Brevet FR2647987A1 — publié le 19901207

PROCEDE DE TRANSMISSION OPTIQUE DE SIGNAUX PAR SELF- HETERODYNAGE ET SYSTEME DE TRANSMISSION AVEC MATRICE DE COMMUTATION METTANT EN OEUVRE UN TEL PROCEDE DESCRIPTION La présente invention concerne un procéde de transmission optique de signaux par self-hétérodynage et un système de transmission avec matrice de commutation mettant en oeuvre un tel procédé. Un système de transmission par self- hétérodynage est constitue comme on peut le voir sur la figure 1 de moyens d'émission, de moyens de transmission et de moyens de réception. Les moyens d'émission comportent un laser monofréquence 1 commandé par des circuits d'alimentation 2 suivi d'un collimateur 3 pour collimater le faisceau émis par le laser monofréquence. Ces moyens comportent en-outre un modulateur acousto- optique 4 excité par un générateur de fréquence, pour séparer en deux le faisceau incident. Ce faisceau se divise ainsi en un faisceau non défléchi empruntant le trajet B et ayant la même fréquence que le faisceau incident et en un faisceau défléchi empruntant le trajet A et de fréquence égale à la fréquence du faisceau incident plus ou moins la fréquence d'excitation du modulateur acousto-optique. Le signe + ou - dépend du mouvement relatif des ondes optiques et acoustiques. Un modulateur électro-optique 7 permet de moduler en amplitude le signal optique défléchi. A la sortie du modulateur, le signal optique est retardé par une fibre à maintien de polarisation 8. Ce retard T est supérieur ou égal à 1/aF, OF étant la largeur spectrale de L'émission du laser 1. Le signal passe ensuite dans un contrôleur de polarisation 9. Ce contrôleur de polarisation 9 ajuste, une fois pour toutes, la direction de polarisation du faisceau du trajet A sur celle du trajet B. La sortie du contrôleur de polarisation 9 est connectée à une branche d'un mélangeur optique 11 Le faisceau non défléchi est focalisé par une optique 10 dans la deuxième branche du mélangeur 11. Les deux ondes des trajets A et B se retrouvent en sortie du mélangeur 11 avec une même direction de polarisation. Ces signaux sont véhiculés par les moyens de transmission qui sont constitués par une fibre monomode de transmission 12. Les moyens de réception sont constitués par un photodétecteur quadratique 13 suivi par un circuit d'amplification et de démodulation 14. Le mélange des deux ondes se fait au niveau du détecteur quadratique qui détecte le signal de battement à la fréquence intermédiaire fI qui est celle qui commande le modulateur acousto-optique 4. Ce signal à la fréquence intermédiaire fI contient l'information fournie par le modulateur d'amplitude 7. Cette information est extraite du signat à la fréquence intermédiaire fI par les circuits d'amplification et de démodulation 14. Comme les fréquences transmises sur- le trajet A contenant le signal porteur d'information et sur le trajet B contenant le signal de l'oscillateur local sont très proches, les modifications des directions de polarisation engendrées par la fibre de transmission sont identiques pour les deux faisceaux qui se retrouvent avec des directions de polarisation au niveau du photodétecteur 13. Lorsqu'on désire augmenter la puissance de l'oscillateur local, on place sur le trajet B dans les moyens d'émission un amplificateur optique à onde progressive 15. Les moyens de réception en détection hétérodyne "classique" comportent donc un oscillateur local délivrant une onde à une fréquence telle que le mélange du signal incident porteur de l'information et du signal de l'oscillateur local permet d'obtenir une onde à la fréquence intermédiaire. Pour obtenir une onde parfaitement stabilisée, il est nécessaire d'utiliser une commande automatique de fréquence pour agir sur la fréquence optique de l'oscillateur local afin de la stabiliser. D'autre part, il est nécessaire que la direction de polarisation des deux ondes optiques soit la même pour les deux ondes incidente et locale. Comme La fibre optique ne maintient pas cette direction, il est usuel d'utiliser à la réception un circuit pour corriger et contrôler la polarisation incidente. Il peut s'agir, soit d'un contrôleur de polarisation, soit d'une double détection en diversité de polarisation. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle permet en outre de simplifier l'équipement de réception. Cet avantage est considérable dans des systèmes de transmission avec matrice de commutation, de tels systèmes étant utilisés pour des réseaux locaux, car cela conduit à une réduction de l'équipement d'abonnés. La présente invention a donc pour objet un procéde de transmission optique de signaux par self- hetérodynage vers un ou plusieurs appareils récepteurs parmi N, à partir de moyens de transmission optique comprenant des moyens d'émission de signaux optiques, des moyens de modulation par transposition de fréquence, une liaison par fibres optiques, caractérisé en ce qu'il consiste - à transmettre un signal donné sur une ou plusieurs fréquences porteuses vers respectivement un ou plusieurs appareils récepteurs, - à obtenir la ou les fréquences. porteuses par transposition d'une fréquence d'émission au moyen d'une ou de plusieurs fréquences de modulation distinctes et sélectionnables en fonction du ou des appareils récepteurs, - à transmettre sur la même liaison optique, le signal de fréquence d'émission. Selon un premier aspect de l'invention, le procédé consiste à l'émission à: - utiliser un générateur multifréquence pour générer une a N fréquences de modulation, - utiliser un modulateur acousto-optique pour transposer le signal de fréquence d'émission sur une fréquence porteuse, - sélectionner une fréquence de modulation parmi N, - commander le modulateur acousto-optique avec cette féquence de modulation, - transmettre le signal donné à partir de la fréquence porteuse vers l'appareil récepteur destinataire parmi les N appareils. Selon un deuxième aspect de l'invention, le procédé consiste à l'émission à: - utiliser un générateur multi-fréquence pour générer N fréquences de modulation, - utiliser un modulateur acousto-optique pour transposer Le signal de fréquence d'émission sur N fréquences porteuses, -sélectionner les N fréquences de modulation, -commander le modulateur acousto-optique avec ces N fréquences de modulation, - transmettre le signal donné à partir de ces N fréquences porteuses vers les N appareils récepteurs destinataires. Selon un troisième aspect de l'invention, le signal de fréquence d'émission est obtenu à partir d'un Laser monofréquence. Selon un quatrième aspect de L'invention, le procédé consiste, à l'émission, à placer un concentrateur optique sur le trajet des ondes défléchies par le modulateur acousto-optique. Selon un cinquième aspect de l'invention, le procédé consiste, à l'émission, à placer un modulateur électro-optique sur le trajet des signaux transposés en fréquence pour moduler en amplitude ces signaux, cette modulation correspondant à l'information réelle à transmettre. Selon un sixième aspect de l'invention, le procédé consiste, à l'émission, à placer un mélangeur optique sur le trajet des signaux transposés et modulés en amplitude et sur le trajet du signal de fréquence d'émission non défléchi par le modulateur acousto- optique, qui délivre ces signaux avec une même direction de polarisation. Selon un septième aspect de l'invention, le procédé consiste à transmettre les signaux issus des moyens d'émission sur une fibre monomode. Selon un huitième aspect de l'invention, le procédé consiste, à la réception, à placer dans chaque appareil récepteur un démodulateur calé sur une fréquence correspondant à l'une des fréquences de modulation. Selon un neuvième aspect de l'invention, le procédé consiste, à la réception, à placer un diffuseur à L'entrée de l'appareil récepteur. L'invention consiste également en un système 2647987- de transmission avec matrice de commutation, destiné à tansmettre des signaux d'un appareil d'abonné parmi N à un autre appareil d'abonné parmi N-1, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens de transmission optique, - N ensembles d'émission, chaque ensemble étant susceptible d'émettre un signal donné sur l'une quelconque parmi N fréquences porteuses, d'obtenir la fréquence porteuse désirée par transposition