FR3129221A1 - Hybrid optical multiplexer, associated hybrid optical demultiplexer and associated on-board optical communication network - Google Patents

Hybrid optical multiplexer, associated hybrid optical demultiplexer and associated on-board optical communication network Download PDF

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Yannick LE MEUR
Bertrand Denolle
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Abstract

Multiplexeur optique hybride, démultiplexeur optique hybride associé et réseau de communication optique embarqué associé Un multiplexeur optique (100) hybride permettant de combiner une pluralité de signaux lumineux encodés numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, et un démultiplexeur optique (200) hybride correspondant permettant de décoder un signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux. Figure pour l’abrégé : Fig. 5Hybrid optical multiplexer, associated hybrid optical demultiplexer and associated on-board optical communication network A hybrid optical multiplexer (100) for combining a plurality of light signals digitally encoded on different wavelengths and different spatial modes into a single light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, and a corresponding hybrid optical demultiplexer (200) making it possible to decode a light signal digitally encoded on several wavelengths and several spatial modes. Figure for abstract: Fig. 5

Description

Multiplexeur optique hybride, démultiplexeur optique hybride associé et réseau de communication optique embarqué associéHybrid optical multiplexer, associated hybrid optical demultiplexer and associated on-board optical communication network

L'invention concerne le domaine général des réseaux optiques embarqués de transmission de données multiplexées en aéronautique ou en aérospatial.The invention relates to the general field of on-board optical networks for the transmission of multiplexed data in aeronautics or aerospace.

Afin de relier des équipements d'un aéronef entre eux à des fins de communication, les aéronefs sont équipés de différents câblages formant un réseau dont l'installation et la maintenance peuvent être complexes. En outre, ce câblage présente un coût important, d'une part en termes de prix des câbles mais aussi en termes de poids entraînant une hausse de la consommation de carburant durant le vol. De plus, les réseaux actuels utilisent généralement des câbles en cuivre formant un mélange de réseau en étoile et en anneau. Les câbles utilisent un support en cuivre de deux paires torsadées et redondées. Ce type de réseau à câbles en cuivre possède plusieurs inconvénients : les câbles métalliques posent des problématiques de perturbations électromagnétiques (compatibilité électromagnétique, induction de courant, etc.), le réseau est peu adaptable aux modifications (ajout de nouvel équipement par exemple), le réseau a un débit limité à quelques dizaines de Mb/sec (essentiellement dû à l'aspect déterministe du protocole TCP), et le poids des câbles est élevé (environ 32kg/km, un avion pouvant comprendre par exemple plusieurs centaines de kilomètre de câbles). À tous ces inconvénients s'ajoute en outre un coût élevé de maintenance et de modification.In order to connect items of equipment of an aircraft to one another for communication purposes, aircraft are equipped with various wirings forming a network, the installation and maintenance of which can be complex. In addition, this wiring has a significant cost, on the one hand in terms of the price of the cables but also in terms of weight leading to an increase in fuel consumption during the flight. Additionally, today's networks typically use copper cables forming a mixture of star and ring networks. The cables use a copper medium of two twisted and redundant pairs. This type of network with copper cables has several disadvantages: metal cables pose problems of electromagnetic disturbances (electromagnetic compatibility, current induction, etc.), the network is not very adaptable to modifications (addition of new equipment for example), the network has a throughput limited to a few tens of Mb/sec (essentially due to the deterministic aspect of the TCP protocol), and the weight of the cables is high (about 32 kg/km, an airplane which can include for example several hundred kilometers of cables ). In addition to all these drawbacks, there is a high cost of maintenance and modification.

Une solution proposée à au moins une partie de ces inconvénients a été de remplacer les câbles en cuivre par des fibres optiques.A proposed solution to at least some of these drawbacks has been to replace copper cables with fiber optics.

Les réseaux optiques embarqués à bord d’engins aéronautiques ou aérospatiaux sont essentiellement dédiés à la transmission de données. Le premier d’entre eux par sa taille est l’IFE, pour « In Flight Entertainment » en anglais, ou divertissement à bord en français. Il est présent sur de nombreux programmes et fournit aux passagers en zone cabine des logiciels et des contenus destinés à leur distraction à bord via divers équipements.The optical networks on board aeronautical or aerospace machines are essentially dedicated to data transmission. The first of them by its size is the IFE, for "In Flight Entertainment" in English, or entertainment on board in French. It is present on many programs and provides passengers in the cabin area with software and content intended for their entertainment on board via various equipment.

Ces réseaux ont de plus en plus recourt à la fibre optique compte tenu des débits linéiques sans cesse croissants et notamment du fait de l’apparition de nombreux nouveaux services et équipements connectés. Cependant, l’architecture et la technologie actuelle du système de câblage au sein de l’aéronef est peu compatible avec ces besoins croissants : lourd, peu évolutif, difficilement reconfigurable.These networks are increasingly using fiber optics given the ever-increasing linear speeds and in particular due to the appearance of many new services and connected equipment. However, the current architecture and technology of the wiring system within the aircraft is not compatible with these growing needs: heavy, not very scalable, difficult to reconfigure.

Ainsi, par exemple, pour l'IFE d’un airbus A350 représenté sur la , deux types de systèmes s’échangent des données par voie optique dans cette zone cabine : les boîtiers de connexions, ou FDB pour « Floor Disconnect Boxes » en anglais, référencés 1 à 18, et le calculateur de commande de divertissement embarqué, ou IFEC pour « In Flight Entertainment Computer » en anglais. Les FDB sont au nombre de 18. Ils sont répartis au plus près d’un groupe de 20 passagers et, unitairement, ils assurent la fonction de répartiteur/collecteur de leurs données. L’IFEC centralise la fonction IFE et contient l’ensemble des contenus numériques (vidéos, jeux, musique, etc.) dédiés au divertissement.Thus, for example, for the IFE of an Airbus A350 represented on the , two types of systems exchange data optically in this cabin area: the connection boxes, or FDB for "Floor Disconnect Boxes" in English, referenced 1 to 18, and the on-board entertainment control computer, or IFEC for “In Flight Entertainment Computer” in English. The FDBs are 18 in number. They are dispatched as close as possible to a group of 20 passengers and, individually, they provide the function of dispatcher/collector of their data. The IFEC centralizes the IFE function and contains all the digital content (videos, games, music, etc.) dedicated to entertainment.

La vingtaine de liaisons optiques, dont les longueurs maximales atteignent une longueur maximale de 45 mètres, est doublée, comme cela est illustré sur la , afin de réaliser un échange bidirectionnel (IFEC vers FDB et FDB vers IFEC) et le nombre des liens en présence est ainsi porté à approximativement une quarantaine.The twenty optical links, whose maximum lengths reach a maximum length of 45 meters, are doubled, as shown in the , in order to carry out a bidirectional exchange (IFEC towards FDB and FDB towards IFEC) and the number of the links in presence is thus brought to approximately forty.

