique. La figure 3 est un synoptique présentant la configuration de la première forme de réalisation de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 4 est un synoptique présentant la configuration de la deuxième forme de réalisation de -9- l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 5 est un synoptique présentant la configuration de la troisième forme de réalisation de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 6 est un synoptique présentant la configuration de la première forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 7 est un synoptique présentant la configuration dé la deuxième forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 8 est un synoptique présentant la configuration de la troisième forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. La figure 9 est un synoptique présentant la configuration de la quatrième forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention.
Description détaillée des formes de réalisation préférées
Avant de décrire un dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la présente invention, on décrit un dispositif d'amplification optique classique pour aider à la compréhension de la
présente invention.
-10- La figure 1 est un synoptique présentant un exemple de la configuration de l'amplificateur à fibre optique classique. Dans un système de communication par fibre optique à longue distance, on utilise des répéteurs optiques pour amplifier la lumière de signal atténuée dans les fibres optiques de transmission. Dans de nombreux cas, on utilise comme répéteurs optiques des amplificateurs à fibre optique qui utilisent des fibres optiques dopées aux terres rares
pour amplifier la lumière.
Dans l'amplificateur à fibre optique, la lumière de pompage et la lumière de signal doivent se trouver dans la fibre optique dopée aux terres rares. On utilise la lumière de pompage pour pomper la fibre optique afin d'amplifier la lumière de signal. En conséquence, l'amplificateur à fibre optique a besoin d'un multiplexeur par répartition en longueur d'onde (multiplexeur optique) afin de multiplexer
la lumière de signal et la lumière de pompage.
Comme on le montre à la figure 1, l'amplificateur à fibre optique classique possède une source de lumière de pompage 407 qui produit de la lumière de pompage, une fibre optique dopée aux terres rares 405 qui est un milieu d'amplification optique, et un multiplexeur par répartition en longueur d'onde 404 qui multiplexe la lumière de pompage et la lumière de signal et transmet la lumière multiplexée vers la fibre optique dopée aux terres rares. Un multiplexeur par répartition en longueur d'onde typique est un coupleur épissé par fusion de fibre optique ou un filtre
optique composé de films diélectriques multicouches.
L'amplificateur à fibre optique classique utilisé dans un dispositif de transmission optique unidirectionnelle n'est pas tellement compliqué, tandis que l'amplificateur à fibre optique classique utilisé dans un dispositif de transmission optique bidirectionnelle est compliqué et, en
conséquence, demande plusieurs pièces optiques.
-11- La figure 2 est un synoptique présentant la configuration d'un dispositif de transmission optique bidirectionnelle ayant les amplificateurs à fibre optique classiques. L'amplificateur à fibre optique amplifiant la lumière de signal amont comprend la source lumineuse de pompage 407, une fibre optique dopée à l'erbium 405 et un multiplexeur par répartition en longueur d'onde 403. De manière analogue, l'amplificateur à fibre optique amplifiant la lumière de signal aval comprend la source lumineuse de pompage 408, la fibre optique dopée à l'erbium 406 et un multiplexeur par répartition en longueur d'onde 404. On prévoit respectivement un filtre optique 410 et un filtre optique 409 pour le signal amont et le signal aval
afin de couper la lumière de pompage.
Le dispositif de transmission optique bidirectionnelle transmet et reçoit à la fois la lumière de signal amont et aval par l'intermédiaire d'une seule fibre optique. En conséquence, le dispositif doit séparer ces deux types de lumière de signal, amont et aval, émis ou reçus par les fibres optiques dopées à l'erbium utilisées par les
amplificateurs à fibre optique du signal amont et aval.
Pour le faire, le dispositif possède deux circulateurs optiques 401 et 402, avant et après les fibres optiques
dopées à l'erbium 405 et 406.
L'amplificateur à fibre optique classique possède deux composants entre la source lumineuse de pompage et la fibre optique dopée à l'erbium; un composant est un coupleur optique couplant la source lumineuse de pompage et la fibre optique dopée à l'erbium et l'autre est le multiplexeur par répartition en longueur d'onde. Ils atténuent la sortie de la source de lumière de pompage et diminuent la puissance de la lumière de pompage transmise vers la fibre optique dopée aux terres rares, diminuant ainsi le gain de la lumière de signal réalisé par la fibre optique dopée à
l'erbium.
