Brevet FR2651390A1 — publié le 19910301

i "Circuit électronique de correction pour annuler les réponses non linéaires dépendant peu du gain d'un dispositif" La présente invention concerne des circuits de correction d'erreur et notamment un circuit d'annulation de la non-linéarité d'une photodiode à avalanche prévu pour supprimer une partie de la queue du courant de sortie de la photodiode à avalanche en exploitant le fait que cette queue de courant ne dépend que faiblement du gain de la photodiode. Lorsqu'un signal optique qui est reçu par une photodiode à avalanche change brusquement d'amplitude en passant d'un haut niveau à un bas niveau, le courant de sortie de la photodiode a un recouvrement non linéaire, ou "queue", depuis le haut niveau du signal, qui écrase tout signal à bas niveau qui peut être également présent. Ce phénomène limite, par exemple, la définition spatiale des réflectomètres temporels optiques. Dans les réflectomètres temporels optiques, différents procédés de masquage ont été employés pour essayer de limiter cette queue. Par exemple, dans le brevet américain No. 4 769 534, délivré le 6 Septembre 1988 à Donald L. BRAND et intitulé "Optical Detector with Storage Effects Reduction", un interrupteur optique est interposé entre le signal optique reçu et le détecteur optique pour empêcher les signaux à haut niveau d'être transmis au détecteur optique pendant les intervalles de non-échantillonnage. L'interrupteur optique est commandé de telle manière qu'il ne se ferme que lorsque le signal optique reçu doit être échantillonné. Un autre procédé utilisant un interrupteur optique est décrit dans la demande de brevet français No. 90 08103, également en instance, intitulée "Reflectomètre temporel optique et déclencheur automatique de masque pour un tel réflectomètre", selon lequel une partie du signal de sortie électrique est comparée à une partie du signal d'entrée optique pour engendrer un signal de commande d'interrupteur pour transmettre le signal d'entrée optique, après un intervalle de retard, au détecteur optique uniquement en l'absence de signaux à haut niveau. On connaît également des procédés manuels, qui nécessitent qu'un opérateur observe une acquisition initiale de donnée et ensuite, par l'intermédiaire d'un curseur ou d'un autre moyen, signale à l'interrupteur optique de s'ouvrir lors des acquisitions de données suivantes aux instants des hauts niveaux. On a donc recherché un procédé pour corriger automatiquement la nonlinéarité de la queue du courant de sortie d'une photodiode à avalanche, en réponse à la transition d'un signal à haut niveau vers un signal à bas niveau, afin d'augmenter la définition spatiale d'un réflectomètre temporel optique. A cet effet, l'invention concerne un circuit de correction pour annuler les réponses non linéaires d'un dispositif dans lequel les réponses non linéaires ne dépendent que faiblement du gain du dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens pour faire varier le gain du dispositif, d'un cycle d'acquisition de donnée au suivant; et - des moyens pour soustraire les données de cycles d'acquisition consécutifs pour obtenir un signal de sortie ayant une partie de la réponse non linéaire annulée. Grâce à l'invention, on a donc créé un circuit de correction de la non-linéarité d'une photodiode à avalanche qui exploite le fait que cette non-linéarité ne dépend que faiblement du gain de la photodiode à avalanche. Un signal optique d'entrée est converti et amplifié par la photodiode à avalanche, la tension de polarisation et par conséquent le gain de la photodiode à avalanche étant amenés à varier d'un cycle d'acquisition de donnée au suivant. Les cycles d'acquisition de donnée sont mémorisés alternativement dans des dispositifs de mémorisation et ensuite lus de telle manière que les données de deux cycles consécutifs d'acquisition de donnée soient lues simultanément. Les données sont combinées dans un dispositif de sommation pour supprimer effectivement une partie importante de la queue, en ne laissant essentiellement que l'équivalent électrique du signal optique d'entrée comme signal de sortie. Les objets, avantages et caractéristiques nouvelles de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple non limitatif, qui va suivre, en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique d'une partie d'un appareil utilisant le procédé de suppression de la nonlinéarité d'une photodiode à avalanche, selon l'invention; et - la figure 2 est un schéma synoptique d'un circuit de correction de non-linéarité d'une photodiode à avalanche, illustrant le fonctionnement de l'invention. Sur la figure 1, un signal d'entrée optique est appliqué à un circuit amplificateur/détecteur 10 pour convertir l'énergie optique en énergie électrique. Le signal électrique résultant est appliqué à un circuit échantilloneur 20 qui l'échantillonne à des intervalles de temps prédéterminés. Le signal échantillonné est appliqué à un circuit numériseur 30 dans lequel il est converti en une suite de mots de données numériques. Les mots de données