Les liaisons dédiées à l’envoi de données par le calculateur de commande de divertissement embarqué IFEC vers les boîtiers de connexion FDB assurent la partie descendante (appelée également le « down ») à 5 Mbps/siège, soit 100 Mbps pour 20 passagers desservis pour un FDB. Les autres liaisons, c’est-à-dire les liaisons dédiées à l’envoi de données par les boîtiers de connexion FDB vers le calculateur de commande de divertissement embarqué IFEC, sont dédiées à la partie montante (le « up ») à 1 Mbps/siège.The links dedicated to sending data by the IFEC on-board entertainment control computer to the FDB connection boxes ensure the downlink (also called the "down") at 5 Mbps/seat, i.e. 100 Mbps for 20 passengers served for an FDB. The other links, i.e. the links dedicated to the sending of data by the FDB connection boxes to the IFEC on-board entertainment control computer, are dedicated to the rising part (the "up") at 1 Mbps/seat.

En définitive, le réseau IFE embarqué sur A350 est similaire à un réseau en étoile.Ultimately, the IFE network on board the A350 is similar to a star network.

En aéronautique, l’ensemble des différents réseaux fibrés repose sur des principes similaires : bande passante non optimisée, liaisons parallélisées et fonctionnement en mode point à point (P2P).In aeronautics, all the different fiber networks are based on similar principles: non-optimized bandwidth, parallelized links and operation in point-to-point (P2P) mode.

Or, cet état de fait n’est pas figé. Qu’il s’agisse de transmissions bidirectionnelles, de topologies alternatives, comme une topologie en anneau décrite dans le document FR 3 060 248, ou encore d’une utilisation optimisée en bande passante offerte par le biais du multiplexage, beaucoup de travaux d’amélioration sont actuellement menés.However, this state of affairs is not fixed. Whether bidirectional transmissions, alternative topologies, such as a ring topology described in the document FR 3 060 248, or an optimized use of the bandwidth offered by means of multiplexing, a great deal of research work improvement are currently being carried out.

L’une des investigations jugées des plus intéressantes est le multiplexage en longueur d’onde, ou CWDM pour « Coarse Wavelength Division Multiplexing » en anglais, principalement utilisée dans les technologies terrestres mais par encore répandue dans l’industrie aéronautique.One of the investigations considered most interesting is wavelength multiplexing, or CWDM for "Coarse Wavelength Division Multiplexing", mainly used in terrestrial technologies but not yet widespread in the aeronautical industry.

Le CWDM terrestre permet de mettre en œuvre jusqu’à un nombre (nCWDM) de 18 porteuses différentes. Ces porteuses sont les longueurs d’onde infra rouges suivantes: 1270, 1290, 1310, 1330, 1350, 1370, 1390, 1410, 1430, 1450, 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 et 1610 nm. Elles définissent ainsi le nombre de canaux exploitables en simultané.Terrestrial CWDM allows the implementation of up to a number (n CWDM ) of 18 different carriers. These carriers are the following infrared wavelengths: 1270, 1290, 1310, 1330, 1350, 1370, 1390, 1410, 1430, 1450, 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 and 1610 n. They thus define the number of channels that can be used simultaneously.

Cette séparation de 20 nm, normalisée, convient très bien dans les installations au sol pour des sources non asservies thermiquement. En effet, la variation de température ambiante, de quelques dizaines de degrés, amène à un décalage spectral potentiel des raies spectrales sans chevauchement et par conséquent sans diaphonie.This separation of 20 nm, standardized, is very suitable in ground installations for sources that are not thermally controlled. Indeed, the variation in ambient temperature, of a few tens of degrees, leads to a potential spectral shift of the spectral lines without overlapping and consequently without crosstalk.

Le CWDM dans un réseau embarqué peut procurer des avantages grâce notamment au gain massique, à la passivité, et à la simplicité.CWDM in an embedded network can provide advantages thanks in particular to mass gain, passivity, and simplicity.

En effet, le multiplexage sur une seule fibre optique est en soi un gain de masse. Il convient toutefois de tenir compte de la connectique utilisée ainsi que de la masse des nœuds de raccordement au réseau. En outre, les modules utilisés sont passifs, ils ne nécessitent aucune alimentation. Enfin, aucun logiciel n’est nécessaire. De plus les composants MUX/DEMUX sont insensibles aux perturbations électromagnétiques. Ils peuvent également s’utiliser dans les deux sens et par conséquent l’aspect bidirectionnel est tout à fait réalisable.Indeed, the multiplexing on a single optical fiber is in itself a gain in mass. However, it is necessary to take into account the connectors used as well as the mass of the network connection nodes. In addition, the modules used are passive, they do not require any power supply. Finally, no software is required. In addition, the MUX/DEMUX components are insensitive to electromagnetic disturbances. They can also be used in both directions and therefore the bi-directional aspect is quite achievable.

Mais le CWDM présente des limites intrinsèques liées à deux principes physiques.But CWDM has intrinsic limitations related to two physical principles.

Le principe limitant est l’aspect ondulatoire de la lumière. Tout faisceau peut être assimilé à une onde dès lors que sa raie spectrale est étroite (quelques nanomètres de large). Or, si le faisceau est mis en présence d’un second faisceau de nature identique (intensité similaire et longueur d’onde λ0identique) mais en opposition de phase, alors, il y aura interférence destructrice. Les faisceaux se recombinant, ils disparaitront totalement ou en partie et l’information véhiculée avec eux également.The limiting principle is the wave aspect of light. Any beam can be likened to a wave when its spectral line is narrow (a few nanometers wide). Now, if the beam is placed in the presence of a second beam of identical nature (similar intensity and identical wavelength λ 0 ) but in phase opposition, then there will be destructive interference. The beams recombining, they will totally or partially disappear and the information conveyed with them as well.

Il n’est donc pas envisageable de faire cohabiter au sein d’une même fibre optique deux signaux dès lors qu’ils ont les mêmes caractéristiques de transmission.It is therefore not possible to have two signals coexist within the same optical fiber as long as they have the same transmission characteristics.

Ainsi, du fait que le CWDM autorise jusqu’à 18 longueurs d’onde et compte tenu de ce principe ondulatoire de la lumière, ce chiffre est diminué de moitié pour une utilisation bidirectionnelle. Neuf des longueurs d’onde disponibles peuvent être utilisées pour le « up », et les autres pour le « down ». Au final le nombre d’abonnés utilisables sur la ligne optique est très réduit.Thus, due to the fact that CWDM allows up to 18 wavelengths and taking into account this wave principle of light, this figure is halved for bidirectional use. Nine of the available wavelengths can be used for the “up”, and the others for the “down”. In the end, the number of subscribers that can be used on the optical line is very small.

Les conversions passives de longueurs d’onde CWDM (sans apport d’énergie extérieure) ne sont donc pas envisageables.Passive conversions of CWDM wavelengths (without external energy supply) are therefore not possible.

Il découle de ce principe physique, les deux limitations d’utilisation majeures suivantes en CWDM. Premièrement, un même signal, après duplication, ne peut être émis que sur deux canaux CWDM différentes. Deuxièmement, deux signaux différents mais ayant des caractéristiques optiques identiques, ne peuvent être multiplexés simultanément.It follows from this physical principle, the following two major limitations of use in CWDM. First, the same signal, after duplication, can only be transmitted on two different CWDM channels. Secondly, two different signals, but having identical optical characteristics, cannot be multiplexed simultaneously.