-12- Une tentative pour configurer le dispositif d'amplification optique en vue d'une transmission optique bidirectionnelle qui utilise les amplificateurs à fibre optique ci- dessus, nécessite deux circulateurs optiques et deux multiplexeurs par répartition en longueur d'onde. Ceci aboutit à davantage de pièces optiques dans le dispositif
d'amplification optique, rendant le dispositif plus grand.
Ensuite, on va décrire en de plus amples détails l'amplificateur à fibre optique et le dispositif d'amplification optique utilisant l'amplificateur à fibre
optique selon la présente invention.
La figure 3 est un synoptique présentant la configuration de la première forme de réalisation de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention comprend une source lumineuse de pompage 107 qui produit de la lumière de pompage, un réseau de Bragg à fibres 105 qui fonctionne en tant que fibre optique transmettant de façon sélective la lumière de pompage et réfléchissant de manière sélective la lumière de signal, une fibre optique dopée à l'erbium 103 qui est un milieu d'amplification optique et un circulateur optique à trois
terminaux 101.
La lumière de signal entre dans l'amplificateur à fibre optique par un terminal E/S optique 1 du circulateur optique à trois terminaux 101. La lumière de signal constitue alors une sortie d'un terminal E/S 2 du circulateur optique à trois terminaux 101 en vue d'une
transmission vers la fibre optique dopée à l'erbium 103.
D'autre part, la sortie de lumière de pompage provenant de la source de lumière de pompage 107 est transmise vers la fibre optique dopée à l'erbium 103 à travers le réseau de Bragg à fibres 105. Cette lumière de pompage amplifie la lumière de signal dans la fibre optique dopée à l'erbium 103. La lumière de signal, réfléchie dans -13- le réseau de Bragg à fibres 105, est renvoyée à travers un terminal E/S 2 du circulateur optique à trois terminaux 101. La lumière de signal amplifiée entrant à partir du terminal E/S optique 2 constitue une sortie du terminal E/S 3. L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention ne possède pas le multiplexeur par répartition en longueur d'onde pour le multiplexage de la lumière de signal et la lumière de pompage, comme avec l'amplificateur à fibre optique classique; au lieu de cela, il possède le circulateur optique et le filtre optique, tel que le réseau de Bragg à fibres, qui ne réfléchit et ne transmet que la lumière de longueur d'onde choisie. Cette configuration permet d'appliquer en entrée la lumière de signal et à la lumière de signal amplifiée de constituer une sortie, à partir de la même extrémité de la fibre optique dopée à l'erbium. Dans cette forme de réalisation, on utilise le réseau de Bragg à fibres pour transmettre de façon sélective la lumière de pompage et pour réfléchir de façon sélective la lumière de signal. Au lieu du réseau de Bragg à fibres, on peut utiliser un film optique tel que celui qui utilise un film diélectrique multicouches. On utilise également la fibre optique dopée à l'erbium dans cette forme de réalisation en tant que fibre optique dopée aux terres
rares qui fonctionne comme milieu d'amplification optique.
Au lieu de la fibre dopée à l'erbium, on peut utiliser d'autres fibres optiques dopées aux terres rares telles qu'une fibre optique dopée au praséodyme. En outre, au lieu du circulateur optique, on peut utiliser un coupleur
directionnel optique.
Les figures 4 et 5 sont des synoptiques présentant la configuration des deuxième et troisième formes de réalisation de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. Les amplificateurs à fibre optique -14- présentés dans ces figures diffèrent de ceux présentés dans la figure 3 en ce qu'on installe un filtre coupant la lumière de pompage 110 après la fibre optique dopée à l'erbium 103 afin de couper la lumière de pompage incluse dans la lumière de signal. Dans la deuxième forme de réalisation présentée à la figure 4, le filtre coupant la lumière de pompage 110 est relié au terminal E/S 3 du circulateur optique à 3 terminaux 101. Dans la troisième forme de réalisation présentée à la figure 5, le filtre coupant la lumière de pompage 110 est prévu entre le terminal E/S 2 du circulateur optique à 3 terminaux 101 et la fibre optique dopée à l'erbium'103. Le fait de prévoir le filtre coupant la lumière de pompage 110 après la fibre optique dopée à l'erbium 103 diminue les bruits inclus dans la lumière de
signal amplifiée.
Ensuite, on va décrire le dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur
optique selon la présente invention.
La figure 6 est un synoptique présentant la configuration de la première forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. L'amplificateur à fibre optique pour la lumière de signal amont comprend la source de lumière de pompage 107, un réseau de Bragg à fibres 105 et une fibre optique dopée à l'erbium 103. De manière analogue, l'amplificateur à fibre optique pour la lumière de signal aval comprend une source de lumière de pompage 108, un réseau de Bragg à
fibres 106 et une fibre optique dopée à l'erbium 104.
