Brevet FR2524230A1 — publié le 19830930

SYSTEME DE TRANSMISSION D'INFORMATIONS SUR UNE VOIE DE SERVICE DU TYPE FIBRE OPTIQUE La présente invention se rapporte d'une manière générale au domaine de la transmission d'informations sur fibre optique et concerne plus particulièrement un système de transmission dinfor- mations sur une voie de service en simultanéité avec des informations principales. On entend par voie de service ou voie d'ordre un support de propagation du type fibre optique destiné à transmettre un certain nombre de signaux annexes tels que des signaux de télésurveillance des répéteurs et régénérateurs s'échelonnant le long de la ligne de transmission. On connaît différentes techniques permettant de transmettre des informations annexes en même temps que les informations principales. Dans le domaine de la transmission sur fibre optique, l'une d'entre elles consiste à transmettre d'une part les informations principales sur une voie de transmission du type fibre optique, et d'autre part les informations annexes sur une voie de service constituée'par une voie annexe du type coaxial. Or, il est souhaitable de transmettre les informations annexes sur le même support de transmission que les informations principales. Dans ce cas, il est nécessaire que la transmission des informations sur la voie de service ne perturbe pas les caractéristiques des informations principales transmises. D'autre part, I'émetteur utilisé dans la transmission d'informations principales, notamment à débit élevé, sur fibre optique comporte une embase émettrice constituée d'une diode laser, d'une photodiode de contrôle et d'une optique de couplage laser-fibre insérée dans une fiche de connecteur pour le raccordement de ladite embase au câble à fibre optique, et un dispositif électronique de commande destiné à réguler ou stabiliser la puissance optique émise par la diode laser. On connaît différentes structures de dispositif permettant de stabiliser la puissance optique émise par une diode laser. L'une d'entre elles fait appel à un signal basse fréquence, par exemple de l'ordre de 10 KHz, et d'amplitude constante, par exemple de l'ordre de 1 % de l'amplitude des informations, oscillant autour du point de polarisation de la diode laser choisi sur la caractéristique de transfert de ladite diode (puissance de sortie en fonction du courant) comme étant le point pour lequel le courant de polarisation prend une valeur dite de seuil à laquelle correspond la puissance optique minimale de la diode laser. Ce signal basse fréquence module le niveau bas des informations principales à transmettre, ces dernières étant destinées à être transmises dans la fibre optique à la puissance optique maximale de la diode laser.En maintenant constante la puissance maximale de la diode laser, une régulation du signal basse fréquence permet de stabiliser la polarisation de ladite diode à sa puissance optique minimale, et partant de stabiliser l'amplitude de la puissance optique émise par la diode laser. La présente invention a pour objet un système permettant de transmettre des informations sur une voie de service en simultanéité avec des informations principales, et ceci sur une même fibre optique et sans perturbation des informations principales. Ce système de transmission est d'une structure simple et met en oeuvre un signal basse fréquence d'amplitude constante remplissant, outre sa fonction connue de stabilisation de la polarisation d'une diode laser à sa puissance optique minimale et de stabilisation de l'amplitude de modulation de la puissance optique émise, une seconde fonction consistant à représenter les informations à transmettre sur la voie de service, de sorte que ce signal basse fréquence utilisé désormais à l'émission comme à la réception véhicule les informations annexes. Plus précisément, l'invention a pour objet - un système de transmission d'informations sur une voie de service constituée par une fibre optique, comportant: - un émetteur des informations sous forme d'un rayonnement lumineux dans la fibre optique, comprenant une diode laser dont la polarisation est stabilisée à une puissance optique déterminée au moyen d'un signal basse fréquence d'amplitude constante; - un récepteur du rayonnement lumineux après propagation dans la fibre; caractérisé en ce que le signal basse fréquence représente les informations à transmettre sur la voie de service, et en ce que le récepteur comporte un photodétecteur détectant le signal basse fréquence transmis et des premiers moyens de restitution des informations représentées par le signal basse fréquence détecté. Selon une autre caractéristique de l'invention, la voie de servie associée à une voie de transmission d'informations principales sont constituées par la même fibre optique, et la puissance optique