Une autre technologie, dite de multiplexage en longueur d’onde à forte densité ou DWDM pour « Dense Wavelength Division Multiplexing » en anglais, existe également mais avec un espacement plus petit entre les raies. Les raies utilisées étant plus serrées, le peigne spectral qui en résulte est beaucoup dense. Cette approche permet de multiplexer un très grand nombre de signaux optiques, plus d’une centaine, mais elle est complexe à mettre en œuvre compte tenu des asservissements thermiques très précis nécessaires pour les sources. Le DWDM est utilisé dans des installations spécifiques de télécommunication.Another technology, called high-density wavelength multiplexing or DWDM for "Dense Wavelength Division Multiplexing" in English, also exists but with a smaller spacing between the lines. The lines used being tighter, the resulting spectral comb is much denser. This approach makes it possible to multiplex a very large number of optical signals, more than a hundred, but it is complex to implement given the very precise thermal servocontrols required for the sources. DWDM is used in specific telecommunication installations.

Le multiplexage en longueurs d’onde est séduisant mais seul, il n’est pas pour autant directement transposable à l’aérien.Wavelength division multiplexing is attractive but alone, it is not directly transposable to the air.

Tout d’abord le multiplexage CWDM n’est pas adapté à la fibre optique multimode qui est, elle, mise en œuvre sur les aéronefs. Qu’il s’agisse des sources émettrices CWDM et surtout des modules de multiplexage/démultiplexages CWDM, les composants utilisés sont principalement conçus pour être dimensionnés et interfacés avec de la fibre monomode. La raison à cela tient dans le fait que les longueurs d’onde CWDM utilisées sont situées entre 1310 et 1610nm. Or, sur cette fenêtre spectrale, seules des sources lasers, monomodes, sont disponibles.First of all, CWDM multiplexing is not suitable for multimode optical fiber, which is implemented on aircraft. Whether CWDM transmitter sources and especially CWDM multiplexing/demultiplexing modules, the components used are mainly designed to be sized and interfaced with single-mode fiber. The reason for this is that the CWDM wavelengths used are between 1310 and 1610nm. However, on this spectral window, only single-mode laser sources are available.

Utiliser la technologie monomode pour un réseau CWDM embarqué n’est pas sans risque. Outre les coûts de développement importants inhérents à une telle démarche, basculer l’intégralité du réseau vers la technologie monomode expose celui-ci à des problèmes de transmission optique au niveau de la connectique. En effet, à l’interface des fibres optiques les faces optiques des fibres monomodes sont exposées. De dimensions très petites (9 µm de diamètre en comparaison aux 50 ou 62,5 µm de diamètre pour une fibre multimode), elles sont particulièrement vulnérables à l’apparition de défauts (dépôts d’impuretés, éclats, …) qui atténuent considérablement l’intensité optique des faisceaux transmis. La taille d’un défaut, qu’il s’agisse d’un impact ou d’un dépôt peut aller jusqu’à 5 µm typiquement et on comprend aisément que sa présence éventuelle au niveau du cœur optique impacte lourdement la transmission optique. N’oublions pas également que l’environnement en embarqué est sale et la contamination peut intervenir rapidement.Using single-mode technology for an embedded CWDM network is not without risk. In addition to the significant development costs inherent in such an approach, switching the entire network to single-mode technology exposes it to optical transmission problems at the connector level. Indeed, at the interface of the optical fibers the optical faces of the single-mode fibers are exposed. With very small dimensions (9 µm in diameter compared to 50 or 62.5 µm in diameter for a multimode fiber), they are particularly vulnerable to the appearance of defects (deposits of impurities, chips, etc.) which considerably attenuate the optical intensity of the transmitted beams. The size of a defect, whether it is an impact or a deposit, can typically be up to 5 µm and it is easy to understand that its possible presence at the level of the optical core has a heavy impact on optical transmission. Let's also not forget that the on-board environment is dirty and contamination can occur quickly.

A l’inverse, interfacer une fibre multimode à des sources CWDM amènerait des atténuations (pertes) en lignes trop importantes (plusieurs dB à la transition entre la fibre optique multimode et le démultiplexeur monomode), ainsi que de la dispersion modale. Ces deux aspects sont rédhibitoires tant pour l’obtention d’un réseau au budget optique optimisé (réduit) que pour l’obtention d’une transmission à haut débit.Conversely, interfacing a multimode fiber to CWDM sources would lead to excessive line attenuations (losses) (several dB at the transition between the multimode optical fiber and the single-mode demultiplexer), as well as modal dispersion. These two aspects are prohibitive both for obtaining a network with an optimized (reduced) optical budget and for obtaining high-speed transmission.

Enfin, le nombre de canaux CWDM utilisables pour une application embarquée est limité : il est au mieux identique à ce qui se fait dans une application au sol, soit 18 longueurs d’onde qui peuvent ainsi être mises en œuvre dans l’absolu, et seulement 9 canaux pour une transmission bidirectionnelle. L’emploi de sources stabilisées en température est certes envisageable mais l’alimentation électrique supplémentaire ainsi que le surcoût induit au niveau du composant rendent cette approche moins compétitive.Finally, the number of CWDM channels that can be used for an onboard application is limited: it is at best identical to what is done in a ground application, i.e. 18 wavelengths which can thus be implemented in absolute terms, and only 9 channels for two-way transmission. The use of sources stabilized in temperature is certainly possible but the additional power supply as well as the additional cost induced at the level of the component make this approach less competitive.

L’utilisation de la technologie CWDM embarquée à bord d’un aéronef se heurte donc aux deux nécessités majeures suivantes : la nécessité de continuer à utiliser des fibres multimodes, dans une logique de préservation des technologies existantes (média et connectiques) et celle de minimiser les problèmes liés à la diaphonie thermique tout en augmentant le nombre de canaux disponibles (si possible supérieur ou égal à 16).The use of CWDM technology on board an aircraft therefore comes up against the following two major necessities: the need to continue to use multimode fibers, in a logic of preserving existing technologies (media and connectors) and that of minimizing problems related to thermal crosstalk while increasing the number of available channels (if possible greater than or equal to 16).

L’invention vise à fournir une solution permettant de garantir des transmissions de données à grande capacité de canaux disponibles (supérieur au CWDM), à très faible diaphonie et de complexité réduite (absence d’alimentation électrique, masse optimisée…) dans un réseau optique de communication embarqué à bord d’un véhicule tel qu’un aéronef.The aim of the invention is to provide a solution making it possible to guarantee data transmissions with a large capacity of available channels (superior to CWDM), with very low crosstalk and of reduced complexity (absence of electrical power supply, optimized mass, etc.) in an optical network. communication on board a vehicle such as an aircraft.

Un premier objet de l’invention propose un multiplexeur optique hybride permettant de combiner une pluralité de signaux lumineux encodés numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, le multiplexeur optique comprenant une pluralité de bornes de communication monomodales configurées pour recevoir une pluralité de signaux lumineux encodés, et une borne de communication multimodale configurée pour délivrer un unique signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux.A first object of the invention proposes a hybrid optical multiplexer making it possible to combine a plurality of light signals digitally encoded on different wavelengths and different spatial modes into a single light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, the optical multiplexer comprising a plurality of monomodal communication terminals configured to receive a plurality of encoded light signals, and a multimodal communication terminal configured to deliver a single digitally encoded light signal on several wavelengths and several spatial modes.

