Brevet FR2680928A1 — publié le 19930305

i SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE UTILISANT DES AMPLIFICATEURS OPTIQUES A SEMICONDUCTEUR A ONDE PROGRESSIVE. DESCRIPTION La présente invention concerne un système de communication optique. Elle s'applique aux télécommunications optiques et en particulier à la réalisation de bus optiques. On connaît déjà un réseau optique auquel Le raccordement d'un interlocuteur nécessite non seulement un récepteur et un émetteur mais encore deux coupleurs optiques qui servent respectivement: à prélever des informations transmises par la ligne optique de ce réseau optique pour les amener au récepteur, et à injecter dans cette ligne optique des informations issues de l'émetteur. Ce réseau optique connu présente un inconvénient: les pertes occasionnées par les coupleurs limitent le nombre d'interlocuteurs et, en conséquence, la taille du réseau. On connait également par les documents suivants: ( 1) Cascaded carrier depletion optical switches based on In P/Ga In As Pwaveguides, J A. Cavaillès et a I, Comptes rendus de ECOC'90, p 213 à 216, ( 2) Single mode polarization insensitive Ga In As P/In P total internal reflection optical switch, M Renaud et al, Comptes rendus de ECOC'90, p 217 à 220, ( 3) Synchronization of passive access nodes in very high speed optical packet networks, T M. Martinson, Comptes rendus de ECOC'90, p 473 à 476, ( 4) In P monolithically integrated passive access node switches for very high speed optical loop, M Erman et a L, Comptes rendus de ECOC'90, p 1015 à 1018, des réseaux de communication le long desquels sont placés des noeuds d'accès passif ("passive access nodes" dans les publications en langue anglaise) comportant des commutateurs optiques. Ces derniers présentent, entre autres, l'inconvénient d'extraire de ces réseaux de communication une puissance lumineuse assez importante lorsqu'ils sont utilisés en tant que détecteurs. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents. Pour ce faire, l'invention utilise des amplificateurs optiques à semiconducteur à onde progressive ("traveling wave semiconductor optica L amplifiers" dans les publications en langue anglaise), chacun de ces amplificateurs assurant alternativement une fonction de détection d'informations et une fonction d'émission d'informations par modulation d'un signal optique continu. De façon précise, la présente invention a pour objet un système de communication optique, caractérisé en ce qu'il comprend: au moins une fibre optique et des stations d'émission-réception placées le long de cette fibre optique, chaque station comportant au moins un amplificateur optique à semiconducteur à onde progressive qui est monté sur la fibre optique, en ce que le système comprend en outre des moyens d'émission prévus pour envoyer dans cette fibre optique au moins un signal optique continu qui traverse ainsi L'amplificateur de chaque station, et en ce que cet amplificateur est prévu pour, alternativement, moduler, à l'aide de moyens de modulation, le signal optique continu qui traverse cet amplificateur, afin d'émettre des informations à l'intention de l'un au moins des autres amplificateurs qui reçoivent le signal ainsi modulé, et détecter, à l'aide de moyens de détection, des informations sous forme d'au moins un signal modulé qui est destiné à cet amplificateur et qui a été émis par un autre amplificateur du système et transmis par la fibre optique. Dans la présente invention, un seul composant remplit donc à la fois les fonctions d'émission et de réception. Avec l'invention, le nombre de composants d'un bus optique est réduit de façon importante et l'on n'a plus les pertes qui étaient liées aux coupleurs optiques. L'invention permet de réaliser un réseau optique de plus grande taille et plus grande dynamique que les réseaux optiques connus (à cause du gain des amplificateurs utilisés dans l'invention). Certes, il est connu par le document suivant ( 5) Traveling wave semiconductor laser amplifier detectors, Mats Gustavsson et ai, Journal of lightwave technology, vol 8, n 4, avril 1990, p 610 à 617, d'utiliser un amplificateur optique à onde progressive, encore appelé amplificateur optique non résonant, en tant que détecteur, en particulier sur un bus de données à fibre optique. Néanmoins, ce document ( 5) ne prévoit pas d'adapter L'amplificateur de façon qu'il fonctionne alternativement en tant que détecteur et en tant que modulateur. Selon un mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, l'un au moins des amplificateurs comporte une première électrode et une deuxième électrode qui sont respectivement reliées aux moyens de modulation et aux moyens de détection. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'un au moins des amplificateurs comporte une électrode qui est reliée, alternativement, aux moyens de modulation, et aux moyens de détection. Les moyens d'émission peuvent comprendre un premier laser et un deuxième laser qui sont respectivement placés aux deux extrémités de la fibre optique, chacun de ces premier et deuxième Lasers étant prévu pour envoyer dans cette fibre optique un signal optique continu. De préférence, Les longueurs d'onde d'émission respectives des premier et deuxième Lasers sont différentes et chaque laser est muni d'un filtre qui l'empêche de recevoir la lumière issue de L'autre laser, pour ne pas perturber le fonctionnement des lasers. Enfin, chaque station peut comprendre des premier et deuxième amplificateurs optiques à semiconducteur à onde progressive qui sont montés en parallèle sur la fibre optique, chacun des premier et deuxième amplificateurs étant, d'une part, prévu pour, alternativement, moduler le signal optique contirnu émis par l'un des lasers et détecter des informations résultant de la modulation de ce signal par au moins un autre amplificateur du système, et d'autre part, muni d'un filtre qui l'empêche de recevoir la lumière issue de l'autre laser. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du système objet de L'invention, la figure 2 est une vue schématique d'un amplificateur optique à semiconducteur à onde progressive comportant deux électrodes de travail, qui est utilisable dans la présente invention, la figure 3 est une vue schématique d'un autre amplificateur optique à semiconducteur à onde progressive comportant une seule électrode de travail, qui est également utilisable dans la présente invention, et la figure 4 est une vue schématique et partielle d'un autre mode de réalisation particulier du système objet de L'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un système conforme à l'invention. IL s'agit d'un bus optique qui a une structure de boucle ouverte. Ce bus optique comprend une Ligne de Ce bus optique comprend une ligne de transmission optique constituée par exemple par une fibre optique monomode 2. Le long de cette fibre 2 sont placées N stations d'émission-réception Si, 52,, SN-1, SN, o N est un nombre entier au moins égal à 2. Ces N stations Si, 52,, SN-1, SN comprennent respectivement N amplificateurs optiques à semiconducteur à onde progressive Ai, A 2,, AN-1, AN. Ces amplificateurs optiques sont montés sur la fibre optique 2: ils sont reliés les uns aux autres par des tronçons de cette fibre optique de sorte qu'ils sont successivement parcourus par une lumière qui est injectée à une extrémité de La fibre optique 2. De plus, deux lasers Ll et L 2 sont respectivement placés aux deux extrémités de la fibre optique 2. Le laser Ll envoie dans cette fibre 2 (par l'intermédiaire d'une lentille non représentée) un signal optique continu de longueur d'onde Ll. De même, Le laser L 2 envoie dans la fibre 2 (par L'intermédiaire d'une autre lentille non représentée) un signal optique continu de longueur d'onde L 2. Ainsi, la fibre 2 est parcourue par des signaux optiques continus suivant deux sens de transmission opposés. Les longueurs d'ondes Ll et L 2 peuvent être égales mais, de préférence, elles sont différentes et l'on prévoit alors: entre Le laser Ll et l'extrémité correspondante de la fibre 2, un filtre Fi qui élimine La lumière de longueur d'onde L 2 qui se propage dans la fibre en direction du Laser Ll, et entre le laser L 2 et L'extrémité correspondante de la fibre 2, un filtre F 2 qui élimine la lumière de longueur d'onde l qui se propage dans la fibre en direction du laser L 2. De cette façon, on évite de perturber le fonctionnement des lasers L 1 et L 2. On a ainsi une structure dans laquelle deux longueurs d'ondes sont respectivement affectées aux deux sens de parcours opposés dans la fibre 2. Une telle structure est possible car la bande passante optique des amplificateurs à onde progressive est très