déterminée est égale à la puissance optique minimale dite de seuil de la diode laser, le signal basse fréquence d'amplitude constante stabilisant ainsi la polarisation de la diode laser à sa puissance optique minimale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 représente la caractéristique de transfert d'une diode laser dont la puissance optique de sortie est stabilisée au moyen d'un signal basse fréquence; - la figure 2 représente un schéma global du système de transmission d'informations principales associées à des informations annexes selon l'invention; - la figure 3 représente le schéma d'un mode de réalisation de l'émetteur utilisé dans le système selon l'invention; - la figure 4 représente le signal en sortie de l'émetteur de la figure 3; et - la figure 5 représente le schéma d'un mode de réalisation du récepteur utilisé dans le système selon l'invention. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rap portent aux mêmes éléments. La figure 1 représente la caractéristique connue de transfert d'une diode laser, c'est-à-dire la courbe donnant la puissance de sortie P de la diode laser en fonction du courant I de cette diode. Comme cela est connu, en présence d'informations principales à transmettre, le courant de la diode laser résulte de la superposition de son courant continu de polarisation et de son courant de modulation, de sorte que l'amplitude des signaux lumineux transmis dans une fibre optique dépend de la puissance optique émise par la diode laser. Comme il apparaît sur la figure 1, le point de polarisation de la diode laser est choisi au niveau du coude C de sa caractéristique de transfert dont la pente est déterminée par le rapport QP/ QI. Comme cela est également connu, au niveau du coude C de la caractéristique de transfert, le courant de polarisation de la diode laser prend une valeur dite de seuil 1seuil à laquelle correspond la puissance optique minimale Pmin. Le courant de modulation de la diode laser, représenté en fonction du temps sur la figure 1, est constitué par les informations principales Ip à transmettre, par exemple binaires, dont les états 1 prennent tous une même valeur du courant correspondant à la puissance optique maximale Pmax' Dans le but de stabiliser la polarisation de la diode laser à sa puissance optique minimale, et de stabiliser l'amplitude de modulation de la puissance optique émise par la diode laser, il est connu d'utiliser un signal basse fréquence représenté en IBF sur la figure 1, de fréquence par exemple de l'ordre de 10 KHz et d'amplitude constante, par exemple de l'ordre de 1 % de l'amplitude des informations binaires Ip. Ce signal basse fréquence IBF oscille de façon constante autour du point de polarisation C de la diode laser, et module le niveau bas des informations binaires Ip, c'est-à-dire les états 0 de ces informations. Ainsi, ce signal de modulation basse fréquence IBF peut être considéré comme un signal de référence dont la régulation permet d'une part de polariser correctement la diode laser à sa puissance optique minimale, et d'autre part de maintenir constante l'amplitude de modulation de la puissance optique émise par la diode laser. Sur le schéma de la figure 2, on a représenté en 2 une ligne de transmission par fibre optique destinée à transmettre des informations principales en simultanéité avec des informations annexes telles que des signaux de télésurveillance des répéteurs et régénérateur échelonnés le long de la ligne de transmission. Pour les informations principales, la fibre optique 2 constitue ce qu'on appelle une voie de transmission, et cette même fibre optique constitue ce qu'on appelle une voie de service ou voie d'ordre pour la transmission des informations annexes. Les deux extrémités de la fibre optique 2 sont couplées optiquement à des boîtiers respectivement émetteur 1 et récep teur 3 du système de transmission selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation préféré de l'émetteur, conforme à l'invention, utilisé pour la transmission d'informations principales Ip, par exemple binaires, en simultanéité avec des informations annexes lvs, par exemple binaires, ces dernières constituant les informations à transmettre sur la voie de service. Cet émetteur comporte une embase émettrice 10 réalisée sous forme d'un boîtier dans lequel sont disposés la diode laser 11 alimentée en +V et dont la puissance optique émise est injectée dans la fibre 2, des moyens de prélèvement d'une partie de la puissance optique émise par la diode laser et de conversion en puissance électrique constitués par exemple par une photodiode 12 alimentée en +V et une fibre 13 couplée optiquement entre la diode laser Il et la photodiode 12. Pour la transmission des informations binaires lys sur la voie de service en simultanéité avec