Selon une caractéristique générale de l’invention, le multiplexeur optique comprend :
- un module optique d’association en longueur d’onde configuré pour associer chaque signal lumineux reçu à une longueur d’onde choisie parmi une série discrète et finie de longueurs d’onde, les longueurs d’onde de ladite série de longueurs d’onde étant régulièrement espacées les unes des autres,
- un module optique de transformation du profil spatial configuré pour modifier le profil spatial de chaque signal lumineux associé à une desdites longueurs d’onde de la série, chaque signal lumineux associé à une même longueur d’onde ayant un profil spatial différent des autres signaux lumineux associé à la même longueur d’onde, et
- un module optique de combinaison des signaux lumineux configuré pour combiner les signaux lumineux associés par le module optique d’association en longueur d’onde et modifiés par le module optique de transformation du profil spatial en un unique signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal comportant un nombre de canaux de communication correspondant au produit du nombre de longueurs d’onde de ladite série utilisées par le module optique d’association en longueur d’onde par le nombre de profil spatiaux utilisés par le module optique de transformation de profil spatial pour chaque longueur d’onde.
According to a general characteristic of the invention, the optical multiplexer comprises:
- an optical wavelength association module configured to associate each light signal received with a wavelength chosen from a discrete and finite series of wavelengths, the wavelengths of said series of wavelengths wave being regularly spaced from each other,
- an optical spatial profile transformation module configured to modify the spatial profile of each light signal associated with one of said wavelengths of the series, each light signal associated with the same wavelength having a different spatial profile from the other signals light associated with the same wavelength, and
- a light signal combining optical module configured to combine the light signals associated by the wavelength association optical module and modified by the spatial profile transformation optical module into a single multi-wavelength light signal and multimodal comprising a number of communication channels corresponding to the product of the number of wavelengths of said series used by the optical wavelength association module by the number of spatial profiles used by the optical profile transformation module space for each wavelength.

A l'inverse des fibres monomodes qui ont un très petit diamètre de cœur et qui propagent la lumière dans un seul mode qui est le mode fondamental, les fibres multimodes ont un diamètre de cœur plus grand et peuvent propager la lumière simultanément dans plusieurs modes de propagation. Les modes de propagation excités dans la fibre sont caractérisés par des profils spatiaux de phase et d'intensité de champ électrique dans un plan transverse à l'axe de propagation. Ces profils sont différents selon les modes et plusieurs modes peuvent coexister. Les fibres multimodes sont avantageuses parce qu'elles peuvent transmettre plus d'énergie qu'une fibre monomode lorsque le faisceau appliqué à l'entrée présente plusieurs modes. Une fibre monomode éliminerait purement et simplement l'énergie amenée dans les modes autres que le mode fondamental.Unlike single mode fibers which have a very small core diameter and which propagate light in a single mode which is the fundamental mode, multimode fibers have a larger core diameter and can propagate light simultaneously in several modes of spread. The propagation modes excited in the fiber are characterized by spatial phase and electric field intensity profiles in a plane transverse to the propagation axis. These profiles are different according to the modes and several modes can coexist. Multimode fibers are advantageous because they can transmit more energy than a single mode fiber when the beam applied to the input has several modes. A single-mode fiber would purely and simply eliminate the energy brought in modes other than the fundamental mode.

Les composants optiques de modification de profil spatial de faisceau lumineux sont des composants optiques passifs permettant de réaliser un multiplexage spatial, ou SDM pour « Spatial Division Multiplexing » en anglais, grâce à la technologie de conversion multi-plan de la lumière, ou MPLC pour « Muli-plane light converter » en anglais. Le SDM consiste à utiliser la forme spatiale de la lumière comme degré de liberté pour multiplexer des signaux lumineux. A la différence des autres technologies de multiplexage optique qui utilisent la couleur de la lumière (WDM), ou encore la temporalité (TDM).The optical components for modifying the spatial profile of the light beam are passive optical components making it possible to carry out spatial multiplexing, or SDM for "Spatial Division Multiplexing" in English, thanks to the technology of multi-plane conversion of light, or MPLC for “Muli-plane light converter” in English. SDM consists of using the spatial shape of light as a degree of freedom to multiplex light signals. Unlike other optical multiplexing technologies that use the color of light (WDM), or even temporality (TDM).

La technologie MPLC fournit un moyen simple et efficace pour modeler le profil transverse de n’importe quel faisceau cohérent Gaussien monomode. Ce modelage, reproduit simultanément pour n faisceaux d’entrée différents, permet d’attribuer à chacun d’entre eux la forme d’un mode de propagation de la fibre réseau multimode. L’ensemble des faisceaux est ensuite injecté sous les différentes formes modales dans la fibre optique multimode et transmis en bout de ligne jusqu’au second module MPLC de démultiplexage c’est-à-dire jusqu’au second composant optique de modification de profil spatial de faisceau lumineux.MPLC technology provides a simple and efficient way to shape the transverse profile of any single-mode Gaussian coherent beam. This modeling, reproduced simultaneously for n different input beams, makes it possible to assign to each of them the form of a mode of propagation of the multimode network fiber. All the beams are then injected in the different modal forms into the multimode optical fiber and transmitted at the end of the line to the second MPLC demultiplexing module, that is to say to the second optical component for spatial profile modification of light beam.

Le multiplexage spatial est compatible avec le multiplexage en longueur d’onde ce qui fait que par mode, il est possible d’utiliser plusieurs longueurs d’onde CWDM. Au final, des signaux émis avec des caractéristiques spectrales identiques pourront être transmis au sein de la même fibre multimode dès lors que les modes spatiaux sont différents. Il est donc possible de faire cohabiter au sein d’une même fibre optique, sur des modes spatiaux différents, deux signaux différents mais ayant des caractéristiques de transmission identiques.Spatial multiplexing is compatible with wavelength multiplexing so that, per mode, it is possible to use several CWDM wavelengths. In the end, signals emitted with identical spectral characteristics can be transmitted within the same multimode fiber when the spatial modes are different. It is therefore possible to coexist within the same optical fiber, on different spatial modes, two different signals but having identical transmission characteristics.

Par conséquent, le nombre de canaux offerts en SDM est bien plus important qu’en CWDM. Ainsi, par exemple, en considérant 12 modes de propagation différents et 5 longueurs d’onde, le nombre total de canaux exploitables par une seule fibre optique multimode est de 12 x 5 = 60 canaux. En bidirectionnel ce sont donc 30 canaux qui sont exploitables par sens de propagation.Therefore, the number of channels offered in SDM is much larger than in CWDM. Thus, for example, considering 12 different propagation modes and 5 wavelengths, the total number of channels usable by a single multimode optical fiber is 12 x 5 = 60 channels. In bidirectional mode, 30 channels can therefore be used per direction of propagation.

Par le nombre de canaux offerts et la simplicité d’utilisation, le réseau multiplexé à multiplexage hybride est meilleur qu’un réseau CWDM simple, tout en conservant un caractère passif des éléments utilisés et une efficacité au moins équivalente et en réalisant un gain massique grâce à l’absence de dispositif supplémentaires lourd.By the number of channels offered and the simplicity of use, the multiplexed network with hybrid multiplexing is better than a simple CWDM network, while preserving a passive nature of the elements used and an efficiency at least equivalent and by achieving a mass gain thanks to to the absence of heavy additional device.

En effet, le dispositif de connexion n’utilise pas de dispositif électronique supplémentaire ni d’alimentation pouvant ajouter du poids, ni de logiciels.Indeed, the connection device does not use any additional electronic device or power supply that can add weight, or software.

