Brevet FR2552285A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne la transmission optique d'informations et, plus particulièrement, la réalisation d'émetteurs optiques présentant une parfaite linéarité pour tous types de signaux. I1 est bien connu que les émetteurs optiques, par exemple les diodes lasers OU les diodes électroluminescentes, présentent des distorsions. Ces distorsions sont habituellement exprimées par un rapport entre les harmoniques d'ordre 2 ou 3 au fondamental. I1 est bien connu que les signaux analogiques sont sensibles aux distorsions. L'invention se propose donc de réaliser un système de linéarisation de la puissance optique d'émetteurs optiques en fonction du courant le-s traversant. Une première méthode pourrait consister à appliquer à l'é- mission optique une boucle de contreréaction par l'adjonction d'un préamplificateur asservissant le niveau du signal électrique appliqué à la diode électroluminescente. Un tel système présente l'avantage de ne pas nécessiter de réglage mais comporte d'importants inecnvénients. En effet, ces systèmes ne dolent pas satisfaction en haute fréquence et, bien souvent, ils introduisent une rotation de phase difficilement maitrisa- ble. Le système de l'invention, au contraire, n'utilise pas de contreréaction mais applique au signal électrique émission une prédistorsion. Le système de prédistorsion de l'invention est essentiellement formé d'un transistor à effet de champ. Selon une première réalisation, le système de prédistorsion de l'invention est essentiellement formé d'un transistor à effet de champ et, placées en série, deux impédances dont le point milieu est raccordé à la grille dudit transistor à effet de champ, la première impédance étant variable et portée à la masse, la seconde impédance étant raccordée au drain du transistor, effectuant ainsi une contreréaction, leur point de rac cordement recevant le signal d'entrée, la source dudit transistor étant placée à la masse. Selon une seconde réalisation, le système de prédistorsion dc l'invention est essentiellement formé d'un transistor à effet de champ et, placées en série, deux impédances dont le point milieu est raccordé à la grille dudit transistor à effet de champ, la première impédance étant raccordée à la masse, la seconde impédance recevant le signal d'entrée, la source dudit transistor étant placée à la masse. Selon une première caractéristique, le transistor à effet de champ est polarisé, selon une seconde il ne l'est pas. De plus, les impédances peuvent etre des résistances pures. Un ajustement de la valeur de la résistance de ladite première impédance permet d'adapter la prédistorsion aux fréquences du signal en ligne. La présente invention s'applique en particulier aux transmissions jusqu'à 100 MHz. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins. La figure 1 représente une courbe d'évolution de la puis sance émise par un émetteur optique lorsque le courant croit. La figure 2 représente un dispositif de prédistorsion selon l'invention. Les figures 3 et 4 représentent deux modes d'insertion en ligre du dispositif de la figure 2. La figure 5 représente une variante de dispositif de prédistorsion selon l'invention. La figure 6 représente une courbe d'évolution de la puissance émise par certains émetteurs optiques lorsque le courant croit. La figure 7 représente une variante de dispositif de prédistorsion pour émetteurs optiques selon la figure 6. Les caractéristiques des émetteurs optiques sost bien connues. Les courbes exprimant la puissance émise en fonction du courant les traversant ne sont pas des droites mais en général le courant croit plus vite que la puissance émise. Comme représenté sur la figure 1, pcur certaines diodes électroluminescentes, la puissance croit linéairement avec le courant-pour les faibles valeurs de courant, par exemple jusqu'au voisinage d'une valeur S . Puis, quand le courant croit, il existe une o courbure dans les caractéristiques, la valeur S évoluant avec o la fréquence. Le dispositif de prédistorsion de l'inverltion présente une caractéristique de variation de puissance en fonction du courant évoluant de façon exactement inerse à celle de l'émetteur optique. En effet, on souhaite, selon l'invention, introduire en ligne un dispositif compensant les distorsions de l'émet- teur. En se référant à la figure 2, le dispositif 1 de prédistorsion de l'invention est essentiellement formé d'un transistor à effet de champ 10 dont le drain est relié au point B d'entrée et la source au point C de sortie. Entre B et C, en parallèle,on place deux impédances Z1 et Z2 en série dont le pcint commun est relié à la grille