les informations principales bi naires Ip, I'émetteur comporte également un modulateur de fréquence 15, de structure classique, destiné à faire correspondre respectivement aux états 0 et 1 des informations IVS à transmettre sur la voie de service, deux basses fréquences différentes. Ainsi, une fréquence fl, par exemple de l'ordre de 20 KHz, correspond aux états 1 des informations IVS, et une fréquence f2, par exemple de l'ordre de 30 KHz, correspond aux états 0 de ces informations. On notera que les informations binaires à transmettre sur la voie de service pourraient être remplacées par des informations numériques à plus de deux états différents, telles que par exemple des informations ternaires ou quaternaires, auxquels on affecterait plus de deux fréquences distinctes, sans sortir du cadre de l'invention. Comme il apparaît sur la figure 3, le modulateur 15 est suivi d'un générateur basse fréquence 16, de structure classique, délivrant en sortie un signal basse fréquence IBF représentatif des états 1 et O des informations binaires IVs aux deux fréquences f1 et f Le générateur 16 est suivi d'un modulateur 17, de structure classique, recevant les informations principales binaires in dont les états 1 ont tous la même amplitude, et dans lequel le signal basse fréquence IBF module le niveau bas des informations principales Ip, c'est-à-dire les états 0 de ces informations.Le signal délivré par le modulateur 17 est présenté à un générateur de courant 18, de structure classique, relié à la diode laser 11, et délivrant le courant de modulation de ladite diode laser. Comme on le voit bien sur la figure 3, l'émetteur comporte de plus une boude d'asservissement destinée à stabiliser la polarisation de la diode laser 11 à sa puissance optique minimale dite de seuil, cette boucle étant connectée entre la photodiode 12 et la diode laser 11. En maintenant constante la puissance maximale de ladite diode laser, cette boucle permet donc de stabiliser l'amplitude de modulation de la puissance optique émise par la diode laser. Plus précisément, cette boucle d'asservissement comporte un filtre passe-bas 20, de structure classique, fournissant le signal basse fréquence IBF dont l'amplitude est comparée dans un comparateur de niveaux 21, de structure classique, à une référence sensi blement égale à la pente de la caractéristique de transfert de la diode laser choisie au niveau du coude C (figure 1) correspondant au courant de seuil 1seuil et à la puissance minimale Pmin de la diode laser. Ainsi, le comparateur 21 délivre le signal basse fréquence IBF dont l'amplitude est maintenue constante. Le comparateur 21 est suivi d'un générateur de courant 22, de structure classique, délivrant le courant de polarisation de la diode laser li correspondant au courant de seuil Iseuil pour lequel la diode laser est correctement polarisée. Dans ces conditions, la polarisation de la diode laser 1 1 est stabilisée à sa puissance optique minimale Pmin, et partant l'amplitude de modulation de la puissance optique est stabilisée entre la puissance maximale Pmax et la puissance minimale . min de la diode laser. Ainsi, selon une caractéristique essentielle de l'invention, le signal basse fréquence IBF modulant le niveau bas des informations principales lp remplit une double fonction, à savoir: - une stabilisation de la polarisation de la diode laser à sa puissance optique minimale, et une stabilisation de l'amplitude de modulation de la puissance optique; - une représentation des informations à transmettre sur la voie de service, pour leur transmission en simultanéité avec les informations principales sur le même support de transmission. La figure 4 représente en fonction du temps le signal émis par la diode laser 11 de la figure 3. Ce signal est constitué par les informations principales binaires dont le niveau bas est modulé par le signal basse fréquence IBF d'amplitude constante. Ce si gnal IBF est constitué d'un signal IBF1 de fréquences correspondant aux états 1 des informations à transmettre sur la voie de service, et d'un signal 113F2 de fréquence correspondant aux états 0 de ces informations. On notera que le signal basse fréquence modulant le niveau bas de la puissance optique de la diode laser permet d'assurer la transmission des informations annexes même en l'absence des informations principales. La figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation du récepteur associé à l'émetteur tel qu'illustré sur la figure 3. Ce récepteur comporte d'abord des moyens 30 de conversion en signal électrique du rayonnement lumineux reçu après propagation dans la fibre optique 2. Ces moyens 30 sont constitués par une diode photodétectrice, telle que par exemple une photodiode à avalanche ou une diode semi-conductrice du type PIN, suivie par un