Le multiplexage hybride offre ainsi des capacités de transmission importantes applicable sur une fibre optique multimode et avec un nombre important de canaux, tout en maintenant une faible diaphonie.Hybrid multiplexing thus offers significant transmission capacities applicable on a multimode optical fiber and with a large number of channels, while maintaining low crosstalk.

Pour résumer, le multiplexage hybride selon l’invention s’appuie sur le multiplexage SDM qui utilise un composant MPLC permettant de modifier un faisceau optique unitaire et de le modeler à la formé désirée, et le combine à un multiplexage en longueur d’onde de type WDM. Par conséquent, le multiplexage hybride selon l’invention permet ainsi d’éviter le développement et l’installation de câbles multifibres multimode sur avion, d’éviter le développement et l’installation d’une fibre monomode compatible CWDM sur avion, d’augmenter les capacités de transmission en débit, et de surclasser la technologie CWDM en nombre de canaux utilisables.To summarize, the hybrid multiplexing according to the invention is based on the SDM multiplexing which uses an MPLC component making it possible to modify a unitary optical beam and to shape it to the desired shape, and combines it with a wavelength multiplexing of WDM type. Consequently, the hybrid multiplexing according to the invention thus makes it possible to avoid the development and installation of multimode multifiber cables on aircraft, to avoid the development and installation of a CWDM-compatible single-mode fiber on aircraft, to increase bit rate transmission capacities, and to outclass CWDM technology in number of usable channels.

Cette technologie permet de rendre une fibre « multi-monomode », ce qui permet d’amener sa capacité de débit linéique à des niveaux comparables à celui d’une fibre monomode, et de ségréguer les signaux optiques entre eux suivant leur mode de propagation dans la fibre multimode.This technology makes it possible to make a fiber "multi-single-mode", which makes it possible to bring its linear flow capacity to levels comparable to that of a single-mode fiber, and to segregate the optical signals between them according to their mode of propagation in multimode fiber.

Selon un mode de réalisation du multiplexeur optique hybride, les longueurs d’onde de ladite série sont réparties sur une plage spectrale comprise entre 1510 nm et 1590 nm, chaque longueur d’onde étant distante d’une même distance d’une autre longueur d’onde, ladite distance pouvant être de 20 nm, ou 10 nm pour augmenter le nombre d’onde.According to one embodiment of the hybrid optical multiplexer, the wavelengths of said series are distributed over a spectral range between 1510 nm and 1590 nm, each wavelength being separated by the same distance by another length d wave, said distance possibly being 20 nm, or 10 nm to increase the wave number.

Selon un autre mode de réalisation du multiplexeur optique hybride, les profils spatiaux des signaux lumineux associés à une même première longueur d’onde peuvent être différents des profils spatiaux des signaux lumineux associés à la ou les longueur(s) onde adjacente(s).According to another embodiment of the hybrid optical multiplexer, the spatial profiles of the light signals associated with the same first wavelength can be different from the spatial profiles of the light signals associated with the adjacent wavelength(s).

Selon un autre mode de réalisation du multiplexeur optique hybride, le module optique de transformation du profil spatial peut comporter deux miroirs permettant une multiple réflexion des signaux lumineux entre les deux miroirs, et une structure de déphasage optique montée sur un des deux miroirs et qui comporte plusieurs ensembles de multiples zones élémentaires déphasantes, les motifs de déphasages individuels introduits par les zones élémentaires déphasantes dans chaque ensemble engendrant une transformation intermédiaire du profil spatial du faisceau suite au passage du faisceau dans cet ensemble, et les transformations intermédiaires engendrées par plusieurs ensembles se combinant, au cours des passages du faisceau sur la structure de déphasage lors de multiples réflexions entre les miroirs, pour former une transformation globale qui comporte une transformation d'un premier mode ou groupe de modes de propagation présent dans le faisceau lumineux en entrée en un deuxième mode ou groupe de modes de propagation en sortie, et réciproquement une transformation du deuxième mode ou groupe de modes présent dans le faisceau lumineux en entrée vers le premier mode ou groupe de modes en sortie.According to another embodiment of the hybrid optical multiplexer, the optical spatial profile transformation module may comprise two mirrors allowing multiple reflection of the light signals between the two mirrors, and an optical phase shift structure mounted on one of the two mirrors and which comprises several sets of multiple elementary phase-shifting zones, the individual phase-shifting patterns introduced by the elementary phase-shifting zones in each set generating an intermediate transformation of the spatial profile of the beam following the passage of the beam in this set, and the intermediate transformations generated by several sets combining , during the passages of the beam on the phase shift structure during multiple reflections between the mirrors, to form an overall transformation which comprises a transformation of a first mode or group of modes of propagation present in the light beam at the input into a second propagation mode or group of modes at the output, and reciprocally a transformation of the second mode or group of modes present in the light beam at the input to the first mode or group of modes at the output.

Un deuxième objet de l’invention propose un démultiplexeur optique hybride permettant de démultiplexer un signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux en une pluralité de signaux lumineux monomode et mono-longueur d’onde, le démultiplexeur optique comprenant une borne de communication multimodale configurée pour recevoir un signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, et une pluralité de bornes de communication monomodales configurées pour délivrer une pluralité de signaux lumineux encodés.A second object of the invention proposes a hybrid optical demultiplexer making it possible to demultiplex a light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes into a plurality of single-mode and single-wavelength light signals, the optical demultiplexer comprising a terminal multimodal communication terminal configured to receive a light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, and a plurality of single-mode communication terminals configured to deliver a plurality of encoded light signals.

Selon une caractéristique générale du démultiplexeur hybride, il comprend :
- un séparateur optique spatial recevant en entrée le signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal et configuré pour séparer le signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal en une pluralité de signaux lumineux monomodaux et multi-longueurs d’onde,
- un séparateur optique en longueurs d’onde recevant en entrée signaux lumineux monomodaux et multi-longueurs d’onde et configuré pour séparer chaque signal lumineux monomodal et multi-longueurs d’onde en une pluralité de signaux lumineux multimodaux mono-longueur d’onde.
According to a general characteristic of the hybrid demultiplexer, it comprises:
- a spatial optical splitter receiving the multi-wavelength and multimodal light signal as input and configured to separate the multi-wavelength and multimodal light signal into a plurality of monomodal and multi-wavelength light signals,
- an optical wavelength splitter receiving monomodal and multi-wavelength light signals as input and configured to separate each monomodal and multi-wavelength light signal into a plurality of single-wavelength multimodal light signals .

