FR2801686A1 - Processeur de signal optique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un processeur de signal optique. Il comprend un premier trajet optique (26) comportant un premier modulateur optique (30) à électro-absorption auquel est appliquée une tension constante et destiné à absorber la lumière d'une longueur d'onde de signal lambdas, un deuxième trajet optique (28) ayant une relation de phase fixe avec le premier trajet optique par rapport à une longueur d'onde de sonde lambdap, un dispositif (22) d'introduction de lumière de sonde pour diviser une lumière de sonde de la longueur d'onde de sonde en deux parties et les appliquer respectivement dans les premier et deuxième trajets optiques, un dispositif (34) d'introduction de lumière de signal originale pour introduire une lumière de signal originale de la longueur d'onde de signal dans le premier modulateur optique à électro-absorption, et un dispositif de combinaison (24) pour combiner les deux lumières des longueurs d'ondes de sonde qui sont passées par les premier et deuxième trajets. L'invention s'applique aux systèmes de réseaux optiques, systèmes de commutation optique et analogue.
Description
Cette invention est relative à un processeur de signal optique, et plus particulièrement à un processeur de signal optique pour traiter un signal dans un état optique dans un système à réseau optique, un système de commutation optique, et analogue.
En tant qu'infrastructure pour supporter la future implantation d'informations, un réseau de communication optique de grande capacité utilisant un système de multiplexage à division de longueur d'onde, a été recherché intensément. Dans une telle situation présente, une technologie pratique de reproduction optique, telle qu'une conversion de longueur d'onde de signal et mise en forme de forme d'onde, a été étudiée et examinée positivement, car la capacité d'un réseau optique augmente considérablement s'il est possible de reproduire un signal dans un état optique à chaque noeud du réseau optique.
Afin d'obtenir un tel dispositif de reproduction optique, les configurations suivantes ont été proposées de manière fondamentale : une configuration (cf figures 11 et 12 du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 959 764) utilisant la modulation à croisement de gain et la modulation à croisement de phase un amplificateur optique à semiconducteur (SOA), une configuration (cf par exemple la figure 13 du brevet mentionné ci-dessus) utilisant un mélange de quatre ondes d'un amplificateur optique à semiconducteur ou d'une fibre optique, et configuration (cf par exemple la figure 1 du brevet mentionné ci-dessus) utilisant une modulation à croisement de gain d'un modulateur optique à électro-absorption -(EA). En outre, une configuration dans laquelle un amplificateur optique à semiconducteur est disposé au niveau de trajets ou bras optiques d'une configuration d'interféromètre, est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 6 005 708 et 6 035 078 et le document EP <B>0717482.</B>
Dans les techniques classiques précédentes, celle qui utilise la modulation à croisement de gain d'un amplificateur optique à semiconducteur (SOA) a une configuration simple. Cependant, ce type de technique n'est pas approprié pour une conversion de longueur d'onde à étages multiples, car elle ne peut pas etre utilisée pour produire une' lumière convertie ayant un taux d'extinction suffisamment élevé. En outre, le temps de récupération du gain prend plusieurs centaines de picosecondes et, par conséquent, ceci n'est pas applicable à un signal à vitesse élevée de plusieurs Gb/s ou davantage car l'effet de configuration devient important. La configuration dans laquelle les deux amplificateurs optiques à seniconducteur sont disposés pour composer une structure d'interféromètre de Mach-Zehnder devient compliquée car la lumière de signal originale doit etre introduite de manière différentielle lorsque la vitesse élevée se poursuit. En outre, ce type de configuration pose un autre problème en ce que la lumière convertie est affectée de manière sensible, uniquement par une légère fluctuation de puissance de la lumière de signal originale car une modulation de phase de 180 peut être mise en oeuvre avec une puissance optique relativement faible.
Bien que la technique qui utilise le mélange de quatre ondes d'un amplificateur optique à semiconducteur fonctionne à vitesse élevée, sa bande de longueur d'onde de conversion est étroite et le rapport SB est affecté suite à une émission spontanée. Lorsque le mélange de quatre ondes est utilisé, il est nécessaire, en principe, d'égaliser le plan de polarisation de la lumière du signal original avec celui de la lumière de pompage. La configuration des éléments optiques voisins devient donc compliquée, ce qui conduit à des coûts de production élevés.
Bien que le convertisseur de longueur d'onde utilisant la modulation à croisement de gain d'un modulateur optique à électro-absorption ait la configuration la plus simple, ce type de configuration demande une lumière d'entrée de signal originale relativement importante.
Un but de la présente invention est de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus qui se posent dans la technique classique et de créer un processeur de signal optique pour reproduire de manière efficace (conversion de longueur onde et/ou mise en forme de forme d'onde) un signal avec une configuration simple. Un autre but de la présente invention est de créer un processeur signal optique capable de donner un taux d'extinction supérieur. Encore un autre but de la présente invention est de créer un processeur de signal optique capable de mettre en forme une forme d'onde de signal dans état optique. Un processeur de signal optique conforme à l'invention est composé d'un premier trajet optique comportant un modulateur optique à électro-absorption auquel est appliquée une tension constante et qui absorbe la lumière d'une longueur d'onde de signal, un deuxième trajet optique ayant une relation de phase fixe avec le premier trajet optique par rapport à une longueur d'onde de sonde, un dispositif d'introduction de lumière de sonde pour diviser la lumière de sonde de la longueur d'onde de sonde en deux parties et les appliquer respectivement aux premier et deuxième trajets optiques, un dispositif d'introduction de lumière de signal originale pour introduire une lumière de signal originale de la longueur d'onde de signal au premier modulateur optique à électro-absorption, et un dispositif de combinaison pour combiner les lumières des longueurs d'onde de sonde qui sont passées par les premier et deuxième trajets optiques. Avec cette configuration, il se produit une modulation à croisement de phase entre la lumière de signal originale et la lumière de sonde dans le prenüer modulateur optique à électro-absorption, et la lumière de sonde est modulée en phase. Par conséquent; en combinant la lumière de sonde qui s'est propagée dans lés premier et deuxième trajets optiques, une lumière (lumière de signal convertie) de la longueur d'onde de sonde peut être obtenue, qui varie en forme d'onde à vitesse élevée en suivant la variation de forme d'onde de la lumière de signal originale. Puisqu'une tension constante est appliquée au modulateur optique à électro-absorption, une porteuse générée par la lumière de signal originale peut être déchargée vers l'extérieur à une vitesse élevée. Par conséquent, une réponse à vitesse élevée pouvant atteindre IO Gb/s et davantage, peut être obtenue.