grande elle est supérieure ou égale à 6000 G Hz (ce qui correspond à plus de 50 nm à 1,5 micromètre). Le filtrage optique de deux longueurs d'ondes espacées de plusieurs dizaines de nanomètre ne pose pas de problème particulier. Chaque amplificateur optique a "une symétrie de fonctionnement" en ce sens qu'il fonctionne à l'identique quel que soit le sens de parcours de la lumière. Les deux sens de transmission autorisés par cette symétrie de fonctionnement permettent à chaque interlocuteur (c'est-à-dire l'utilisateur d'une station d'émission-réception) de communiquer avec ceux qui se trouvent de part et d'autre de sa station sur la ligne optique. En revenant à la figure 1, on voit que les amplificateurs optiques A 1, A 2,, AN-1, AN sont respectivement associés à des moyens d'émission- réception M 1, M 2,, MN-1, MN qui seront décrits par la suite. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les amplificateurs optiques sont des amplificateurs à deux électrodes de travail. On voit sur a figure 2 'un de ces On voit sur la figure 2 l'un de ces amplificateurs qui porte la référence Ai ( 1 qui est inséré dans la ligne optique 2. L'amplificateur Ai (i prenant l'une quelconque des valeurs I à N) comporte, sur une face, une première électrode el et une deuxième électrode e 2 qui sont placées côte à côte et, sur la face opposée, une électrode e 3 mise à la masse. L'amplificateur Ai est muni de ses moyens d'émission-réception Mi. Ces derniers comprennent un premier Té de polarisation, qui porte la référence T 1, un deuxième Té de polarisation, qui porte la référence T 2, un émetteur E, un récepteur R et des moyens électroniques de gestion MG. Le premier Té comprend une résistance de charge R 1 (de 50 ohms par exemple) et une inductance de blocage L 1 qui ont une borne commune, cette dernière étant reliée à la première électrode el. Ce premier Té comprend aussi un condensateur de découplage Cl par l'intermédiaire duquel la résistance R 1 est reliée à l'entrée du récepteur R associé à l'amplificateur optique Ai. L'autre borne de l'inductance L 1 est reliée à un premier générateur de courant G 1 qui fournit un courant de polarisation I 1. Le deuxième Té comprend une résistance de charge R 2 (de 50 ohms par exemple) et une inductance de blocage L 2 qui ont une borne commune, cette dernière étant reliée à la deuxième électrode e 2. Le deuxième Té comprend aussi un condensateur de découplage C 2 par l'intermédiaire duquel la résistance R 2 est reliée à la sortie de l'émetteur E associé à l'amplificateur optique Ai. L'autre borne de l'inductance L 2 est reliée à me générateur de courant G 2 qui fournit un un deuxième générateur de courant G 2 qui fournit un courant de polarisation I 2. Les courants de polarisation I 1 et I 2 sont appliqués en permanence. En ce qui concerne la détection, L'amplificateur à onde progressive Ai, lorsqu'il est traversé par un signal optique modulé en amplitude, fournit entre les électrodes el et e 3, une tension électrique dont la variation est liée à celle du nombre de photons qui traversent l'amplificateur Ai. La bande passante de cet amplificateur fonctionnant en détecteur est d'environ 200 M Hz à 3 d B (voir le document ( 5)). C'est le récepteur R qui détecte et amplifie cette tension et traduit celle-ci en informations à l'intention de l'utilisateur de la station o se trouve l'amplificateur Ai. En ce qui concerne l'émission, lorsque l'amplificateur Ai est traversé par un signal optique continu, si on module le courant d'injection de cet amplificateur Ai et donc le gain de cet amplificateur, ce dernier se comporte alors comme un modulateur d'amplitude dont la bande passante à 3 d B vaut environ M Hz, comme pour la détection. C'est l'émetteur E qui fournit un signal électrique modulé traduisant les informations que l'utilisateur de la station correspondante veut envoyer à une ou d'autres stations. On a donc bien la possibilité, avec un amplificateur optique à onde progressive à deux électrodes, d'avoir alternativement une fonction d'émission et une fonction de réception, chacune des électrodes el et e 2 étant affectée à l'une de ces deux fonctions. On explique ci-après le fonctionnement du bus optique représenté sur la figure 1. Etant donné les N interlocuteurs en ligne, l'un de ces interlocuteurs émet des informations et Les N-1 autres interlocuteurs