Selon un aspect du démultiplexeur optique hybride, le séparateur optique spatial peut comporter deux miroirs permettant une multiple réflexion des signaux lumineux entre les deux miroirs, et une structure de déphasage optique montée sur un des deux miroirs et qui comporte plusieurs ensembles de multiples zones élémentaires déphasantes, les motifs de déphasages individuels introduits par les zones élémentaires déphasantes dans chaque ensemble engendrant une transformation intermédiaire du profil spatial du faisceau suite au passage du faisceau dans cet ensemble, et les transformations intermédiaires engendrées par plusieurs ensembles se combinant, au cours des passages du faisceau sur la structure de déphasage lors de multiples réflexions entre les miroirs, pour former une transformation globale qui comporte une transformation d'un premier mode ou groupe de modes de propagation présent dans le faisceau lumineux en entrée en un deuxième mode ou groupe de modes de propagation en sortie, et réciproquement une transformation du deuxième mode ou groupe de modes présent dans le faisceau lumineux en entrée vers le premier mode ou groupe de modes en sortie.According to one aspect of the hybrid optical demultiplexer, the spatial optical splitter may comprise two mirrors allowing multiple reflection of the light signals between the two mirrors, and an optical phase-shifting structure mounted on one of the two mirrors and which comprises several sets of multiple elementary phase-shifting zones , the individual phase shift patterns introduced by the phase-shifting elementary zones in each set generating an intermediate transformation of the spatial profile of the beam following the passage of the beam in this set, and the intermediate transformations generated by several sets combining, during the passages of the beam on the phase shift structure during multiple reflections between the mirrors, to form an overall transformation which comprises a transformation of a first mode or group of propagation modes present in the input light beam into a second mode or group of propagation modes at the output, and reciprocally a transformation of the second mode or group of modes present in the light beam at the input to the first mode or group of modes at the output.

Un autre objet de l’invention propose un réseau de communication optique embarqué adapté pour permettre une transmission de données par fibre optique multimode entre des équipements d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend une fibre optique multimode raccordée entre un multiplexeur optique tel que défini ci-dessus et un démultiplexeur optique tel que défini ci-dessus.Another object of the invention proposes an on-board optical communication network adapted to allow data transmission by multimode optical fiber between equipment items of an aircraft, characterized in that it comprises a multimode optical fiber connected between an optical multiplexer such as defined above and an optical demultiplexer as defined above.

Le réseau optique de communication selon l’invention présente les avantages suivants : le réseau fibré est optimisé sur des liens mutualisés ; il possède une grande bande passante, un grand nombre de canaux, une intégrité optimisée des signaux, une faible masse, une robustesse à la présence de défaut sur la face optique par sélection d’un autre mode non impacté, une transmission sécurisée sur le lien multimodal ; et il permet en outre une préservation de la robustesse des faces optiques due à l’apparition d’impuretés, et une uniformisation des technologies fibrées embarquées.The optical communication network according to the invention has the following advantages: the fiber network is optimized on shared links; it has a large bandwidth, a large number of channels, optimized signal integrity, low mass, robustness to the presence of faults on the optical face by selecting another unaffected mode, secure transmission on the link multimodal; and it also allows preservation of the robustness of the optical faces due to the appearance of impurities, and standardization of on-board fiber technologies.

La diaphonie modale totale constatée sur la ligne optique réalisant le multiplexage SDM est la résultante de trois contributions : la diaphonie introduite par les composants MUX et DEMUX, la diaphonie introduite par l’alignement géométrique des cœurs de fibres au niveau de la coupure de la connectique), et la diaphonie introduite par la fibre elle-même et plus particulièrement par les différences d’indices entre modes.The total modal crosstalk observed on the optical line carrying out the SDM multiplexing is the result of three contributions: the crosstalk introduced by the MUX and DEMUX components, the crosstalk introduced by the geometric alignment of the fiber cores at the level of the connection cut-off ), and the crosstalk introduced by the fiber itself and more particularly by the index differences between modes.

Les diaphonies introduites par les composants MPLC ainsi que par les contraintes d’alignements peuvent être réduites au maximum principalement par l’amélioration des alignements mécaniques. Seule la diaphonie introduite par les écarts d’indices successifs entre modes est inévitable et plus l’indice entre deux modes successifs est élevé entre modes et plus la diaphonie est faible. La technologie SDM répond dès lors à la logique de préservation des technologies existantes (média et connectiques) pour le réseau embarqué.Crosstalk introduced by MPLC components as well as alignment constraints can be minimized primarily by improving mechanical alignments. Only the crosstalk introduced by successive index differences between modes is unavoidable and the higher the index between two successive modes between modes, the lower the crosstalk. SDM technology therefore responds to the logic of preserving existing technologies (media and connectors) for the on-board network.

Un troisième objet de l’invention propose un aéronef comprenant au moins un réseau de communication optique embarqué tel que défini ci-dessus.A third object of the invention proposes an aircraft comprising at least one on-board optical communication network as defined above.

Un quatrième objet de l’invention propose un procédé de multiplexage optique de signaux lumineux combinant un ensemble de signaux lumineux encodé numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, le procédé comprenant une réception d’une pluralité de signaux lumineux encodés, le procédé comprenant :
- une association de chaque signal lumineux reçu à une longueur d’onde choisie parmi une série discrète et finie de longueurs d’onde, les longueurs d’onde de la série étant régulièrement espacées les unes des autres,
- une transformation de chaque signal lumineux associé en longueur d’onde par une modification de son profil spatial, chaque signal lumineux associé à une même longueur d’onde étant transformé spatialement avec un profil spatial différent des autres signaux lumineux associé à la même longueur d’onde, et
- une combinaison optique des signaux lumineux transformés en un unique signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal comportant un nombre de canaux de communication correspondant au produit du nombre de longueur d’onde utilisées pour l’association en longueur d’onde par le nombre de profil spatiaux utilisés par le module optique de transformation de profil spatial pour chaque longueur d’onde de ladite série.
A fourth object of the invention proposes a method of optical multiplexing of light signals combining a set of digitally encoded light signals on different wavelengths and different spatial modes into a single light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes. , the method comprising receiving a plurality of encoded light signals, the method comprising:
- an association of each light signal received with a wavelength chosen from a discrete and finite series of wavelengths, the wavelengths of the series being regularly spaced from each other,
- a transformation of each associated light signal into wavelength by modifying its spatial profile, each light signal associated with the same wavelength being spatially transformed with a different spatial profile from the other light signals associated with the same wavelength wave, and
- an optical combination of the light signals transformed into a single multi-wavelength and multimodal light signal comprising a number of communication channels corresponding to the product of the number of wavelengths used for the association in wavelength by the number of spatial profiles used by the spatial profile transformation optical module for each wavelength of said series.

Un cinquième objet de l’invention propose un procédé de démultiplexage optique transformant un signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux en une pluralité de signaux lumineux monomode et mono-longueur d’onde, le procédé comprenant :
- une réception d’un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et avec plusieurs profils spatiaux,
- une séparation optique spatiale du signal lumineux reçu, c’est-à-dire du signal lumineux multimodal et multi-longueurs d’onde, en une pluralité de signaux monomodal et multi-longueur d’onde,
- une séparation optique en longueur d’onde de chaque signal lumineux monomodal précédemment séparé spatialement, c’est-à-dire de chaque signal lumineux monomodal et multi-longueurs d’onde, en une pluralité de signaux lumineux monomodaux et mono-longueur d’onde, et
- une démodulation optique modifiant chaque signal lumineux monomode et mono-longueur d’onde pour qu’il soit dissociée de la longueur d’onde utilisée pour la transmission multimodale et multi-longueurs d’onde.
A fifth object of the invention proposes an optical demultiplexing method transforming a light signal digitally encoded on several wavelengths and several spatial modes into a plurality of single-mode and single-wavelength light signals, the method comprising:
- reception of a single light signal encoded on several wavelengths and with several spatial profiles,
- spatial optical separation of the received light signal, that is to say the multimodal and multi-wavelength light signal, into a plurality of monomodal and multi-wavelength signals,
- an optical separation in wavelength of each monomodal light signal previously separated spatially, that is to say of each monomodal and multi-wavelength light signal, into a plurality of monomodal and mono-length light signals d wave, and
- an optical demodulation modifying each monomode and mono-wavelength light signal so that it is dissociated from the wavelength used for the multimodal and multi-wavelength transmission.