Dans la modulation à croisement de phase du modulateur optique à electro- absorption, puisqu'une variation d'intensité supérieure à celle de la lumière de signal originale peut être fôurnie à la lumière de sonde combinée, taux d'extinction est amélioré. En outre, il est possible de fournir des caractéristiques de compression à la partie de faible intensité et à la partie d'intensité élevee de la lumière de signal originale, et par conséquent, le bruit peut être supprimé et de la sorte, la forme d'onde est améliorée et a une forme plus raide.
De préférence, le dispositif d'introduction de lumière de signal originale introduit la lumière de signal originale dans le premier trajet optique de manière qu'elle se propage dans le sens opposé à la lumière de sonde dans le premier modulateur optique à électro-absorption. Cette configuration empêche que la lumière restante de signal originale qui passe par le premier modulateur optique à électro-absorption soit mélangée avec la lumière de sortie du processeur de signal optique.
De préférence, l'un des premier et deuxième trajets optiques comporte un déphaseur pour régler la différence de phase entre les premier et deuxième trajets optiques par rapport à la longueur d'onde de sonde à une valeur prédéterminée. Avec cette configuration, des caractéristiques souhaitées peuvent être obtenues aisément et en outre une opération d'inversion peut être sélectionnée.
préférence, le deuxième trajet optique comporte un deuxième modulateur optique à électro-absorption ayant les mêmes caractéristiques que celles premier modulateur optique à électro-absorption. Avec cette configuration, il devient aisé de régler ou d'établir la relation de phase entre les premier deuxième trajets optiques.
Un processeur de signal optique conforme à l'invention est aussi compose d'un premier trajet optique comportant un premier modulateur optique à électro- absorption, auquel est appliqué une tension constante et qui absorbe la lumière d'une longueur d'onde de signal, et un premier réflecteur pour refléchir une longueur d'onde de sonde sur une extrémité du premier trajet optique, d'un deuxième trajet optique ayant' une relation de phase fixe avec le premier trajet optique par rapport à la longueur d'onde de sonde et comportant deuxième réflecteur pour réfléchir la longueur d'onde de sonde sur une extrémité du deuxième trajet optique, un dispositif d'introduction de lumière de signal originale pour introduire une lumière de signal originale de la longueur d'onde signal dans le premier modulateur optique à électro-absorption, un dispositif de combinaison/division pour diviser une lumière de sonde de la longueur d'onde de sonde en deux parties et les appliquer respectivement aux premier deuxième trajets optiques et pour combiner les deux parties de la lumière en provenance des premier et deuxième trajets optiques, et un filtre d'extraction de longueur d'onde de sonde pour extraire la composante optique de la longueur d'onde sonde en provenance de la lumière de sortie combinée du dispositif de combinaisonldivision.
Avec cette configuration, il est aussi possible d'obtenir le même effet opérationnel qu'avec un circuit optique d'interféromètre de Michelson.
De préférence, le dispositif d'introduction de lumière de signal originale introduit la lumière de signal originale dans le premier trajet optique manière à introduire la lumière de sonde dans le premier modulateur optique à électro- absorption, dans le même sens. Avec cette configuration, la lumière de signal originale est absorbée tout en faisant des allers et retours dans le premier modulateur optique à électro-absorption. Par conséquent, puisque l'intensité de la lumière restante de signal originale devient très faible, des effets nocifs tels que des interférences, sont réduits.
De préférence, l'un des premier et deuxième trajets optiques comporte un déphaseur pour régler le déphasage entre les premier et deuxième trajets optiques par rapport à la longueur d'onde de sonde, à une valeur prédéterminée Cette configuration permet d'obtenir aisément des caractéristiques souhaitées. En outre. une opération d'inversion peut être sélectionnée. De préférence, le premier réflecteur est formé sur une face extrémité du premier modulateur optique à électro-absorption. Cette configuration rend plus aisés la production et le réglage du processeur de signal optique.
De préférence, le deuxième trajet optique comporte un deuxième modulateur optique à électrô-absorption ayant les mêmes caractéristiques que celles du premier modulateur optique à électro-absorption. Cette configuration rend plus aisé le réglage ou l'établissement de la relation de phase entre le premier et le deuxième trajets optiques.
De préférence, le deuxième réflecteur est formé sur une face extrémité du deuxième modulateur optique à électro-absorption. Cette configuration rend plus aisés la production et le réglage du processeur de signal optique.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention ressortiront de la description détaillée suivante des modes préférés réalisation de l'invention en conjonction avec les dessins annexés dans lesquels figure 1 représente un schéma d'un premier mode réalisation conforme à l'invention ; figure 2 représente des caractéristiques du mode de réalisation de la figure 1 figure 3 représente un exemple de l'effet de mise en forme de forme d'onde conforme au mode de réalisation de la figure 1 ; figure 4(a) représente une forme d'onde d'une lumière de signal originale 12 lorsque la forme d'onde d'une lumière 16 de sonde est une forme d'onde d'impulsion RZ ; la figure 4(b) représente la forme d'onde d'impulsion RZ de la lumière de sonde 16 , la figure 4(c) représente une forme d'onde de lumière de signal convertie 20 lorsque la forme d'onde de la lumière de sonde 16 est la forme d'onde d'impulsion RZ ; et la figure 5 représente un schéma d'un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention.