reçoivent les informations émises. Pour la réception, tous les amplificateurs A 1,, AN détectent en permanence les signaux de longueurs d'ondes 1 l et 12 transportés par la fibre 2. La prise d'information est réalisée par la station adressée lorsque ses circuits électroniques reconnaissent l'adresse qui précède tout signal d'information, comme c'est le cas pour les protocoles de gestion des bus optiques classiques. Pour l'émission, lorsqu'une station Si ( 1 d'ondes l et 12) qui le traversent. Cette modulation résulte d'un signal électrique qui porte les informations à émettre et qui est issue de l'émetteur E de la station Si. Les moyens électroniques de gestion MG sont reliés à l'émetteur E et au récepteur R. Ces moyens de gestion MG autorisent l'émission par la station considérée lorsqu'une autre station a fini d'émettre. En outre, ces moyens de gestion MG engendrent Les informations autorisant l'émission par l'une quelconque des autres stations lorsque la station considérée a fini d'émettre. Dans un autre mode de réalisation particulier qui est schématiquement illustré par la figure 3, tous les amplificateurs A 1, A 2, AN ou certains d'entre eux comportent non plus deux électrodes de travail el et e 2 mais une seule électrode de travail e 4. Dans ce cas, il n'y a qu'un seul Té de polarisation référencé T 3 sur la figure 3. 1 1 Ce Té comprend une résistance de charge R 3 (qui vaut par exemple 50 ohms) et une inductance de blocage L 3 qui ont une borne commune reliée à L'électrode e 4. L'autre électrode e 3 de l'amplificateur Ai est comme précédemment à La masse. L'autre borne de l'inductance L 3 est reliée à un générateur de courant G qui fournit un courant de polarisation I 3. L'autre borne de La résistance R 3 est reliée à une borne d'un condensateur de découplage C 3 dont l'autre borne est reliée soit à la sortie de L'émetteur E de la station considérée Si, soit à L'entrée du récepteur R de cette station, grâce à un commutateur CM à deux positions dont L'état (position) est commandé par les moyens de gestion MG que comportent Les moyens d'émission-réception Mi de La station. Dans ce cas, lorsque cette station a fini d'émettre, Le commutateur passe en position de réception (Le condensateur C 3 étant a Lors relié au récepteur R) et Lorsque la station ne reçoit aucune information qui lui est destinée et que cette station souhaite émettre, le commutateur CM passe en position d'émission (le condensateur C 3 étant alors relié à L'émetteur E). Dans Le protocole de gestion, on tient compte du temps de propagation des signaux sur La Ligne 2 pour éviter que des informations de longueurs d'ondes respectives Il et L 2 arrivent simultanément sur un amplificateur optique. Pour simplifier Le protocole de gestion, on peut réaliser un bus optique conforme à L'invention (non représenté) comportant deux fibres optiques parallèles. Le laser L 1 est alors placé d'un côté de l'ensemble des deux fibres et le laser L 2 est placé de l'autre côté de cet ensemble. Le laser L 1 envoie le signal optique continu qui lui correspond dans l'une des deux fibres et le laser L 2 envoie le signal optique continu qui lui correspond dans l'autre fibre. Alors, chaque station d'émission-réception comprend deux amplificateurs optiques à onde progressive qui sont respectivement montés sur les deux fibres, chacun de ces deux amplificateurs étant bien entendu munis de moyens d'émission-réception. Un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, qui est schématiquement et partiellement représenté sur la figure 4, permet d'éviter le doublement des équipements qui vient d'être envisagé. Dans ce mode de réalisation particulier qui est représenté sur la figure 4, les lasers L 1 et L 2 sont places aux deux extrémités de la ligne 2 et celle- ci est parcourue dans des sens opposés, comme dans le cas de la figure 1, par les signaux optiques continus de longueurs d'ondes respectives L 1 et 12. Chaque station Si ( 1 d'onde l dans l'amplificateur A 2 i. Pour installer la station Si sur la fibre 2, on utilise un premier coupleur en Y référencé Cli, dont une branche est raccordée au tronçon de fibre 2 par o arrivent les signaux de longueur d'onde 11. Les deux autres branches de ce coupleur Cli sont respectivement reliées: à un côté de l'amplificateur Ali, à un côté de l'ampliicateur A 2 i, par l'intermédiaire