numériques sont mémorisés dans un dispositif de mémorisation 40. Un microprocesseur 50 accède aux mots de données numériques et exécute diverses opérations sur ces mots telles que la moyenne des échantillons et la mise en oeuvre du procédé d'annulation de non-linéarité selon l'invention. Le microprocesseur transfère ensuite les mots de données numériques traités à une unité d'affichage 60 pour les afficher. En fonctionnement comme sur la figure 2, le signal optique d'entrée S(t) est appliqué à une photodiode à avalanche 12. Le gain de la photodiode est commandé par un circuit de commande de tension de polarisation 14 pour produire un signal de sortie AS'(t) + E(t), o A est le gain de la photodiode et E(t) est le signal d'erreur de recouvrement non linéaire, ou queue. Le signal électrique de sortie de la photodiode 12 passe par un amplificateur séparateur 16 ayant un gain K, et ensuite, après numérisation, est appliqué à deux dispositifs de mémorisation 42, 44. Un circuit de commande de mémorisation 52 détermine dans quel dispositif de mémorisation 42, 44 le signal électrique provenant de l'amplificateur séparateur 16 est mémorisé. Les signaux de sortie des dispositifs de mémorisation 42, 44 sont appliqués à un circuit de sommation 54 pour produire un signal électrique de sortie final dont une partie de la queue est supprimée. Pour un premier cycle d'acquisition de donnée, le gain de la photodiode 12 est réglé par le circuit de commande de tension de polarisation 14 à la valeur Al, et au cycle suivant d'acquisition de donnée, le gain de la photodiode est réglé à A2. Le signal électrique représentant le premier cycle d'acquisition de donnée K[Al*S'(t) + E(t)] est mémorisé dans le premier dispositif de mémorisation 42, et le signal électrique représentant le cycle suivant d'acquisition de donnée K[A2*S'(t) + E(t)] est mémorisé dans le deuxième dispositif de mémorisation 44. Ces signaux électriques consécutifs, ayant des gains produits par la photodiode 12 nettement différents, sont ensuite appliqués simultanément au circuit combinateur 54 qui agit en soustracteur pour produire le signal électrique de sortie final K(A1 - A2)S'(t). Les dispositifs de mémorisation peuvent être constitués par une mémoire unique ayant une capacité suffisante pour mémoriser deux cycles complets d'acquisition de donnée. Ou encore, un dispositif de mémorisation peut être supprimé et la donnée est mémorisée dans un cycle d'acquisition et est lue et combinée directement à la donnée du cycle d'acquisition suivant. Les données peuvent être moyennées dans chacun des dispositifs de mémorisation 42, 44 et ensuite lues et appliquées au circuit combinateur 54 pour produire un signal de sortie final pour affichage qui peut être mémorisé dans une mémoire d'affichage ou remémorisé dans l'un des dispositifs de mémorisation. Par ailleurs, les données peuvent être appliquées au circuit combinateur 54 dans des cycles alternés d'acquisition de donnée, et le signal de sortie mémorisé dans un autre dispositif de mémorisation ou une autre partie de mémoire, et être traitées avant d'être affichées. Bien qu'une forme de réalisation numérique ait été décrite, n'importe quel montage analogique ou numérique, ou une combinaison des deux types, peut être utilisée, pourvu que le résultat soit de soustraire la donnée d'un cycle d'acquisition à faible polarisation de la photodiode, de la donnée d'un autre cycle d'acquisition de donnée à forte polarisation, pour réduire l'erreur due à la queue du courant. Ainsi, l'invention fournit un circuit de correction de non-linéarité d'une photodiode à avalanche qui supprime effectivement une partie de l'erreur de recouvrement non linéaire, ou queue, du signal de sortie de la photodiode, en faisant varier le gain d'un cycle d'acquisition au suivant et en retranchant les données de cycles d'acquisition consécutifs pour produire un signal électrique de sortie. REVENDICATIONS 1 - Circuit de correction pour annuler les réponses non linéaires d'un dispositif dans lequel les réponses non linéaires ne dépendent que faiblement du gain du dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens (10) pour faire varier le gain du dispositif, d'un cycle d'acquisition de donnée au suivant; et - des moyens (40, 50) pour soustraire les données de cycles d'acquisition consécutifs pour obtenir un signal de sortie ayant une partie de la réponse non linéaire annulée. 2 - Circuit de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour faire varier le gain (10) comprennent un circuit de commande de tension de polarisation (14) pour le dispositif, le gain du dispositif étant fonction d'une tension de sortie dudit circuit de commande de tension de polarisation. 3 - Circuit de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour soustraire les données (40, 50) comprennent: - des moyens pour mémoriser les données de cycles d'acquisition consécutifs (42, 44); des moyens (54) pour combiner les données de cycles d'acquisition consécutifs en provenance des moyens de mémorisation (42, 44) pour produire le signal de sortie.