Des modes de réalisation de l'invention seront expliqués ci-dessous en détail en se référant aux dessins.
La figure 1 représente un schéma synoptique d'un premier mode de realisation conforme à l'invention. Le numéro de référence 10 désigne un accès d'entrée de signal dans lequel est introduite une lumière de signal originale 12 d'une longueur d'onde a,s, le numéro de référence 14 désigne un accès d'entrée de lunûère de sonde dans lequel est introduite une lumière de sonde d'une longueur d'onde ;,p, et le numéro de référence 18 désigne un accès de sortie de signal pour délivrer une lumière de signal convertie 20 de la longueur d'onde kp portant le même signal de données que celui que porte la lumière signal originale 12. La longueur d'onde a,p de la lumière de sonde 16 est généralement différente de la longueur d'onde a,s ; cependant, elle peut aussi être identique à la longueur d'onde ks. Dans ce mode de réalisation, n.s est de<B>1,51</B> gin et n,p est de l 55 pm.
L'accès 14 d'entrée de lumière de sonde est connecté à un coupleur optique à 3 dB à branches en Y (coupleur directionnel) 22 qui fonctionne comme un séparateur optique, et l'accès 18 de sortie de signal est connecté à un coupleur optique à branches en Y (coupleur directionnel) 24 qui fonctionne comme un dispositif de combinaison. Deux trajets (ou bras) optiques 26 et 28 sont disposés entre les deux coupleurs optiques 22 et 24. Cette configuration forme un interféromètre de Mach-Zehnder.
Un modulateur optique 30 à électro-absorption (EA), un déphaseur 32 et un coupleur optique à branches en Y (coupleur directionnel) 34 sont disposés dans cet ordre entre le côté du coupleur optique 22 et le côté du coupleur optique 24, sur le trajet optique 26. Le coupleur optique 34 est disposé de manière à introduire la lumière de signal originale 12 en provenance de l'accès 10 d'entrée de signal dans le modulateur optique EA 30 sur le trajet optique 26, ainsi qu'à appliquer la lumière de sonde qui est passée par le modulateur optique EA 30 et le dephaseur 32, au coupleur optique 24. Le déphaseur 32 est composé, par exemple, d'un organe de chauffage à film mince capable de régler la phase de la lumière qui se propage sur le trajet optique 26 avec la chaleur.
Par ailleurs, un modulateur optique EA 36 et un coupleur optique à branches en Y (coupleur directionnel) 38 sont disposés dans cet ordre entre le côté du coupleur optique 22 et le côté du coupleur optique 24, sur le trajet optique 28. Le modulateur optique EA 36 et le coupleur optique 38 (en particulier le coupleur optique 38) ne sont pas essentiels, car ils sont utilisés uniquement dans le but d'équilibrer la perte et la phase entre la lumière de sonde qui se propage sur le trajet optique 28 et la lumière de sonde qui se propage sur le trajet optique 26.
Les modulateurs optiques EA 30 et 36 sont respectivement composés d'un modulateur optique à semiconducteur à électro-absorption au InGaAsP à transmission par guide d'onde utilisant l'effet de Franz-Keldysh, et sont -établis pour être transparents à la longueur d'onde kp (ici X,p est de<B>1,55</B> um) de la lumière de sonde 16 et pour absorber la longueur d'onde n,s (ici n,s est de 1,51 uni) de la lumière de signal originale 12. De manière concrète, chacun des modulateurs optiques EA et 36 a une structure par couches dans laquelle une couche d'électro-absorption en InGaAsP de 0,3 um d'épaisseur (kg = 1,40 4m), une couche d'empêchement d'accumulation de trous en InGaAsP de 0,05 um d'épaisseur = 1,22 um), une couche de revêtement en InP de 0,05 Eim d'épaisseur, une couche de revêtement en p-InP de 2 um d'épaisseur et une couche de contact en p-InGaAsP de 0,1 pin, d'épaisseur (n.g = 1,22 um), sont disposées sur un substrat en n-InP (100), dans cet ordre, et en outre, de l'InP dopé fer est incorporé dans la structure.
Dans ce mode de réalisation, les coupleurs optiques 22 et 24, trajets optiques 26 et 28, les modulateurs optiques EA 30 et 36, le déphaseur 32 et les coupleurs optiques 34 et 38, sont à intégration hybride sur un substrat 40 de dioxyde de silicium. Le fonctionnement de ce mode de réalisation sera décrit ci-dessous. On applique une tension constante de 3 volts aux modulateurs optiques EA 30 et 36. En outre, le déphaseur est préétabli de telle sorte que le déphasage de la longueur d'onde de sonde #,p entre les trajets optiques 26 et 28 devient égal à ,t dans la condition dans laquelle la lumière de signal originale 12 ne pénètre pas encore dans l'accès 10 entrée de signal. A ce point, pour simplifier l'explication, la lumière de sonde 16 supposée être une lumière CW.