L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :The invention will be better understood from the reading made below, by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which:

La , déjà décrite, présente schématiquement un réseau de distribution de données connu de l’art antérieur. There , already described, schematically presents a data distribution network known from the prior art.

La représente schématiquement un composant optique de modification de profil spatial d’un faisceau lumineux selon un mode de réalisation de l’invention There schematically represents an optical component for modifying the spatial profile of a light beam according to an embodiment of the invention

La représente un multiplexeur optique hybride selon un mode de réalisation de l’invention. There represents a hybrid optical multiplexer according to an embodiment of the invention.

La représente un démultiplexeur optique hybride selon un mode de réalisation de l’invention. There represents a hybrid optical demultiplexer according to an embodiment of the invention.

La représente schématiquement un réseau optique de communication comprenant un dispositif de connexion selon un mode de réalisation de l’invention. There schematically represents an optical communication network comprising a connection device according to one embodiment of the invention.

La illustre un procédé de multiplexage optique hybride selon un mode de mise en œuvre de l’invention. There illustrates a hybrid optical multiplexing method according to an embodiment of the invention.

La illustre un procédé de démultiplexage optique hybride selon un mode de mise en œuvre de l’invention. There illustrates a hybrid optical demultiplexing method according to an embodiment of the invention.

Claims (10)