d'une fréquence d'émission au moyen d'une fréquence de modulation sélectionnée en fonction de l'appareil d'abonné destinataire, et susceptible d'émettre également vers les moyens de transmission le signal de fréquence d'émission, - des moyens de gestion des fréquences de modulation susceptibles d'appliquer l'une quelconque des N fréquences de modulation à l'un quelconque des N ensembles d'émission, - un générateur d'appel susceptible d'envoyer à l'entrée de l'ensemble d'émission affecté à l'abonné appelé une information d'appel permettant aux moyens de gestion d'affecter la fréquence de modulation désirée à un ensemble et le signal de modulation d'amplitude approprié. Selon un autre aspect de l'invention, chaque appareil d'abonné est équipé d'un démodulateur calé sur une fréquence intermédiaire de réception correspondant à une fréquence de modulation particulière. Selon un autre aspect de l'invention, les moyens de gestion des fréquences sont constitués de N oscillateurs adressables sur N fréquences. Selon un autre aspect de l'invention, chaque ensemble d'émission comporte: - un laser monofréquence, - un modulateur acousto-optique, - un concentrateur optique, - un mélangeur optique, - un modulateur d'amplitude, - un contrôleur de polarisation. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description faite à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif en regard des dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 représente un dispositif de transmission par self-hétérodynage selon l'art antérieur, - la figure 2 représente le schéma d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention, - la figure 3 représente le schéma d'un système de transmission conforme à l'invention. Le schéma de la figure 2 représente un dispositif de transmission par self-hétérodynage permettant de mettre en oeuvre le procéde de transmission selon l'invention. Ce dispositif permet de transmettre des signaux optiques vers un ou plusieurs appareils récepteurs Abl-AbN parmi N. Ce dispositif comporte des moyens de transmission proprement dits, constitués par une fibre optique 90 et un ensemble d'émission comportant des moyens d'émission de signaux optiques, des moyens de modulation par transposition de fréquence. Les moyens d'émission comportent un laser monofréquence 10. Les moyens de modulation comportent un modulateur acousto-optique 20. L'ensemble d'émission comporte en outre un concentrateur formé par un peigne de fibres 30 et un melangeur 4C. Cet ensemble comporte également un modulateur d'amplitude 50, une fibre de maintien de polarisation 60, un contrôleur de potarisation 70, un mélangeur 80. La fréquence d'émission f du Laser o monofréquence 10 subit une transposition réalisée par le modulateur 20. Le modulateur 20 reçoit pour cela un signal de fréquence désiré, obtenu par un générateur de fréquence 21, cette fréquence étant la fréquence de modulation. Selon l'invention, la fréquence de modulation est sélectionnée en fonction de l'abonné destinataire auquel on aura affecté une fréquence particulière parmi N. Ainsi, on sélectionne la fréquence de modulation F1 pour l'abonné auquel on a affecté cette fréquence F1 et la fréquence FN pour l'abonné auquel on a affecte la fréquence FN. Dans le cas o l'on désire envoyer le même signal à l'ensemble des N abonnés, on sélectionne les N fréquences de modulation F1-FN. Le faisceau émis par le laser monofréquence 1 commandé par ses circuits d'alimentation (non représentés) passe dans le modulateur acousto-optique excité par le générateur de fréquence 21. Le faisceau incident est séparé en deux à la sortie du modulateur 20. Le faisceau défléchi suit le trajet A tandis que le faisceau non defléchi suit le trajet B. Le faisceau non défléchi a la même fréquence que le signal incident. Le faisceau défléchi a une fréquence égale à celle du faisceau incident plus ou moins la fréquence de modulation (fréquence d'excitation du modulateur acousto-optique). Chaque fois que l'on change la fréquence de modulation du modulateur acousto-optique, non seulement on change la fréquence du faisceau défléchi, mais également sa direction em qui est égale à arc sin, étant la longueur d'onde de la lumière, f. le pas du réseau acoustique dans le modulateur,.