La lumière de sonde CW 16 en provenance de l'accès 14 d'entrée de lumière de sonde est divisee en deux parties par le coupleur optique 22 ; une partie pénètre dans le modulateur optique EA 30 sur le trajet optique 26 et l'autre partie pénètre dans le modulateur optique EA 36 sur le trajet optique 28. Comme déjà mentionné, puisque modulateurs optiques EA 30 et 36 sont transparents à la longueur d'onde de sonde I,p, la lumière de sonde est transmise aux modulateurs optiques EA 30 et 36, presque sans perte. Le déphaseur 32 règle la phase de la lumière de sonde qui est passée par le modulateur optique EA 30 et le coupleur optique 34 divise la lumière de sortie du déphaseur 32 en deux parties. La lumière de sonde atténuée de 3 au niveau du coupleur optique 34 pénètre dans le coupleur optique 24. Par ailleurs, la lumière de sonde qui est passée par le modulateur optique EA 36 est divisée en deux parties par le coupleur optique 38. La lumière de sonde atténuée de 3 dB au niveau du coupleur optique 38 pénètre dans le coupleur optique 24. Le coupleur optique 24 combine la lumière de sonde en provenance du coupleur optique 34 et la lumière de sonde en provenance du coupleur optique 38. La lumière de sortie combinée du coupleur optique 24 est délivrée sous la forme d'une lumière de signal convertie 20 en provenance de l'accès 18 de sortie de lumière de signal vers l'extérieur.
Puisque le déphasage de la lumière de sonde entre les trajets optiques 26 et 28 est réglé pour devenir égal à 7c par le déphaseur 32, le déphasage de la lumière de sonde introduite dans le coupleur optique 24 en provenance des coupleurs optiques 34 et 38 devient égal à 7z dans la condition dans laquelle la lumière de signal originale 12 ne pénètre pas encore dans l'accès 10 d'entrée de signal. conséquent, l'intensité de la lumière combinée par le coupleur optique 24, à savoir l'intensité de la lumière (la lurmère de signal convertie 20) de la longueur d'onde de sonde ;,p délivrée par l'accès 14 de sortie de signal devient égale à zéro, principe (à une valeur proche de zéro, en pratique). Par ailleurs, dans la condition dans laquelle la lumière de signal originale 12 pénètre dans l'accès 10 d'entrée de signal, la lumière de signal originale 12 est introduite dans le trajet optique 26 par le coupleur optique 34, puis est transmise au déphaseur 32 et pénètre dans le modulateur optique EA 30, dans le sens opposé à la lumière de sonde. Le modulateur optique EA 30 absorbe la lumière de signal originale d'entrée. Etant donné cette absorption, une porteuse est générée dans le modulateur optique EA 30, et par conséquent, la réfractivité effective au niveau de la partie de guide d'onde du modulateur optique EA 30 varie en fonction de la variation d'intensité de la lumière de signal originale 12. La variation de la réfractivité effective fait varier la phase de la lumière de sonde qui se propage dans le modulateur optique EÀ 30. C'est-à-dire qu'une modulation à croisement de phase entre la lumière de signal originale et la lumière de sonde se produit dans le modulateur optique EA 30. La porteuse générée suite à l'absorption dans le modulateur optique EA 30 est envoyée au circuit extérieur par le champ électrique, et par conséquent, ce mode de réalisation peut répondre à une vitesse très élevée. Même si la cadence de données de la lumière de signal originale 12 est de LO Gbits/s, ce mode de réalisation peut la suivre de manière suffisante. La figure 2 représente un schéma caractéristique du mode de réalisation lôrsque la lumière de sonde CW 16 d'une intensité optique prédéterminée pénètre dans l'accès 14 d'entrée de lumière de sonde. Sur la figure 2, l'axe horizontal représente l'intensité optique de la lumière de signal originale 12 et l'axe vertical représente l'intensité de la lumière (la lumière 20 de signal convertie) de la longueur d'onde de sonde kp, délivrée par l'accès 18 de sortie de signal. Il va sans dire que le modulateur optique EA 30 est établi de manière à fournir une variation de phase de n à la lumière de sonde en fonction de l'intensité optique de crête estimée de la lumière de signal originale 12.
Il ressort à l'évidence de la figure 2 que le mode de réalisation représenté sur la figure 1 présente une forte non linéarité vers l'intensité optique de la lumière de signal originale 12, plus précisément présente des caractéristiques binaires pour comprimer les parties avec une faible intensité optique et une forte intensité optique de la lumière de signal originale 12 ainsi que pour étirer parties avec une intensité optique moyenne. En utilisant ces caractéristiques, il est possible de mettre en forme une forme d'onde et de comprimer un bruit. plus<B>,</B> lorsque l'intensité optique de la lumière de signal originale 12 devient plus forte, le mode de réalisation représenté sur la figure 1 présente des caractéristiques optiques limites selon lesquelles l'intensité optique de la lumière de signal convertie est fixe, même si l'intensité optique de la lumière de signal originale 12 croît, et présente ensuite; lorsque l'intensité optique de la lumière de signal originale 12 devient encore plus forte, caractéristiques négatives selon lesquelles l'intensité optique de la lumière de signal convertie 20 inversement devient plus faible.
La figure j représente un exemple de l'effet de mise forme de forme d'onde conforme au mode de réalisation de la figure 1. Le numéro référence 42 représente les caractéristiques d'entrée/sortie du mode de réalisation représenté sur la figure 2, le numéro de référence 44 représente la forme d'onde la lumière de signal originale 12 introduite dans l'accès 10 d'entrée de signal, et le numéro de référence 46 représente la forme d'onde de la lumière de signal convertie 20 de la longueur d'onde a,p délivrée par l'accès 18 de sortie de signal. Naturellement, la forme d'onde 46 de la lumière de signal convertie 20 est obtenue en améliorant la forme d'onde 44 de la lumière de signal originale 12 de manière qu'il se produise un changement plus drastique.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 1 travaille au niveau de l'opération d'inversion lorsque le déphasage entre les trajets optiques 26 et 28 par rapport à la longueur d'onde de sonde kp, est réglé pour devenir égal à zéro par le déphaseur 32, dans la condition dans laquelle la lumière de signal originale 12 pénètre pas encore. C'est-à-dire que la forme d'onde de la lumière de signal convertie 20 est fondamentaleïnent la forme d'onde inversée de la forme d'onde signal de la lumière de signal originale 12.