du transistor 10.On choisit de dimensionner les impédances Z1 et Z2 de telle sorte que l'impédance du dispositif 10 évolue en fonction de la tension d'entrée de façon inverse de celle d'un émetteur optique. Selon ce premier mode de réalisation, le transistor 10 à effet de champ est contreréactionné. En effet, le drain est couplé à la grille par l'intermédiaire de l'impédance Z1 Les impédances Z1 et Z2 peuvent, par exemple, être formées de résistances R et R2, chacune d'elle étant placée en parallèle avec un condensateur C1 et C2 respectivement. Deux cas sont encore possibles selon ce premier mode de réalisation, le transistor 10 est polarisé ou non. Lorsque le transistor 10 n'est pas polarisé, on a la réalisation la plus simple de dispositif de prédistorsion selon l'invention. Par contre, lorsque le transistor 10 est polarisé, le drain n'est couplé à la grille que lorsque la tension d'entrée est alternative. Par contre, il n'est pas couplé à la grille en continu. Deux modes d'insertion du dispositif 1 de prédistorsion sont possibles. La figure 3 illustre-le mode d'insertion préféré de l'invention. il consiste à placer le point C de sortie, raccordé à la source du transistor 10, à la masse et à raccorder le point B d'entrée à l'entrée d'un amplificateur 2. De l'autre côté, le point B est relié au point A d'entrée par l'intermédiaire d'une résistance 3. La sortie D de l'amplificateur 2 est reliée à l'émetteur optique 4. Une autre insertion du dispositif 10 est également possible comme représenté sur la figure 4. Elle consiste à raccorder le point B du dispositif 1 directement au point A de la ligne et la sortie C directement à l'entrée de l'amplificateur 2. L'amplificateur 2 est avantageusement un amplificateur à contrôle automatique de gain. La sortie D de l'amplificateur 2 est, de même que pour la variante de la figure 3, reliée à l'émetteur optique 4. Selon une telle disposition, le signal d'entrée est appliqué sur le drain du transistor 10. Le second mode de réalisation du dispositif de prédistorsion de l'invention consiste, au contraire des exemples précédents, à utiliser un transistor à effet de champ non cortreréactionné. La tension drain - source est alors toujours positive. La figure 5 représente une telle variante du dispositif de prédistorsion de l'invention. La ligne d'alimentation de l'émetteur optique 21 comprend en amont un transistor 22 par exemple NPN et un amplificateur 20. La base du transistor 22 est reliée à la sortie de l'amplificateur 20. L'émetteur optique 21 est relié au collecteur du transistor 22 tandis que l'émetteur de ce transistor 22 est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 23. Le courant disponible en sortie de l'émetteur du transistor 22 est également appliqué à l'entrée d'un amplificateur 24 puis à l'entrée de deux impédances 25 et 26 placées en série ; l'autre borne de l'impé- dance 26 est portée à la masse. Le point milieu des impédances 25 et 26 est relié à la grille d'un transistor 27 à effet de champ (FET).La source de ce transistor 27 est portée à la masse tandis que le drain K commande une source de courant 28. Cette source de courant 28 est placée entre la masse et le point H commun à l'émetteur optique 21 et au collecteur du transistor 22. Ce transistor 22 pourrait encore être un transistor à effet de champ ; son rôle est de présenter en entrée et en sortie des impédances convenables pour la ligne ; le transistor 22 est essentiellement un suiveur. Les impédances 25 et 26 sont, par exemple, formées de ré sistances R et R sistances R25 et R26, chacune d'elle étant respectivement placée en parallèle avec un condensateur C25 et C26. Dans le cas 25 où la fréquence varie peu, il est possible de réaliser le cir- cuit en remplaçant les impédances 25 et 26 par des résistances pures. Le fonctionnement de ce dispositif de prédistorsion se comprend aisément. Lorsque le courant est faible, le transistor 27 egt bloqué et le courant traversant l'émetteur optique varie linéairement. Lorsque la tension entre la grille et la source du transistor 27 dépasse une tension seuil, il conduit si bien que le courant varie plus vite que la tension d'entrée. Il est alors aisé de dimensionner l'impédance 26 pour que le seuil, à partir duquel le transistor 27 se débloque, coïncide avec le seuil à partir duquel l'émetteur optique 21 ne varie plus linéairement. Plus précisément, on ajuste la capacité de l'impédance 26 en fonction de la fréquence, puis on ajuste la résistance de l'impédance 26 en fonction du seuil souhaité pour le transistor 27. Des lors qu'il conduit, le transistor 27 commande à l'alimentation 28 de fournir un courant en