Multiplexeur optique (100) hybride permettant de combiner une pluralité de signaux lumineux encodés numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, le multiplexeur optique (100) comprenant une pluralité de bornes de communication monomodales (110) configurées pour recevoir une pluralité de signaux lumineux encodés, et une borne de communication multimodale (120) configurée pour délivrer un unique signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux,
caractérisé en ce qu’il comprend :
- un module optique (140) d’association en longueur d’onde configuré pour associer chaque signal lumineux reçu à une longueur d’onde choisie parmi une série discrète et finie de longueurs d’onde, les longueurs d’onde de ladite série étant régulièrement espacées les unes des autres,
- un module optique (150) de transformation du profil spatial et de combinaison des signaux lumineux configuré pour modifier le profil spatial de chaque signal lumineux associé à une longueur d’onde, chaque signal lumineux associé à une même longueur d’onde ayant un profil spatial différent des autres signaux lumineux associé à la même longueur d’onde, et configuré pour combiner les signaux lumineux associés par le module optique d’association en longueur d’onde et modifiés par le module optique de transformation du profil spatial en un unique signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal comportant un nombre de canaux de communication correspondant au produit du nombre de longueurs d’onde de ladite série utilisées par le module optique d’association en longueur d’onde par le nombre de profil spatiaux utilisés par le module optique de transformation de profil spatial pour chaque longueur d’onde.
A hybrid optical multiplexer (100) for combining a plurality of light signals digitally encoded on different wavelengths and different spatial modes into a single light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, the optical multiplexer (100) comprising a plurality of single-mode communication terminals (110) configured to receive a plurality of encoded light signals, and a multi-mode communication terminal (120) configured to deliver a single digitally encoded light signal over multiple wavelengths and multiple spatial modes,
characterized in that it understand :
- a wavelength association optical module (140) configured to associate each light signal received with a wavelength chosen from a discrete and finite series of wavelengths, the wavelengths of said series being evenly spaced from each other,
- an optical module (150) for transforming the spatial profile and combining the light signals configured to modify the spatial profile of each light signal associated with a wavelength, each light signal associated with the same wavelength having a profile spatial different from the other light signals associated with the same wavelength, and configured to combine the light signals associated by the optical module for wavelength association and modified by the optical module for transformation of the spatial profile into a single signal multi-wavelength and multimodal light comprising a number of communication channels corresponding to the product of the number of wavelengths of said series used by the optical wavelength association module by the number of spatial profiles used by the spatial profile transformation optical module for each wavelength.
Multiplexeur optique (100) hybride selon la revendication 1, dans lequel les longueurs d’onde de ladite série sont réparties sur une plage spectrale comprise entre 1510 nm et 1590 nm, chaque longueur d’onde étant distante d’une même distance d’une autre longueur d’onde, ladite distance étant égale à 20 nm ou 10 nm.Hybrid optical multiplexer (100) according to Claim 1, in which the wavelengths of the said series are distributed over a spectral range comprised between 1510 nm and 1590 nm, each wavelength being separated by the same distance by a another wavelength, said distance being equal to 20 nm or 10 nm. Multiplexeur optique (100) hybride selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les profils spatiaux des signaux lumineux associés à une même première longueur d’onde sont différents des profils spatiaux des signaux lumineux associés à la ou les longueur(s) onde adjacente(s).Hybrid optical multiplexer (100) according to one of Claims 1 or 2, in which the spatial profiles of the light signals associated with the same first wavelength are different from the spatial profiles of the light signals associated with the wavelength(s) adjacent wave(s). Multiplexeur optique (100) hybride selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le module optique (150) de transformation du profil spatial comporte deux miroirs (55, 56) permettant une multiple réflexion des signaux lumineux entre les deux miroirs, et une structure de déphasage optique (57) montée sur un des deux miroirs et qui comporte plusieurs ensembles de multiples zones élémentaires déphasantes, les motifs de déphasages individuels introduits par les zones élémentaires déphasantes dans chaque ensemble engendrant une transformation intermédiaire du profil spatial du faisceau suite au passage du faisceau dans cet ensemble, et les transformations intermédiaires engendrées par plusieurs ensembles se combinant, au cours des passages du faisceau sur la structure de déphasage lors de multiples réflexions entre les miroirs, pour former une transformation globale qui comporte une transformation d'un premier mode ou groupe de modes de propagation présent dans le faisceau lumineux en entrée en un deuxième mode ou groupe de modes de propagation en sortie, et réciproquement une transformation du deuxième mode ou groupe de modes présent dans le faisceau lumineux en entrée vers le premier mode ou groupe de modes en sortie.Hybrid optical multiplexer (100) according to one of Claims 1 to 3, in which the optical module (150) for transforming the spatial profile comprises two mirrors (55, 56) allowing multiple reflection of the light signals between the two mirrors, and an optical phase shift structure (57) mounted on one of the two mirrors and which comprises several sets of multiple elementary phase shift zones, the individual phase shift patterns introduced by the elementary phase shift zones in each set generating an intermediate transformation of the spatial profile of the beam following the passage of the beam in this set, and the intermediate transformations generated by several sets combining, during the passages of the beam on the phase shift structure during multiple reflections between the mirrors, to form an overall transformation which comprises a transformation of a first propagation mode or group of modes present in the light beam at the input into a second mode or group of propagation modes at the output, and reciprocally a transformation of the second mode or group of modes present in the light beam at the input to the first mode or output mode group. Démultiplexeur optique (200) hybride permettant de démultiplexer un signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux en une pluralité de signaux lumineux monomode et mono-longueur d’onde, le démultiplexeur optique (200) comprenant une borne de communication multimodale (220) configurée pour recevoir un signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, et une pluralité de bornes de communication monomodales (210) configurées pour délivrer une pluralité de signaux lumineux encodés,
caractérisé en ce qu’il comprend :
- un séparateur optique spatial (250) recevant en entrée le signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal et configuré pour séparer le signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal en une pluralité de signaux lumineux monomodaux et multi-longueurs d’onde,
- un séparateur optique en longueurs d’onde (240) recevant en entrée signaux lumineux monomodaux et multi-longueurs d’onde et configuré pour séparer chaque signal lumineux monomodal et multi-longueurs d’onde en une pluralité de signaux lumineux multimodaux mono-longueur d’onde.
A hybrid optical demultiplexer (200) for demultiplexing a light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes into a plurality of single-mode and single-wavelength light signals, the optical demultiplexer (200) comprising a multimode communication terminal (220) configured to receive a light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, and a plurality of single-mode communication terminals (210) configured to deliver a plurality of encoded light signals,
characterized in that it comprises:
- a spatial optical splitter (250) receiving as input the multi-wavelength and multi-mode light signal and configured to split the multi-wavelength and multi-mode light signal into a plurality of single-mode and multi-mode light signals wave,
- an optical wavelength splitter (240) receiving single-mode and multi-wavelength light signals as input and configured to separate each single-mode and multi-wavelength light signal into a plurality of single-length multimodal light signals of wave.
Démultiplexeur optique (200) hybride selon la revendication 5, dans lequel le séparateur optique spatial (250) comporte deux miroirs (55, 56) permettant une multiple réflexion des signaux lumineux entre les deux miroirs, et une structure de déphasage optique (57) montée sur un des deux miroirs et qui comporte plusieurs ensembles de multiples zones élémentaires déphasantes, les motifs de déphasages individuels introduits par les zones élémentaires déphasantes dans chaque ensemble engendrant une transformation intermédiaire du profil spatial du faisceau suite au passage du faisceau dans cet ensemble, et les transformations intermédiaires engendrées par plusieurs ensembles se combinant, au cours des passages du faisceau sur la structure de déphasage lors de multiples réflexions entre les miroirs, pour former une transformation globale qui comporte une transformation d'un premier mode ou groupe de modes de propagation présent dans le faisceau lumineux en entrée en un deuxième mode ou groupe de modes de propagation en sortie, et réciproquement une transformation du deuxième mode ou groupe de modes présent dans le faisceau lumineux en entrée vers le premier mode ou groupe de modes en sortie.Hybrid optical demultiplexer (200) according to claim 5, in which the spatial optical splitter (250) comprises two mirrors (55, 56) allowing multiple reflection of the light signals between the two mirrors, and an optical phase shift structure (57) mounted on one of the two mirrors and which comprises several sets of multiple elementary phase-shifting zones, the individual phase-shifting patterns introduced by the elementary phase-shifting zones in each set generating an intermediate transformation of the spatial profile of the beam following the passage of the beam in this set, and the intermediate transformations generated by several sets combining, during the passages of the beam on the phase shift structure during multiple reflections between the mirrors, to form an overall transformation which includes a transformation of a first mode or group of propagation modes present in the light beam at the input into a second mode or group of propagation modes at the output, and reciprocally a transformation of the second mode or group of modes present in the light beam at the input to the first mode or group of modes at the output. Réseau (30) de communication optique embarqué adapté pour permettre une transmission de données par fibre optique multimode entre des équipements d’un aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une fibre optique multimode (30) raccordée entre un multiplexeur optique hybride (100) selon l’une des revendications 1 à 4 et un démultiplexeur optique hybride (200) selon l’une des revendications 5 ou 6.On-board optical communication network (30) adapted to allow data transmission by multimode optical fiber between equipment items of an aircraft, characterized in that it comprises at least one multimode optical fiber (30) connected between a hybrid optical multiplexer ( 100) according to one of claims 1 to 4 and a hybrid optical demultiplexer (200) according to one of claims 5 or 6. Aéronef comprenant au moins un réseau de communication optique embarqué (300) selon la revendication 7.Aircraft comprising at least one on-board optical communication network (300) according to claim 7. Procédé de multiplexage optique de signaux lumineux combinant un ensemble de signaux lumineux encodé numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, le procédé comprenant une réception (610) d’une pluralité de signaux lumineux encodés,
caractérisé en ce que le procédé comprend en outre :
- une association (620) de chaque signal lumineux reçu avec une longueur d’onde choisie parmi une série discrète et finie de longueurs d’onde, les longueurs d’onde de la série de longueurs d’onde étant régulièrement espacées les unes des autres, et
- une transformation (630) de chaque signal lumineux associé en longueur d’onde par une modification de son profil spatial, chaque signal lumineux associé à une même longueur d’onde étant transformé spatialement avec un profil spatial différent des autres signaux lumineux associé à la même longueur d’onde, et
- une combinaison optique (640) des signaux lumineux transformés en un unique signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal comportant un nombre de canaux de communication correspondant au produit du nombre de longueur d’onde pour l’association en longueur d’onde par le nombre de profil spatiaux utilisés par le module optique de transformation de profil spatial pour chaque longueur d’onde de ladite série.
A method of optically multiplexing light signals combining a set of digitally encoded light signals on different wavelengths and different spatial modes into a single light signal encoded on several wavelengths and several spatial modes, the method comprising receiving (610) a plurality of encoded light signals,
characterized in that the method further comprises:
- an association (620) of each light signal received with a wavelength chosen from a discrete and finite series of wavelengths, the wavelengths of the series of wavelengths being regularly spaced from each other , And
- a transformation (630) of each associated light signal into wavelength by modifying its spatial profile, each light signal associated with the same wavelength being spatially transformed with a different spatial profile from the other light signals associated with the same wavelength, and
- an optical combination (640) of the light signals transformed into a single multi-wavelength and multimodal light signal comprising a number of communication channels corresponding to the product of the number of wavelengths for the wavelength association by the number of spatial profiles used by the spatial profile transformation optical module for each wavelength of said series.
Procédé de démultiplexage optique transformant un signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux en une pluralité de signaux lumineux monomode et mono-longueur d’onde,
caractérisé en ce que le procédé comprend :
- une réception (710) d’un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et avec plusieurs profils spatiaux,
- une séparation optique spatiale (720) du signal lumineux multimodal et multi-longueurs d’onde reçu en une pluralité de signaux monomodaux et multi-longueurs d’onde,
- une séparation optique en longueur d’onde (730) de chaque signal lumineux monomodal et multi-longueurs d’onde en une pluralité de signaux lumineux monomodaux et mono-longueur d’onde, et
- une démodulation optique (740) modifiant chaque signal lumineux monomodal et mono-longueur d’onde pour qu’il soit dissocié de la longueur d’onde utilisée pour la transmission multimodale et multi-longueurs d’onde.
Optical demultiplexing method transforming a light signal digitally encoded on several wavelengths and several spatial modes into a plurality of single-mode and single-wavelength light signals,
characterized in that the method comprises:
- reception (710) of a single light signal encoded on several wavelengths and with several spatial profiles,
- a spatial optical separation (720) of the multimodal and multi-wavelength light signal received into a plurality of monomodal and multi-wavelength signals,
- an optical wavelength separation (730) of each monomodal and multi-wavelength light signal into a plurality of monomodal and mono-wavelength light signals, and
- an optical demodulation (740) modifying each monomodal and mono-wavelength light signal so that it is dissociated from the wavelength used for the multimodal and multi-wavelength transmission.
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