En établissant la formé d' onde de la lumière de sonde 16 pour qu'elle soit une forme d'onde d'impulsion RZ synchronisée avec la forme d'onde d'impulsion de la lumière de signal originale 12, la forme d'onde de signal est davantage améliorée et, par conséquent, le rapport SB est aussi amélioré. Les figures 4(a), 4(b) et 4(c) représentent respectivement les formes d'ondes de la lumière de signal originale 12, de la lumière de sonde 16 et de la lumière de signal convertie 20. Sur les figures 4(a), 4(b) et 4(c), l'axe horizontal et l'axe vertical expriment respectivement le temps et l'intensité optique. Il est connu, d'après la figure 4, que, dans la lumière de signal originale 12, le chevauchement d'impulsions optiques adjacentes et de bruit en forme d'impulsion au niveau de la partie où il n'existe d'impulsion optique, est supprimé, et les formes d'ondes d'impulsion sont remises en forme. En outre, le rapport SB est amélioré.
En outre, en établissant la lumière de sonde 16 pour qu'elle soit une lumièr d'impulsion ayant une configuration d'impulsion spécifique, il devient possible d'extraire ou de supprimer une partie d'intervalle de temps spécifique de la lumière de signal originale 12.
Pour rendre aisément compréhensible le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les modulateurs optiques EA 30 et 36 sont disposés respectivement sur les trajets optiques 26 et 28. Cependant, en principe, il suffit que le modulateur ôptique EA 30 soit disposé sur le trajet optique 26. En outre, lorsque les coupleurs optiques 34 et 38 sont composés de coupleurs optiques à multiplexage de longueur d'onde correspondant à la longueur d'onde a,s de signal optique et à la longueur d'onde de sonde #,p, la perte de 3 dB suite à chacun du multiplexage de la longueur d'onde de sonde Xp et du multiplexage de la longueur d'onde ks de signal optique, peut être résolue. Dans l'explication précédente, bien que la longueur d'onde de sonde ;,p soit définie comme une longueur d'onde qui n'est pas absorbée par les modulateurs optiques 30 et 36, il n'y a aucune difficulté de fonctionnement en principe si la longueur d'onde est absorbée à un certain degré. Cependant, dans ce cas, l'opération d'inversion n'est pas appropriée, car la perte devient supérieure et le circuit d'interférence devient asymétrique lorsque la longueur d'onde n,p est absorbée.
Dans ce mode de réalisation, chaque composant est intégré de manière hybride le substrat en InP ; cependant, il est aussi possible réaliser la structure avec des composants à fibre optique ayant presque les mêmes fonctions.
outre, bien qu'un modulateur optique du type à électro-absorption au InGaAsP ' guide d'onde à effet de Franz-Keldysh soit utilisé tant que modulateur optique EA dans ce mode de réalisation, tout autre modulateur optique du type _ absorption est applicable à l'invention dans la mesure où possède la fonction pour décharger en force, plus rapidement que la diffusion thermique, des électrons et/ou des trous générés dans le modulateur optique suite à une absorption en utilisant un champ électrique formé dans le modulateur optique en dehors d'une tension appliquée au modulateur optique. Par exemple, des modulateurs optiques MQW du type à guide d'onde utilisant l'effet de quantum de Stark de puits à quanta multiples (MQW) de. semiconducteurs, peuvent être utilisés.
Comme déjà expliqué en référence à la figure 3, puisque ce mode de réalisation des caractéristiques non linéaires entre la quantité optique de la lumière de signal originale 12 et celle de la lumière de signal convertie 20, il est aussi applicable à la mise en forme de forme d'onde optique. C'est-à-dire que ce mode de réalisation a des caractéristiques de seuil optique dans lesquelles l'intensité optique de la lumière de signal convertie 20 devient considérablement supérieure par rapport à celle de la lumière de signal originale. En outre, ce mode de réalisation a une fonction de limitation optique dans laquelle 1e niveau de sortie optique de la lumière de signal convertie 20 est limité lorsque l'intensité optique de la lumière de signal originale est forte. De telles caractéristiques non linéaires sont efficaces pour réduire l'intensité du bruit au niveau de l'espace et au niveau de la marque d'un signal optique modulé en intensité. Lorsqu'elle est utilisée à une telle fin de commande de bruit, longueur d'onde de sonde ;,p peut être identique à la longueur d'onde î,,s de la lumière de signal originale 12.
Apparemment, un effet opérationnel similaire peut être obtenu lorsque les coupleurs optiques 22, 24, 34 38 sont respectivement composés d'un guide d'onde en forme de Y ou d'un circuit de combinaison/séparation optique de type interféromètre à modes multiples ÇNM). Dans ce cas, ce mode de réalisation peut être formé sur un substrat en InP en utilisant une technologie de processus à semiconducteur ; c'est-à-dire qu'il peut être obtenu avec une structure intégrée monolithique. Un amplificateur optique à semiconducteur pour amplifier la lumière de la longueur d'onde X.p peut aussi être disposé entre le coupleur optique 24 et l'accès 18 de- sortie de signal. Il est aussi applicable à application d'une lumière d'assistance dans l'accès 10 d'entrée de signal afin de régler les caractéristiques d'absorption du modulateur optique EA 30 pour la lumière longueur d'onde n,s. La longueur d'onde de la lumière d'assistance doit être longueur d'onde. par exemple de 1,52 qm, destinée à être absorbée au niveau du modulateur optique EA 30. En réglant l'intensité de la lurnïère d'assistance, il devient possible de commander les caractéristiques d'absorption modulateur optique EA 30 pour la lumière de longueur d'onde a,s, à partir de extérieur. C'est-à-dire que l'action de modulation à croisement de phase entre la lumière de signal originale et la lumière de sonde dans le modulateur optique 30, peut être commandée à partir de l'extérieur.