H qui se superpose à celui transmis par le transistor 22. Ainsi, toute variation (plus précisément décroissante) de puissance optique lorsque le courant augmente est compensée par le dispositif de prédistorsion de l'invention, si bien que l'émetteur optique 21 peut présenter un fonctionnement parfaitement linéaire en dépit des distorsions inhérentes à cet émetteur optique 21. On notera qu'il peut être avantageux d'adjoindre au cir- cuit une résistance variable 29 pour adapter la courbe de courant traversant l'émetteur optique 21 en fonction du signal d'entrée appliqué en F. En effet, cette résistance 29 placée entre la masse et le drain K du transistor 27 permet de re- guler le signal de commande appliqué à la source de courant 28. On peut alors raccorder le point K à une source d'alimentation Valim. Une telle réalisation présente de grands avantages. Elle est un peu plus compliquée que la réalisation des figures 2, 3, 4 mais permet d'excellentes compensations. Pour certains émetteurs optiques, la caractéristique de puissance en fonction de l'intensité n'est pas constante. Elle présente, par exemple, plusieurs concavités. il est alors utile d'adjoindre une autre correction. La figure 7 représente une variante du dispositif de prédistorsion de l'invention permettant de résoudre les caractéristiques à courbure variable-. En effet, le dispositif de la figure 7 reprend tous les éléments du dispositif de la figure 5, c'est à dire une prédistorsion par adjonction d'un courant au voisinage d'un stade dont le niveau est réglé par l'impédance 26. En parallèle avec le circuit formé par les impédan ces 25 et 26, on place un circuit formé par deux impédances 30 et 31 placées en série et raccordées d'un côté du point N de sortie de l'amplificateur 24, de l'autre à la masse. Le point milieu des impédances 30 et 31 est relié à la base d'un transistor 32 à effet de champ dont le drain est raccordé à une autre source de courant 33.Cette autre source de courant est reliée, d'une part, au point H commun au collecteur du transistor 22 et à l'émetteur optique 21, d'autre part, à la masse. Le second transistor 32 à effet de champ peut présenter un fonctionnement réglable grâce à la résistance 31 variable. Entre le drain K' et la masse, on adjoint une résistance 34 réglable qui permet de régler la correction apportée par le circuit de prédistorsion de l'invention au delà du point S 2 Le transistor 32 se débloque au voisinage du point S2 et commande à la source de courant 33 de fournir un courant supplémentaire en H s'ajoutant au courant appliqué en F à l'entrée de la ligne. Le transistor à effet de champ inséré dans toutes les variantes de l'invention est avantageusement choisi en technique MOS. Le système de l'invention présente de grandes qualités jusqu'à des fréquences de l'ordre de 100 MHz. REVENDICATIONS 1 - Système de linéarisation d'émetteurs optiques caractérisé par le fait qu'on dispose entre la borne d'entrée et ledit émetteur optique des moyens pour compenser exactement toute distorsion présentée par ledit émetteur lorsque le signal qui est appliqué sur ladite borne d'entrée croit, lesdits moyens comportant essentiellement un transistor à effet de champ. 2 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent essentiellement en un transistor à effet de champ et, placées en série, deux impédances dont le point milieu est raccordé à la grille dudit transistor à effet de champ, la première impédance étant variable et portée à la masse, la seconde impédance étant raccordée au drain du transistor, effectuant ainsi une contreréaction, leur point de raccordement recevant le signal d'entrée, la source dudit transistor étant placée à la masse. 3 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent essentiellement en un transistor à effet de champ et, placées en série, deux impédances dont le point milieu est raccordé à la grille dudit transistor à effet de champ, la première impédance étant raccordée à la masse, la seconde impédance recevant le signal d'entrée, la source durit transistor étant placée à la masse. 4 - Système selon la revendication 2 ou 3 caractérisé par le fait que ledit transistor à effet de champ est polarise. 5 - Système selon la revendication 2 caractérisé par le fait que ledit transistor à effet de champ n'est pas polarisé. 6 - Système selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé par le fait que les impédances sont des résistances pures. 7 - Système selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé par le fait qu'on ajuste le fonctionnement de la prédistorsion Far un ajustement de la valeur de la résistance de ladite première impédance.