amplificateur 31 à faible bruit. La diode photodétectrice délivre en sortie un signal représentant les informations principales binaires associées au signal basse fréquence représentatif des informations binaires transmises sur la voie de service, telles que représentées sur la figure 4. L'amplificateur 31 est suivi d'un filtre d'aiguillage 32, de structure dassique, permettant de séparer les informations principales détectées Ip du signal basse fréquence détecté IBF. Comme il apparaît sur la figure 5, le récepteur comporte de plus des moyens 34 de restitution des informations transmises sur la voie de service. Ces moyens 34 comportent deux filtres 35 et 36 permettant de séparer les deux fréquencesfl et f2 correspondant respectivement aux états 1 et 0 des informations binaires transmises sur la voie de service. Les deux filtres 35 et 36 sont suivis d'un détecteur de signal 37, de structure classique, permettant de reconstituer les informations binaires IVs transmises sur la voie de service. Le système de transmission selon l'invention a été décrit cidessus en se référant à un signal basse fréquence modulé en fréquence pour la transmission des informations sur la voie de service. Bien entendu, ce signal basse fréquence peut également être modulé en phase ou par sauts de phase, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles ci sont effectuées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Système de transmission d'informations (ils) sur une voie de service constituée par une fibre optique, comportant: - un émetteur des informations sous forme d'un rayonnement lumineux dans la fibre optique, comprenant une diode laser (11) dont la polarisation est stabilisée à une puissance optique déterminée au moyen d'un signal basse fréquence d'amplitude constante - un récepteur du rayonnement lumineux après propagation dans la fibre (2); caractérisé en ce que le signal basse fréquence (IBF) représente les informations à transmettre sur la voie de service, et en ce que le récepteur comporte un photodétecteur (30) détectant le signal basse fréquence transmis et des premiers moyens de restitution (34) des informations représentées par le signal basse fréquence détecté. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puissance optique déterminée est égale à la puissance optique minimale dite de seuil (Pmin) de la diode laser (11), le signal basse fréquence d'amplitude constante (IBF) stabilisant ainsi la polarisation de la diode laser à sa puissance optique minimale. 3. Système selon la revendication 2, pour la transmission d'informations (IVS) sur la voie de service en simultanéité avec des informations principales numériques (Ip) sur une voie de transmis sion, caractérisé en ce que la voie de service et la voie de transmission sont constituées par la même fibre optique (2), en ce que l'amplitude des informations principales (Ip) destinées à être émises par la diode laser (11) est comprise entre la puissance optique maximale (PmaX) et la puissance optique minimale (Pmin) de la diode laser, la puissance maximale étant maintenue constante, en ce que le signal basse fréquence (IBF) représentant les informations à à transmettre sur la voie de service module le niveau bas des informations principales (Ip), et en ce que le récepteur comporte des seconds moyens de restitution (32) des informations principales. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les informations (ive) à transmettre sur la voie de service sont des informations numériques codées et modulées en fréquence de telle sorte qu'aux états respectifs desdites informations numériques correspondent des basses fréquences respectives différentes, le signal basse fréquence (IBF) modulant le niveau bas des informations principales représentant ainsi les états des informations numériques auxdites fréquences différentes, et en ce que les premiers moyens de restitution (34) comportent des moyens de filtrage (35, 36) de chacune des fréquences différentes, permettant ainsi de reconstituer les informations numériques (Ivs) transmises sur la voie de service. 5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'émetteur comporte des moyens de prélèvement (12) d'une partie de la puissance optique émise par la diode laser (11) et de conversion en puissance électrique, et un circuit destiné à stabiliser la polarisation de la diode laser à sa puissance optique minimale au moyen du signal basse fréquence (IBF), connecté entre les moyens de conversion et la diode laser, ce circuit comprenant en série un filtre passe-bas (20), un comparateur de niveaux (21) permettant de réguler l'amplitude du signal basse fréquence, et un générateur de courant (22) relié à la diode laser et délivrant un courant de seuil correspondant à la puissance optique minimale de la diode laser (11).