Dans ce mode de réalisation, bien que la lumière de sonde 16 soit envoyée à partir de l'extérieur, on peut utiliser un substrat de InP au lieu d'un substrat en dioxyde de silicium et utiliser source de lumière laser à semiconducteur pour générer la lumière de sonde 16 sur le substrat. Il va sans dire qu'il est possible d'utiliser d'autres substrats. La figure 5 représente un schéma synoptique deuxième mode de réalisation conforme à l'invention. Ce mode de réalisation utilise une structure d'interféromètre de Michelsori: La lumière de signal originale 52 d'une longueur d'onde ks (par exemple de<B>1,52</B> p.m) pénètre dans un accès d'entrée de signal, et une lumière de sonde CW 56 d'une longueur d'onde kp (par exemple de<B>1,55</B> pm) pénètre dans un accès 54 d'entrée de lumière de sonde. Dans ce mode de réalisation, la longueur d'onde a,s de signal originale et longueur d'onde de sonde kp doivent être différentes l'une de l'autre. La lumière de signal originale 52 introduite dans accès 50 d'entrée de signal se propage dans un guide d'onde 58 en dioxyde de silicium et pénètre dans un déphaseur 62. par l'intermédiaire d'une ligne 60 de branchement en forme de Y. La configuration et la fonction du déphaseur 62 sont identiques à celles du déphaseur 32 du mode de réalisation de la figure 1. La lumière de signal originale qui est passée par le déphaseur 62 se propage dans un guide d'onde 64 en dioxyde de silicium et pénètre dans un modulateur optique 66 à électro-absorption (EA). Le modulateur optique EA 66 est, par exemple, composé d'un élément semiconducteur à électro-absorption en InGaAsP à transmission à guide d'onde avec un effet de Franz-Keldysh, et la configuration interne est fondamentalement identique à celle du modulateur optique EA 30 du mode réalisation représenté sur la figure 1. Une tension constante de 3 volt est appliquée au modulateur optique EA 66. Le modulateur optique EA 66 est composé d'un support qui est presque transparent de manière à ne pas absorber la longueur d'onde de sonde kp.
Dans le modulateur optique EA 66, sur une face d'extrémité reliée au guide d'onde en dioxyde de silicium 64, une région (non représentée sur le schéma) est formée pour l'adaptation du diamètre de point lunüneux de la lumière qui se propage sur le guide d'onde 64 en dioxyde de silicium et de celui de la lumière qui se propage dans le modulateur optique EA 66. De manière concrète, la région réduit la largeur de bande de la couche d'électro-absorption en se rapprochant de la face d'extrémité 66a reliée au guide d'onde en dioxyde de silicium 64, la largeur de bande est 1,5 pm dans le modulateur optique EA 66, et on fait en sorte que la largeur de bande devienne de 0,5 pm au niveau de la face d'extrémité 66a. En outre, un revetement non réfléchissant est formé sur la face d'extrémité 66a pour longueur d'onde Is de signal original et la longureu d'onde de sonde kp. Bien que la perte de couplage du guide d'onde en dioxyde de silicium 64 et du modulateur optique EA 66 soit de 6 dB lorsqu'aucun convertisseur de dimension de point lumïneux n'est utilisé, elle est réduite à 4 dB lorsque le convertisseur ci-dessus diamètre de point lumineux, est utilisé.
Une face d'extrémité 66b sur le côté opposé du modulateur optique EA est formée en tant que surface entièrement réfléchissante pour la longueur d'onde de sonde kp. Bien que la face d'extrémité 66b puisse réfléchir entièrement longueur d'onde Is de signal original, la lumière réfléchie devient un obstacle dans ce cas.
La lumière de sonde 56 introduite dans l'accès 54 d'entrée de lumière de sonde pénètre dans un accès A d'un circulateur optique 68. Le circulateur optique 68 est un élément optique pour délivrer la lumière d'entrée de l'accès A à partir d'un accès B et délivrer la lumière d'entrée de l'accès B à partir d'un accès C. La lumière de sonde délivrée par l'accès B du circulateur optique 68 est transmise à un filtre optique 70, passe par la longueur d'onde de sonde n,p et ne passe pas par la longueur d'onde originale ks, et pénètre dans une ligne 72 de branchement en forme de Y, pour être divisée en deux parties.
Une partie de la lumière de sonde divisée au niveau de,. la ligne 72 de branchement en forme de Y pénètre dans le modulateur optique E A 66 par l'intermédiaire de la ligne 60 de branchement en forme de Y, du déphaseur 62, et du guide d'onde 64 en dioxyde de silicium. Par ailleurs, l'autre partie de la lumière de sonde divisée au niveau de la ligne 72 de branchement en forme de Y pénètre dans un modulateur optique EA 78 par l'intermédiaire d'une liane 74 de branchement en forme de Y et du guide d'onde 76 en dioxyde de silicium. Le modulateur optique EA 78 a la même configuration que le modulateur optique EA 66. C'est-à-dire que le modulateur optique EA 78 comporte, sur un côté la face d'extrémité 78a reliée au guide d'onde 76 en dioxyde de silicium, une région (non représentée sur le schéma) pour l'adaptation d'un diamètre de point lumineux de la lumière qui se propage sur le guide d'onde 76 en dioxyde de silicium et de celui de la lumière qui se propage dans le modulateur optique EA 78. Le même revêtement non réfléchissant que celui utilisé pour la face d'extrémité 66a est formé la face d'extrémité 78a, et la même surface réfléchissante que celle utilisée pour la face d'extrémité 66b est formée sur une face d'extrémité 78b.