Les amplificateurs à fibre optique décrits ci-dessus utilisent un circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102. Le circulateur optique utilisé dans le dispositif de transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la présente -15- invention est un circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale. Il possède des terminaux E/S optiques 1 à 4. De la lumière entrant par un terminal sort par le terminal suivant. A savoir, une lumière entrant par le terminal E/S 1 sort par le terminal E/S optique 2, une lumière entrant par le terminal E/S optique 2 sort par le terminal E/S 3, une lumière entrant par le terminal E/S optique 3 sort par le terminal E/S optique 4, et une lumière entrant par le terminal E/S optique 4 sort par le
terminal E/S 1.
La fibre optique dopée à l'erbium 103 de l'amplificateur à fibre optique pour le signal amont est reliée au terminal E/S optique 2 du circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102. La fibre optique dopée à l'erbium 104 de l'amplificateur à fibre optique pour le signal aval est relié au terminal E/S optique 4 du circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102. La lumière de signal amont entrant à travers le terminal E/S optique 1 est amplifiée tel que dans le fonctionnement unidirectionnel, tel que présenté à la figure 3, et constitue une sortie provenant du terminal E/S optique 3. D'autre part, la lumière de signal aval entrant à travers le terminal E/S optique 3 est amplifiée de manière similaire et constitue une sortie provenant du
terminal E/S optique 4.
L'amplificateur à fibre optique selon la présente invention permet à la lumière de signal de constituer une entrée, et à la lumière de signal amplifiée de constituer une sortie, à partir de la même extrémité de la fibre optique dopée à l'erbium. Ceci permet à un circulateur optique de relier deux amplificateurs à fibre optique, permettant ainsi de construire un dispositif de transmission optique bidirectionnelle avec un seul circulateur optique. Par rapport à l'amplificateur à fibre optique classique qui demande deux circulateurs optiques, -16- l'amplificateur àfibre optique selon la présente invention
est plus simple en configuration.
La figure 7 est un synoptique présentant la configuration de la deuxième forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. Fondamentalement, le dispositif de transmission optique bidirectionnelle de la deuxième forme de réalisation présentée à la figure 7 est similaire à celui dans la première forme de réalisation présentée à la figure 6, sauf que l'on ne prévoit qu'une seule source de lumière de pompage 107. On utilise cette source de lumière de pompage à la fois pour la lumière de signal amont et la lumière de signal aval. La sortie de lumière de pompage provenant de la source de lumière de pompage 107 est divisée en deux à l'aide d'un circuit de dérivation optique 109 et elle est transmise vers chaque fibre optique dopée à l'erbium par le réseau de Bragg à fibres 105 et le réseau de Bragg à fibres 106. Cette configuration est possible lorsque la largeur de bande en longueur d'onde de la lumière de signal amont est la même que celle de la lumière de signal aval et lorsque la lumière de pompage possède la
même longueur d'onde.
Ensuite, on va décrire d'autres formes de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilisent l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. Les figures 8 et 9 sont des synoptiques présentant la configuration des troisième et quatrième formes de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. Comme avec l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention présenté dans les figures 4 et 5, on prévoit un filtre -17- coupant la lumière de pompage 111 ou 112 après la fibre
optique dopée à l'erbium.
Dans la troisième forme de réalisation présentée à la figure 8, les filtres coupant la lumière de pompage 111 et 112 sont reliés respectivement au terminal E/S optique 3 et au terminal E/S optique 1 du circulateur optique. D'autre part, dans la quatrième forme de réalisation présentée à la figure 9, on prévoit les filtres coupant la lumière de pompage 111 et 112 entre le terminal E/S optique 2 du circulateur optique et la fibre optique dopée à l'erbium 103 et respectivement entre le terminal E/S optique 4 du circulateur optique et la fibre optique dopée à l'erbium 104. On peut remplacer ces filtres coupant la lumière de pompage par des filtres passe-bande à condition qu'ils coupent de la lumière ayant différentes longueurs d'onde et ne transmettent que de la lumière ayant une longueur d'onde approximativement égale à celle de la lumière de signal. A savoir, on demande à ce qu'ils coupent non seulement la lumière de pompage, mais également la lumière d'émission spontanée introduite par le milieu d'amplification optique pendant l'amplification de lumière. En résultat, ils
réduisent les bruits dans la lumière de signal de sortie.