du filtre F 2 i. On utilise aussi un deuxième coupleur en Y référencé C 2 i, dont une branche est raccordée au tronçon de fibre 2 par o arrivent Les signaux de longueur d'onde 12. Les deux autres branches de ce coupleur C 2 i sont respectivement reliées: à L'autre côté de l'amplificateur Ali par L'intermédiaire du filtre Fli, à l'autre côté de l'amplificateur A 2 i. L'amplificateur Ali de la station Si permet: de recevoir des informations de toute station comprise entre cette station Si et le laser L 1, et d'émettre des informations en direction de toute station comprise entre cette station Si et Le laser L 2. L'amplificateur A 2 i de la station Si permet: d'émettre des informations en direction de toute station comprise entre cette station Si et le Laser L 1, et de recevoir des informations de toute station comprise entre cette station Si et le laser L 2. Les amplificateur Ali et A 2 i sont bien entendu respectivement associés à des moyens d'émission-réception Mli et M 2 i. Dans un autre mode de réalisation particulier non représenté, le bus optique a une structure de bouc Le fermée et les stations d'émissionréception comportent chacune un seu L amplificateur optique à semi-conducteur à onde progressive et sont réparties le long de la ligne optique de ce bus. Dans ce cas, un seul laser est prévu pour injecter de la lumière dans cette ligne optique. REVENDICATIONS 1 Système de communication optique, caractérisé en ce qu'il comprend: au moins une fibre optique ( 2) et des stations d'émission-réception (Sl, 52, , Si,, SN) placées le long de cette fibre optique ( 2), chaque station comportant au moins un amplificateur optique à semiconducteur à onde progressive (A 1, A 2,, Ai,, AN; Ali, A 2 i) qui est monté sur la fibre optique ( 2), en ce que le système comprend en outre des moyens d'émission (L 1, L 2) prévus pour envoyer dans cette fibre optique au moins un signal optique continu qui traverse ainsi l'amplificateur de chaque station, et en ce que cet amplificateur (A 1, A 2,, Ai,, AN; Ali; A 2 i) est prévu pour, alternativement, moduler, à l'aide de moyens de modulation (E, T 2; E, T 3) le signal optique continu qui traverse cet amplificateur, afin d'émettre des informations à l'intention de l'un au moins des autres amplificateurs qui reçoivent le signal ainsi modulé, et détecter, à l'aide de moyens de détection (R, T 1; R, T 3) des informations sous forme d'au moins un signal modulé qui est destiné à cet amplificateur et qui a été émis par un autre amplificateur du système et transmis par la fibre optique ( 2). 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des amplificateurs (A 1, A 2, Ai,, AN; Ali, A 2 i) comporte une première électrode (el) et une deuxième électrode (e 2) qui sont respectivement reliées aux moyens de détection (R, T 1) et aux moyens de modulation (E, T 2). 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des amplificateurs (A 35, A 2,, Ai,, AN; Ai, A 2 i) comporte une (Ai, A 2,, Ai,, AN; Ali, A 2 i) comporte une électrode (e 4) qui est reliée, alternativement, aux moyens de modulation (E, T 3), et aux moyens de détection (R, T 3). 4 Système selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les moyens d'émission comprennent un premier laser (L 1) et un deuxième laser (L 2) qui sont respectivement placés aux deux extrémités de la fibre optique ( 2), chacun de ces premier et deuxième lasers étant prévu pour envoyer dans cette fibre optique un signal optique continu. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les longueurs d'onde d'émission respectives des premier (L 1) et deuxième (L 2) lasers sont différentes eten ce que chaque laser est muni d'un filtre (F 1, F 2) qui l'empêche de recevoir la lumière issue de l'autre laser. 6 Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque station comprend des premier et deuxième amplificateurs optiques à semiconducteur à onde progressive (Ali, A 2 i) qui sont montés en parallèle sur la fibre optique ( 2), chacun des premier et deuxième amplificateurs étant, d'une part, prévu pour, alternativement, moduler le signal optique continu émis par l'un des lasers et détecter des informations résultant de la modulation de ce signal par au moins un autre amplificateur du système, et d'autre part, muni d'un filtre (Fli, F 2 i) qui l'empêche de recevoir la lumière issue de l'autre laser.