Dans le modulateur optique EA 66, la lumière de sonde est réfléchie par la face d'extrémité 66b et pénètre à nouveau dans la ligne de transmission 64 en dioxyde de silicium. Cependant, dans le modulateur optique EA 66, il produit une modulation à croisement de phase entre la lumière de signal originale 52 et la lumière de sonde 56, et la phase optique de la lumière de sonde 56 est influencée par la variation de forme d'onde d'intensité- optique de la lumière de signal originale 52 et varie avec celle-ci. La lumière de sonde dont la phase est modulée au niveau du modulateur optique EA 66 est transmise au guide d'onde 60 en dioxyde de silicium et au déphaseur 62 et est divisée en deux parties au niveau de la ligne 60 de branchement en forme de Y. Une partie de la lumière sonde divisée au niveau de la ligne 60 de branchement en forme de Y pénètre dans la ligne 72 de branchement en forme de Y.
Par ailleurs, dans le modulateur optique EA 78, la lumière de sonde est réfléchie par la face d'extrémité 78b, pénètre à nouveau dans la ligne de transmission 76 en dioxyde de silicium et est divisée en deux parties par ligne 74 clé branchement en forme de Y. Une partie de la lun-ière de sonde divisée an niveau de la ligne 74 de branchement en forme de Y pénètre dans la ligne de branchement en forme de Y.
Par conséquent, sont introduites dans la ligne 72 de branchement en forme de Y, la lumière de sonde qui fait un aller et retour vers le premier trajet bras optique composé de la ligne 60 de branchement en forme de Y, du déphaseur 62. du guide d'onde 64 en dioxyde de silicium et du modulateur optique EA 66, et la lumière de sonde qui fait un aller et retour vers le deuxième trajet ou bras optique composé de la ligne 74 de branchement en forme de Y, du guide d'onde 76 dioxyde de silicium et du modulateur optique EA 78. De manière similaire au mode de realisation de la figure 1, le déphaseur 62 est préétabli de telle sorte que déphasage de la longueur d'onde de sonde X,p entre les premier et deuxième trajets optiques devient égal à n dans la condition dans laquelle la lumière de signal originale 52 n'a pas encore pénétré dans l'accès 50 d'entrée de signal. conséquent, l'intensité combinée de la lumière de sortie de la ligne 72 de branchement en forme de Y devient pratiquement égale à zéro suite à l'interférence lorsque la lunüère de signal originale 52 n'a pas encore pénétré dans l'accès 50 d'entrée de signal. En établissant l'intensité optique de la lumière de signal originale 52 de manière à être appropriée à des caractéristiques de modulation à croisement de phase du modulateur optique EA 66, la forme d'onde de la lumière de sortie combinée de la ligne 72 de branchement en forme de Y devient une forme d'onde qui varie de manière plus raide, tout en réduisant la lumière de bruit et en réfléchissant la forme d'onde de signal de la lumière de signal originale 52. C'est-à- dire la lumière délivrée à partir de la ligne 72 de branchement en forme de Y au filtre optique 70 contient la lumière de la longueur d'onde n,p, c'est-à-dire la lumière de signal convertie, qui porte le même signal que la lumière 52 de signal originale. Puisque la lumière délivrée à partir de la ligne 72 de branchement en forme de Y au filtre optique 70 contient la longueur d'onde n,s de signal original, filtre optique 70 est utilisé pour la supprimer.
Le filtre optique 70 extrait la lumière de signal convertie de la longueur d'onde Xp seule, de la lumière de sortie de la ligne 72 de branchement en forme Y, et applique la lumière extraite à l'accès B du circulateur optique 68. Le circulateur optique 68 délivre la lumière de signal convertie en provenance du filtre optique 70 vers un accès 80 de sortie de signal par l'intermédiaire de l'accès C. La lumière de signal convertie 82 de la longueur d'onde kp pour porter le même signal que la lumière de signal originale 62, est délivrée par l'accès 80 de sortie de signal vers l'extérieur.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, le guide d'onde 58 en dioxyde silicium, la ligne 60 de branchement en forme de Y, le déphaseur 62, le guide d'onde 64 en dioxyde de silicium, le modulateur optique EA 66, le filtre optique 70, les lignes 72 et 74 de branchement en forme de Y, le guide d'onde 76 dioxyde de silicium et le modulateur optique EA 78, peuvent être formés sur substrat 84.
Les caractéristiques de conversion de longueur d'onde du mode réalisation représenté sur la figure 5, plus précisément les caractéristiques de variation d'intensité optique de la lumière de signal convertie 82 pour l'intensité optique de la lumière de signal originale 52, sont fondamentalement les mêmes que celles (figure 2) du mode de réalisation représenté sur la figure 1. De manière similaire au mode de réalisation représenté sur la figure 1, en faisant en sorte que la lumière de sonde 56 soit une impulsion optique synchronisée avec la lumière de signal originale 52; il devient possible d'améliorer l'effet de mise en forme d'une forme d'onde d'impulsion, ainsi que de supprimer de manière efficace le bruit en l'absence d'une impulsion. II est évident que l'opération d'inversion peut être réalisée lorsque le déphasage entre les premier et deuxième trajets optiques est réglé pour devenir égal à zéro.
Dans la description précédente, bien que le mode de réalisation utilisant un modulateur optique à électro-absorption d'une bande de 1,5 #im soit expliqué, l'invention n'est pas limitée à cette bande de longueur d'onde et à cet élément optique.