En se référant à présent à nouveau à la figure 6, ce qui suit décrit la façon dont la lumière est transmise dans la première forme de réalisation du dispositif de transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention. Dans cette forme de réalisation, on utilise pour la lumière de signal amont, une lumière ayant une longueur d'onde de 1550 nm et une lumière d'une longueur d'onde de 1560 nm pour la lumière de signal aval. Le réseau de Bragg à fibres 105 réfléchit 99% ou plus de la lumière ayant une longueur d'onde de 1550 2 nm et transmet 99% ou plus de la lumière ayant une longueur d'onde 1470 20 nm. Le -18- réseau de Bragg à fibres 106 réfléchit 99% ou plus de la lumière ayant une longueur d'onde de 1560 2 nm et transmet 99% ou plus de lumière ayant une longueur d'onde de 1470 20 nm. On utilise de la lumière ayant une longueur d'onde centrale de 1470 nm et une puissance de mW pour les sources de lumière de pompage 107 et 108. Le circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102 possède une perte d'insertion de 1 dB et une
isolation de 40 dB.
Dans la condition précédente, lorsque la sortie de lumière de la lumière de signal amont entrant par le terminal E/S optique 1 du circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102 était de -10 dBm, la lumière de signal amplifiée de +15 dBm constituait une sortie du terminal E/S optique 3 du circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale 102. On obtient le
même résultat pour la lumière de signal aval.
Tel que décrit ci-dessus, l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention possède des moyens pour recevoir la lumière de signal et pour produire la lumière de signal amplifiée à une extrémité et, à l'autre extrémité, la source de lumière de pompage. Le filtre optique ne transmet que la lumière de pompage et renvoie par réflexion la lumière de signal vers le milieu d'amplification optique. Cette configuration élimine le besoin du multiplexeur par répartition en longueur d'onde
nécessaire à la configuration classique.
Le dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle conçu autour de l'amplificateur à fibre optique selon la présente invention, avec le circulateur optique à 4 terminaux du type à circulation totale, ne demande qu'un seul circulateur optique au lieu de deux. La combinaison de cette configuration avec l'élimination du multiplexeur par répartition en longueur d'onde rend le dispositif -19d'amplification optique pour une transmission optique
bidirectionnelle plus petit que le dispositif classique.
Alors que l'on a décrit cette invention en liaison avec certaines formes de réalisation préférées, on doit comprendre que le sujet englobé de cette façon par cette invention n'est pas limité à ces formes de réalisation spécifiques. Au contraire, on prévoit que le sujet de l'invention inclut toutes les variantes, modifications et équivalents que l'on peut inclure dans l'esprit et le champ
des revendications suivantes.
-20-
Claims (30)
1. Amplificateur à fibre optique comprenant: une source de lumière de pompage produisant une lumière de pompage; un milieu d'amplification optique recevant ladite lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal reçue, et produisant une lumière de signal amplifiée; des moyens pour recevoir ladite lumière de signal, et pour produire ladite lumière de signal amplifiée, à partir d'une seule extrémité dudit milieu d'amplification optique; et des moyens de filtre optique pour transmettre de façon sélective de la lumière ayant une largeur de bande en longueur d'onde de ladite lumière de pompage et pour réfléchir de façon sélective la lumière ayant la largeur de bande en longueur d'onde de ladite lumière de signal, lesdits moyens de filtre optique étant prévus entre une autre extrémité dudit milieu d'amplification optique et
ladite source de lumière de pompage.
2. Amplificateur à fibre optique comprenant: une source de lumière de pompage produisant une lumière de pompage ayant une première longueur d'onde; un milieu d'amplification optique recevant ladite lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal ayant une deuxième longueur d'onde, et produisant la lumière de signal amplifiée; un filtre optique transmettant de façon sélective de la lumière ayant ladite première longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière ayant ladite deuxième longueur d'onde, ledit filtre optique étant prévu entre ladite source de lumière de pompage et ledit milieu d'amplification optique; et des moyens de couplage optique pour appliquer ladite lumière de signal reçue d'un premier terminal E/S optique à -21- un deuxième terminal E/S optique et pour appliquer ladite lumière de signal amplifiée reçue dudit deuxième terminal E/S optique à un troisième terminal E/S optique, ledit deuxième terminal E/S optique étant relié à une extrémité dudit milieu d'amplification optique.
3. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, dans lequel ledit filtre optique est un
réseau de Bragg à fibres.
4. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, dans lequel ledit filtre optique inclut un
filtre diélectrique multicouches.
5. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, dans lequel ledit moyen de couplage
optique est un circulateur optique.
6. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, dans lequel ledit moyen de couplage
optique est un coupleur optique directionnel.
7. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, dans lequel ledit milieu d'amplification
optique est une fibre optique dopée aux terres rares.
8. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 7, dans lequel ladite fibre optique dopée aux
terres rares est une fibre optique dopée à l'erbium.
9. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, comprenant de plus un filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite lumière de pompage, ledit filtre coupant la lumière de pompage étant prévu après ledit troisième terminal E/S optique.
10. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 2, comprenant de plus un filtre coupant la lumière de pompage, éliminant de façon sélective ladite lumière de pompage, ledit filtre coupant la lumière de pompage étant prévu entre ledit milieu d'amplification
optique et ledit deuxième terminal E/S optique.
-22-
11. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 10, dans lequel ledit filtre coupant la lumière de pompage possède des moyens pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit milieu d'amplification optique.
12. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant un amplificateur à fibre optique, ledit amplificateur à fibre optique comprenant: un premier amplificateur à fibre optique comprenant: une première source de lumière de pompage produisant une première lumière de pompage ayant une première longueur d'onde; un premier milieu d'amplification optique recevant ladite première lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal amont ayant une deuxième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal amont amplifiée; et un premier filtre optique transmettant de façon sélective de la lumière ayant ladite première longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective de la lumière ayant ladite deuxième longueur d'onde, ledit premier filtre optique étant prévu entre ladite première source de lumière de pompage et ledit premier milieu d'amplification optique; et un deuxième amplificateur à fibre optique comprenant: une deuxième source de lumière de pompage produisant une deuxième lumière de pompage ayant une troisième longueur d'onde; un deuxième milieu d'amplification optique recevant ladite deuxième lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal aval ayant une quatrième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal aval amplifiée; et -23- un deuxième filtre optique transmettant de façon sélective la lumière ayant ladite troisième longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière ayant ladite quatrième longueur d'onde, ledit deuxième filtre optique étant prévu entre ladite deuxième source de lumière de pompage et ledit deuxième milieu d'amplification optique; et des moyens de couplage optique comprenant: un premier terminal E/S optique recevant ladite lumière de signal amont et produisant ladite lumière de signal aval amplifiée; un deuxième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal amont et recevant ladite lumière de signal amont amplifiée, ledit deuxième terminal E/S optique étant relié à une extrémité dudit premier milieu d'amplification optique; un troisième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal amont amplifie reçue à partir dudit deuxième terminal E/S optique et recevant la lumière de signal aval; et un quatrième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal aval et recevant ladite lumière de signal aval amplifiée, ledit quatrième terminal E/S optique étant relié à une extrémité dudit deuxième milieu d'amplification optique.
13. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 12, dans lequel ladite première longueur
d'onde est égale à ladite troisième longueur d'onde.
14. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant un amplificateur à fibre optique, ledit amplificateur à fibre optique comprenant: -24- une source de lumière de pompage produisant une lumière de pompage; un circuit de dérivation optique divisant ladite lumière de pompage et produisant une première lumière de pompage ayant une première longueur d'onde et une deuxième lumière de pompage ayant une troisième longueur d'onde; un premier amplificateur à fibre optique comprenant: un premier milieu d'amplification optique recevant ladite première lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal amont ayant une deuxième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal amont amplifiée; et un premier filtre optique transmettant de façon sélective de la lumière ayant ladite première longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière ayant ladite deuxième longueur d'onde, ledit premier filtre optique étant prévu entre ledit circuit de dérivation optique et ledit premier milieu d'amplification optique; et un deuxième amplificateur à fibre optique comprenant: un deuxième milieu d'amplification optique recevant ladite deuxième lumière de pompage, amplifiant la lumière de signal aval ayant une quatrième longueur d'onde, et produisant une lumière de signal aval amplifiée; et un deuxième filtre optique transmettant de façon sélective la lumière ayant ladite troisième longueur d'onde et réfléchissant de façon sélective la lumière ayant ladite quatrième longueur d'onde, ledit deuxième filtre optique étant prévu entre ledit circuit de dérivation optique et ledit deuxième milieu d'amplification optique; et des moyens de couplage optique comprenant: -25- un premier terminal E/S optique recevant ladite lumière de signal amont et produisant ladite lumière de signal aval amplifiée; un deuxième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal amont et recevant ladite lumière de signal amont amplifiée, ledit deuxième terminal E/S optique étant relié à une extrémité dudit premier milieu d'amplification optique; un troisième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal amont amplifiée reçue dudit deuxième terminal E/S optique et recevant la lumière de signal aval; et un quatrième terminal E/S optique produisant ladite lumière de signal aval et recevant ladite lumière de signal aval amplifiée, ledit quatrième terminal E/S optique étant relié à une extrémité dudit deuxième milieu d'amplification optique.
15. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 12, dans lequel ledit filtre optique est un
réseau de Bragg à fibres.
16. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 14, dans lequel ledit filtre optique est un
réseau de Bragg à fibres.
17. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 12, dans lequel lesdits moyens de couplage
optique constituent un circulateur optique.
18. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 14, dans lequel lesdits moyens de couplage
optique constituent un circulateur optique.
19. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la -26- revendication 12, dans lequel ledit milieu d'amplification
optique est une fibre optique dopée aux terres rares.
20. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 14, dans lequel ledit milieu d'amplification
optique est une fibre optique dopée aux terres rares.
21. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 19, dans lequel ladite fibre optique dopée
aux terres rares est une fibre optique dopée à l'erbium.
22. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle selon la revendication 20, dans lequel ladite fibre optique dopée
aux terres rares est une fibre optique dopée à l'erbium.
23. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle qui utilise l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 12, ledit amplificateur à fibre optique comprenant de plus: un premier filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite première lumière de pompage, ledit premier filtre coupant la lumière de pompage étant relié audit troisième terminal E/S optique; et un deuxième filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite deuxième lumière de pompage, ledit deuxième filtre coupant la lumière de
pompage étant relié audit premier terminal E/S optique.
24. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 14, ledit amplificateur à fibre optique comprenant de plus: un premier filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite première lumière de pompage, ledit premier filtre coupant la lumière de pompage étant relié audit troisième terminal E/S optique; et -27- un deuxième filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite deuxième lumière de pompage, ledit deuxième filtre coupant la lumière de
pompage étant relié audit premier terminal E/S optique.
25. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 23, dans lequel ledit premier filtre coupant la lumière de pompage comprend des premiers moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée en vue d'éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit premier milieu d'amplification optique et dans lequel ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage comprend des deuxièmes moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit deuxième milieu d'amplification optique.
26. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 24, dans lequel ledit premier filtre coupant la lumière de pompage comprend des premiers moyens d'élimination de lumière d'émission spontanée en vue d'éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit premier milieu d'amplification optique et dans lequel ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage comprend des deuxièmes moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit deuxième milieu d'amplification
optique.
27. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 12, ledit amplificateur à fibre optique comprenant de plus: -28- un premier filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite première lumière de pompage, ledit premier filtre coupant la lumière de pompage étant prévu entre ledit premier milieu d'amplification optique et ledit deuxième terminal E/S optique; et un deuxième filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite deuxième lumière de pompage, ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage étant prévu entre ledit deuxième milieu d'amplification optique et ledit quatrième terminal E/S optique.
28. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 14, ledit amplificateur à fibre optique comprenant de plus: un premier filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite première lumière de pompage, ledit premier filtre coupant la lumière de pompage étant prévu entre ledit premier milieu d'amplification optique et ledit deuxième terminal E/S optique; et un deuxième filtre coupant la lumière de pompage éliminant de façon sélective ladite deuxième lumière de pompage, ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage étant prévu entre ledit deuxième milieu d'amplification optique et ledit quatrième terminal E/S optique.
29. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique'selon la revendication 27, dans lequel ledit premier filtre coupant la lumière de pompage comprend des premiers moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit premier milieu d'amplification optique et dans lequel ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage comprend des deuxièmes -29- moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée
provenant dudit deuxième milieu d'amplification optique.
30. Dispositif d'amplification optique pour une transmission optique bidirectionnelle utilisant l'amplificateur à fibre optique selon la revendication 28, dans lequel ledit premier filtre coupant la lumière de pompage comprend des premiers moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée provenant dudit premier milieu d'amplification optique et dans lequel ledit deuxième filtre coupant la lumière de pompage comprend des deuxièmes moyens d'élimination de la lumière d'émission spontanée pour éliminer la production de lumière d'émission spontanée
provenant dudit deuxième milieu d'amplification optique.
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