- étant donné par la relation l.=v/F, o v est la vitesse de propagation des ondes acoustiques dans le matériau, F la fréquence de modulation (en pratique F est soit Fl, soit F2,... soit FN) et correspond à la fréquence intermédiaire au niveau de la détection à la réception. Pour N fréquences intermédiaires discrètes, on dispose donc de N fréquences de modulation engendrant N directions pour le faisceau defléchi (e e). n Une optique appropriée focalise les faisceaux dans le peigne de fibres 30, et les mélange sur une seule fibre dans Le mélangeur 40. Lorsqu'on adresse simultanément toutes les fréquences, on récupère simultanément la même information sur N fréquences intermédiaires. Lorsqu'on adresse séquentiellement le modulateur, on peut distribuer le même canal d'information séquentiellement sur les différentes fréquences intermédiaires. Le signal porteur de l'information est obtenu comme décrit à propos de la figure 1, c'est-à-dire par modulation d'amplitude. Le dispositif de transmission comporte outre l'ensemble d'émission et la ligne de transmission, un ensemble de réception constitué par les N appareils de réception des abonnés et un diffuseur 100 permettant de diffuser le signal transmis vers les N abonnés. La figure 3 représente un système de transmission conforme à l'invention, dans lequel est appliqué le procédé de transmission qui vient d'être décrit et illustré au moyen du schéma de la figure 2. Ce système de transmission comporte une matrice de commutation fréquentielle et permet ainsi de transmettre des signaux d'un appareil d'abonné Abi parmi N à un autre appareil d'abonné Abj parmi les N-1 autres abonnés. Le système comporte des moyens de transmission optique de signaux. Il comporte en outre N ensembles d'émission susceptibles d'émettre un signal donné sur l'une - quelconque parmi N fréquences porteuses. Les N ensembles d'émission sont regroupés dans le bloc 202. Chaque ensemble correspond à un ensemble tel que décrit à propos de la figure 2. Le système comporte en outre des moyens de gestion des fréquences 201 permettant de générer et d'affecter la ou les fréquences de modulation F1FN appliquées aux modulateurs acousto-optiques de l'un quelconque des N ensembles d'émission, constituant le bloc 202. -- Le système comporte également un générateur d'appel 200 acte à envoyer aux entrées des moyens de gestion des fréquences, une information d'appel permettant à ces moyens d'affecter la fréquence de modulation désirée à un ensemble d'émission et le signal de modulation d'amplitude approprié. Chaque ensemble d'émission du bloc 202 est apte à recevoir l'une quelconque des N fréquences de modulation, et l'un quelconque parmi N signaux d'appel issus des appareils des abonnés. X: Chaque appareil d'abonné Abi comporte une partie génération d'un code d'appel regroupée sous la référence 206 et une partie détection regroupée sous la référence 205. Bien entendu ces deux parties (détection et génération du code d'appel) se trouvent en pratique dans chaque appareil d'abonné. Le système comporte en outre un détecteur de code d'appel D1-DN placé sur le trajet des signaux de chaque appareil d'abonné. Ces détecteurs sont constitués de photorécepteurs et le signal de sortie sert à commander le générateur d'appel 200, les moyens de gestion des fréquences 201 et les entrées de modulation d'amplitude des ensembles d'émission du bloc 202. Le système comporte en outre un mélangeur 203 permettant de mélanger les signaux issus de chaque ensemble d'émission du bloc sur une fibre optique du réseau 204. L'élément 202 permet par conséquent de réaliser une matrice de commutation fréquentielle NxN. Chacun des N ensembles d'émission permet de s'adresser à chacun des N-1 autres abonnés par sélection d'une fréquence de modulation correspondant à la fréquence intermédiaire de détection de l'abonné destinataire. Les moyens de gestion sont constitués de N oscillateurs adressables sur N fréquences. Le générateur d'appel est constitué de portes logiques permettant de faire correspondre à