Brevet FR2679341A1 — publié le 19930122

Amplificateur à fibre optique dopée à l'erbium La présente invention concerne un amplificateur à fibre optique dopée à l'erbium, trouvant notamment son application dans les systèmes de transmissions à fibres optiques terrestres ou sous-marines. De tels amplificateurs sont décrits dans les brevets français FR-A- 88 14711 et FR-A-90 03399. Ils permettent l'obtention de gains élevés par simple passage d'un signal d'entrée situé dans le domaine spectral 1,5 à 1,6 gm. (On appelle gain le rapport signal de sortie/ signal d'entrée de l'amplificateur). On sait aussi que de tels amplificateurs génèrent une puissance optique de pompe dite résiduelle. En effet, lorsque, pour une puissance optique de pompe donnée, on optimise en terme de gain la longueur de la fibre optique dopée, on observe en sortie de l'amplificateur une puissance de pompe résiduelle, au moins égale à 1 mW selon le type d'amplificateur. Ce phénomène est encore plus important lorsque, pour certaines applications, il est nécessaire de mettre en oeuvre une fibre dopée de longueur plus courte que la longueur optimale, afin de réduire le niveau de bruit optique. L'article de W.I. WAY et al dans "Technical Digest on Optical Amplifiers and Their Applications", 1990 (OSA, 1990) vol 13, pp. 134-137 (1990) décrit un amplificateur de ce genre où la puissance de pompe est de 60 mW et où la puissance résiduelle est de l'ordre de 40 mW. Par ailleurs, si l'on souhaite accroître le gain de la fibre, on connaît deux solutions où l'on augmente la puissance de pompe par mise en oeuvre d'une source de pompe supplémentaire. Dans la première solution la source de pompe est reliée à l'entrée de la fibre : ceci n'est pas toujours possible en terme de fiabilité ou de disponibilité des composants nécessaires. La seconde solution consiste à introduire la puissance de pompe supplémentaire par la sortie de la fibre, ce qui engendre un encombrement plus important et un coût élevé. Pour les deux solutions précitées, la consommation électrique est accrue, ce qui est un élément critique pour les amplificateurs optiques immergés. La présente invention a pour but de réaliser un amplificateur à fibre dopée à l'erbium présentant un gain plus élevé que les amplificateurs connus, sans pénaliser le bruit et sans mise en oeuvre de source d'énergie supplémentaire. La présente invention a pour objet un amplificateur à fibre optique dopée à l'erbium, destiné à amplifier des signaux dont la longueur d'onde se situe dans le domaine spectral 1,5 à 1,6 Fm, comprenant une source de pompe optique dans le domaine spectral 0,98 i 0,04 pm ou 1,48 i 0,04 pm, et susceptible de restituer en sortie une puissance de pompe résiduelle, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle dans ladite fibre optique au niveau de sa sortie. Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle sont constitués par un multiplexeur-démultiplexeur associé à un miroir. Selon un second mode de réalisation, lesdits moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle sont constitués par un filtre passe-bande, laissant passer un signal amplifié et réfléchissant ladite puissance de pompe résiduelle. De manière surprenante, alors que la puissance de pompe résiduelle n'était plus suffisante pour améliorer les caractéristiques de l'amplificateur, la mise en oeuvre des moyens précités permettent une telle amélioration. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante de modes de réalisation donnés à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé - La figure 1 montre très schématiquement un amplificateur selon l'invention. - La figure 2 montre très schématiquement une variante d'amplificateur selon l'invention. - La figure 3 montre les variations du gain G (dB) en fonction de la longueur L (mètres) de la fibre dopée, pour un amplificateur de l'art antérieur et pour un amplificateur selon l'invention. On voit dans la figure 1 un amplificateur 1 à fibre optique dopée à l'erbium avec son entrée 2 et sa sortie 3, destiné à amplifier un signal S de longueur d'onde 1,552 pm. La fibre a un coeur à base de silice dopée à l'aluminium et au germanium avec en outre 100 ppm d'erbium. Le rayon de coeur est de 1,3 tm et l'écart d'indice h n est de 33.4 x Le signal S ainsi qu'une puissance de pompe P à 1,479 pm issue d'une diode 5 sont introduits dans l'amplificateur 1 par l'intermédiaire d'un multiplexeur 6. La puissance P est de 30 mWatts. Un autre multiplexeur est utilisé pour séparer le signal amplifié S' à 1,552 pm et la puissance de pompe résiduelle P'. Cette dernière est réfléchie par un miroir 8 et réinjectée à la sortie 3 de l'amplificateur 1 grâce au multiplexeur 7. Dans la figure 2 le multiplexeur 7 et le miroir 8 sont remplacés par un filtre passe bande 10 laissant passer le signal S' et réfléchissant totalement la puissance P'. La courbe A de la figure 3 montre l'évolution, en fonction de la longueur L(m) de la fibre dopée, du gain G (dB) pour un signal S de -30dBm, à la sortie d'un amplificateur selon l'invention (variantes des figures 1 et 2), tandis que la courbe B correspond à un amplificateur de l'art antérieur. A titre indicatif la puissance de pompe résiduelle P' est de 20 mwatts pour une longueur L de 20 mètres. On note une amélioration importante des performances de l'amplificateur (de l'ordre de plusieurs dB). Cette amélioration existe aussi pour des signaux d'entrée de niveaux beaucoup plus importants (supérieurs à OdB), lorsque l'amplificateur selon l'invention fonctionne comme amplificateur analogique ou comme préamplificateur numérique. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Ainsi les longueurs d'onde de signal et de pompe peuvent varier dans les domaines définis plus haut. REVENDICATIONS 1/ Amplificateur à fibre optique dopée à l'erbium destiné à amplifier des signaux dont la longueur d'onde se situe dans le domaine spectral 1,5 à 1,6 pm, comprenant une source de pompe optique dans le domaine spectral 0,98 i 0,04 rm ou 1,48 i 0,04 pm, et susceptible de restituer en sortie une puissance de pompe résiduelle, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle dans ladite fibre optique au niveau de sa sortie. 2/ Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle sont constitués par un multiplexeur-démultiplexeur associé à un miroir. 3/ Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour réinjecter ladite puissance de pompe résiduelle sont constitués par un filtre passe-bande, laissant passer un signal amplifié et réfléchissant ladite puissance de pompe résiduelle.