Comme on le comprendra aisément d'après ce qui précède, conformément à l'invention, une lumière de signal peut être reproduite dans un état optique avec une configuration simple. En même temps, il est possible de convertir une longueur d'onde de la lumière de signal. En principe, en optimisant un élément à semiconducteur à électro-absorption et un circuit optique d'interféromètre, un rapport d'extinction supérieur à celui de la lumière de signal originale, peut être obtenu. En réglant le circuit optique d'interféromètre, une forme d'onde de signal peut être améliorée, par exemple suppression de bruit et analogue; et en outre la distorsion de phase optique de la lumière de signal originale peut être supprimée.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant à un mode de réalisation spécifique, il apparaitra à l'homme de l'art que divers changements et modifications peuvent être apportés au mode de réalisation spécifique sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications.
Claims (14)
1. Processeur de signal ôptique caractérisé en ce qu'il comprend un premier trajet optique (26) comportant un premier modulateur optique (30) à électro-absorption auquel est appliquée une tension constante et destiné à absorber de la lumière d'une longueur d'onde de signal (hs) un deuxième trajet optique (28) ayant une relation de phase fixe avec le premier trajet optique (26) par rapport à une longueur d'onde de sonde (kp) ; unn dispositif (22) d'introduction de lumière de sonde pour diviser une lumière de sonde (16) de la longueur d'onde de sonde (fis) en deux parties et appliquer celles-ci respectivement dans les premier et deuxième trajets optiques 28) un dispositif (34) d'introduction de lumière de signal originale (12) pour introduire une lumière de signal originale (12) de la longueur d'onde de signal (@.s) dans le premier modulateur optique (30) à électro-absorption et un dispositif de combinaison (24) pour combiner deux lumières de longueur d'onde de sonde (a,p) qui sont passées par les premier et deuxième trajets 28).
2. Processeur de signal optique selon la revendication 1, caractérisé en ce le dispositif (34) d'introduction de lumière de signal originale (12) introduit la lumière de signal originale (12) dans le premier trajet optique (26) de manière à ce qu elle se propage dans le sens opposé à la lumière de sonde 6) dans le premier modulateur optique (30) à électro-absorption.
3. Processeur de signal optique selon la revendication caractérisé en ce l'un des premier et deuxième trajets (26, 28) comprend un déphaseur (32) pour régler le déphasage entre les premier et deuxième trajets (26, 28) par rapport à longueur d'onde de sonde (Isp) à une valeur prédéterminée.
4. Processeur de signal optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier modulateur optique (30) à électro-absorption a une fonction de conversion de diamètre de point lumineux.
5. Processeur signal optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième trajet (28) comprend un deuxième modulateur optique (36) à électro-absorption ayant les mêmes caractéristiques que celles du premier modulateur optique (30) à électro-absorption.
6. Processeur signal optique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième modulateur optique (36) à électro-absorption a une fonction de conversion de diamètre point lumineux.
7. Processeur signal optique caractérisé en ce qu'il comprend un premier trajet optique (58) comportant un premier modulateur optique (66) à électro-absorption auquel est appliquée une tension constante et destiné à absorber de la lumière d'une longueur d'onde de signal (ks) et un premier réflecteur (66b) pour refléchir la longueur d'onde de sonde (kp) sur une extrémité du premier trajet optique 8) ; un deuxième trajet optique (76) ayant une relation de phase fixe avec. le premier trajet optique (D8) pour la longueur d'onde de sonde (Âp) et un deuxième réflecteur (78b) pour refléchir la longueur d'onde de sonde (a,p) sur une extrémité du deuxième trajet optique (76) ; un dispositif (64) d'introduction de lumière de signal originale (52) pour introduire une lumière signal originale (52) de la longueur d'onde de signal (@,s) dans le premier modulateur optique (66) à électro-absorption ; un dispositif combinaison/division (72) pour diviser la lumière de sonde (56) de la longueur d'onde de sonde (@,p) en deux parties, appliquer celles-ci respectivement dans premier et deuxième trajets (58, 76) et combiner les deux parties de la lumière introduite à partir des premier et deuxième trajets (58, 76) ; et un filtre (70) d'extraction de longueur d'onde de sonde (a,p) pour extraire une composante optique de la longueur d'onde de sonde (n,p) de la lumière de sortie combinée en provenance :du dispositif de combinaison/division (72).
8. Processeur de signal optique selon la revendication caractérisé en ce que le dispositif (64) d'introduction de lumière de signal originale (52) introduit la lumière de signal originale (52) dans le premier trajet optique de manière à ce qu'elle pénètre dans le premier modulateur optique (66) à électro absorption dans le même sens la lumière de sonde (56).
9. Processeur de signal optique sleon la revendication caractérisé en ce que l'un des premier et deuxième trajets (58, 76) comprend un déphaseur (62) pour régler le déphasage entre les premier et deuxième trajets (58, 76) par rapport à la longueur onde de sonde (Xp) à une valeur prédéterminée.
10. Processeur de signal optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier réflecteur (66b) est formé sur une face d'extrémité du premier modulateur optique (66) à électro-absorption.
11. Processeur de signal optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le deuxieme trajet (76) comprend un deuxième modulateur optique (78) à électro-absorption ayant les mêmes caractéristiques que celles du premier modulateur optique (66) à électro-absorption.
12. Processeur de signal optique sleon la revendication 11. caractérisé en ce que le deuxième réflecteur (78b) est formé sur une face d'extrémité du deuxième modulateur optique (78) à électro-absorption.
13. Processeur de signal optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier modulateur optique (66) à électro-absorption a une fonction de conversion de diamètre de point lumineux.
14. Processeur de signal optique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième modulateur optique (78) à électro-absorption a une fonction de conversion de diamètre de point lumineux.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060731 |