l'ensemble d'émission d'un abonné Abi appelant, la fréquence Fj de l'abonné Abj. L'établissement d'une communication se déroule de la manière suivante. L'abonné Ai appelle l'abonné Aj par sa voie remontante, l'organe de gestion à partir de l'information reçue affecte les fréquences sur les modulateurs acousto-optiques des blocs émissions des abonnés Ai et Aj, Fj pour Ai et Fi pour Aj. Le signal d'appel est envoyé vers l'abonné Aj qui peut entrer en communication dès le décrochage de son appareil. En effet, si l'abonné Abl veut communiquer avec l'abonné AbN par exemple, il émet, à partir de la 2647987- partie émission 206, vers le centre de communication 202. Son signal est tout d'abord transposé optique- électrique par le photorécepteur 207, puis dirigé vers l'ensemble émission du bloc 202 qui lui est affecté et vers l'organe de gestion des fréquences 201. Ce centre de gestion affecte à l'ensemble d'émission de l'abonné Abl la fréquence FN de l'abonné appelé et l'ensemble d'émission de l'abonné AbN appelé la fréquence F1 de l'abonné appelant. Parallèlement, l'organe de génération d'appel envoie sur l'entrée de l'ensemble d'émission de l'abonné appelant calé sur la fréquence FN l'information d'appel qui sera détectée par le récepteur 205 de l'abonne appelé. Dés le décrochage, la liaison est établie puisque les fréquences des blocs d'émission des abonnés appelants et appelés ont été préalablement affectées. Les deux abonnés Abl et AbN étant en communication, rien ne s'oppose à ce que deux autres abonnés distincts des deux premiers entrent simultanément en communication et ainsi de suite. Dans le système décrit, chaque ensemble d'émission fonctionne à la demande sur l'une ou l'autre des N fréquences. On peut envisager une autre structure o les ensembles d'émission fonctionnent sur plusieurs fréquences simultanément. Dans ce cas, chaque bloc d'émission peut diffuser vers l'ensemble des abonnés. Une autre hypothèse peut étre envisagée o chaque ensemble d'émission a une seule fréquence mais o chaque abonné a une réception accordable et peut recevoir les N fréquences; on peut alors réaliser une grille de diffusion o chaque entrée du bloc émission 202 reçoit non pas les signaux émis par les abonnés mais un programme source. Les N programmes sources peuvent être alors diffuses vers les N abonnés. Bien entendu, on choisit les fréquences d'émission des lasers des ensembles d'émission suffisamment différentes pour que les battements optiques résultants ne puissent interférer avec les fréquences de réception des divers abonnés. Il suffit pour cela que l'écart des fréquences d'émission des divers Lasers soit supérieur à la fréquence intermédiaire de réception la plus élevee. Ce qui ne pose guère de problème dans la pratique puisqu'un écart en longueur d'onde d'un angstrom correspond à un écart de fréquence de 12 à 13 GHz suivant que l'on travaille à 1,3 ou 1,5?km, ce qui est largement supérieur aux fréquences intermédiaires que l'on peut obtenir à partir d'un modulateur acousto-optique. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission optique de signaux par self-hétérodynage vers un ou plusieurs appareils récepteurs parmi N, à partir de moyens de transmission optique comprenant des moyens d'émission de signaux optiques, des moyens de modulation par transposition de fréquence, une liaison par fibres optiques, caractérisé en ce qu'il consiste: - à transmettre un signal donné sur une ou plusieurs fréquences porteuses vers respectivement un ou plusieurs appareils récepteurs, - à obtenir la ou les fréquences porteuses par transposition d'une fréquence d'émission au moyen d'une ou de plusieurs fréquences de modulation distinctes et sélectionnables en fonction du ou des appareils récepteurs, - à transmettre sur la même liaison optique, le signal de fréquence d'émission. 2. Procéde de transmission optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste a l'émission à: - utiliser un générateur multifréquence pour générer une à N fréquences de modulation, - utiliser un modulateur acousto-optique pour transposer le signal de fréquence d'émission sur une fréquence porteuse, - sélectionner une fréquence de modulation parmi N, - commander le modulateur acousto-optique avec cette féquence de modulation, - transmettre le signal donné à partir de la fréquence porteuse vers l'appareil récepteur destinataire parmi les N appareils. 3. Procédé de transmission optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à l'émission à: - utiliser un générateur multifréquence pour générer N fréquences de modulation, - utiliser un modulateur acousto-optique pour transposer le signal de fréquence d'émission sur N fréquences porteuses, - sélectionner les N fréquences de modulation, - commander le modulateur acoustc-opticue avec ces N fréquences de modulation, - transmettre le signal donné à partir de ces N fréquences porteuses vers les N appareils récepteurs destinataires. 4. Procédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le signal de fréquence d'émission est obtenu à partir d'un Laser monofréquence. 5. Prccédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste, à l'émission, à placer un concentrateur optique sur le trajet des ondes defléchies par le modulateur acousto-optique. 6. Procédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste, à l'émission, à placer un modulateur électrooptique sur le trajet des signaux transposés en fréquence pour moduler en amplitude ces signaux, cette modulation correspondant à l'information réelle à transmettre. 7. Procédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste, à l'émission, à placer un mélangeur optique sur le trajet des signaux transposés et modulés en amplitude et sur le trajet du signal de fréquence d'émission non défléchi par le modulateur acoustooptique, qui délivre ces signaux avec une même direction de polarisation. 8. Procédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à transmettre les signaux issus des moyens d'émission sur une fibre monomode. 9. Procédé de transmission optique selon L'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste, à la réception, à placer dans chaque appareiL récepteur un démodulateur calé sur une fréquence correspondant à l'une des fréquences de modulation. 10. Procédé de transmission optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérise en ce qu'il consiste, à la réception, à placer un diffuseur à l'entrée de l'appareil récepteur. 11. Système de transmission avec matrice de commutation, destiné à tansmettre des signaux d'un appareil d'abonné parmi N à un autre appareil d'abonné parmi N-1, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens de transmission optique, - N ensembles d'émission, chaque ensemble étant susceptible d'émettre un signal donné sur l'une quelconque parmi N fréquences porteuses, d'obtenir la fréquence porteuse désirée par transposition d'une fréquence d'émission au moyen d'une fréquence de modulation sélectionnée en fonction de l'appareil d'abonné destinataire, et susceptible d'émettre également vers les moyens de transmission le signal de fréquence d'émission, - des moyens de gestion des fréquences de modulation susceptibles d'appliquer l'une quelconque des N fréquences de modulation à l'une quelconque des N ensembles d'émission, - un générateur d'appel susceptible d'envoyer à l'entrée de l'ensemble d'émission affecté à l'abonné appelé, une information d'appel permettant aux moyens de gestion d'affecter la fréquence de modulation désirée à un ensemble et le signal de modulation d'amplitude approprié. 12. Système de transmission selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque appareil d'abonné est équipé d'un démodulateur calé sur une fréquence intermédiaire de réception correspondant a une fréquence de modulation particulière. 13. Système de transmission selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les moyens de gestion des fréquences sont constitués de N oscillateurs adressables sur N fréquences. 14. Système de transmission seLon l'une quelconque des revendication 11 à 13, caractérisé en ce que chaque ensembLe d'émission comporte: - un laser monofréquence, - un modulateur acousto-optique, - un concentrateur optique, - un mélangeur optique, - un modulateur d'amplitude, - un contrôleur de polarisation.