Brevet FR2682547A1 — publié le 19930416

-1- Liaison à fibres optiques amplificatrices. La présente invention concerne la réalisation d'une liaison permettant la transmission d'informations sur une distance pouvant être très longue, cette distance étant typiquement supérieure à 3000 km dans le cas d'une liaison intercontinentale Elle concerne plus spécifiquement une liaison à fibres optique comportant des fibres amplificatrices pour compenser l'affaiblissement naturel qui affecte les signaux lorsque ceux-ci sont transmis sans amplification. De telles fibres amplificatrices sont classiquement dopées à l'erbium Elles ont d'abord été réalisées avec des longueurs très courtes devant la longueur totale de la liaison Elles ont alors été localisées dans des amplificateurs. Les limitations à prendre en compte lors de la conception d'une liaison à très longue distance utilisant des fibres amplificatrices dopées à l'erbium (EDFA) sont essentiellement dues à deux phénomènes: l'accumulation du bruit d'émission spontanée amplifiée (ASE) On peut noter à ce sujet que, pour obtenir une performance (en terme de rapport signal sur bruit) fixée au bout d'une distance donnée, il est nécessaire que la puissance en sortie des amplificateurs (et par conséquent la puissance moyenne en ligne) soit supérieure à une valeur limite Le fait d'augmenter l'espacement entre les amplificateurs entraîne une augmentation de cette valeur limite. les effets dispersifs et non-linéaires Il a été montré que la dégradation de la qualité de la liaison, due à ces effets, augmente quand la puissance moyenne en ligne croit. Par ailleurs, deux configurations de liaison ont jusqu'à présent été proposées: L'une est l'amplification localisée Elle utilise des amplificateurs localisés intégrant tous les éléments actifs ou passifs nécessaires à l'amplification (fibre amplificatrice courte et fortement dopée à l'erbium, et injecteurs de pompe, c'est-à-dire diode de pompage fournissant une onde de pompe et multiplexeur pour injecter cette onde dans la fibre amplificatrice). Cette configuration de liaison est notamment décrite dans -2- le document "Propagation of signal noise in concatenated erbium-doped fiber optical amplifiers"Journal of lightwave Technology Vo 19 N 02 February 1991 C R Giles et Emmanuel Desurvie " L'autre configuration proposée est l'amplification distribuée Elle est obtenue en utilisant, pour compenser les pertes subies par le signal, une fibre de ligne faiblement dopée et en plaçant, le long de la ligne, des injecteurs de pompe intégrant les diodes de pompage et les multiplexeurs. Cette configuration de liaison est notamment décrite dans le document cité ci-dessus. La configuration la plus intéressante est bien sûr celle qui permet d'espacer le plus les injecteurs de pompe. Dans le cas de l'amplification localisée, il est nécessaire, pour que les puissances moyennes en ligne, et donc les effets dispersifs et nonlinéaires, ne soient pas trop pénalisants, d'utiliser des distances entre amplificateurs faibles, de l'ordre de à 50 km. La configuration de l'amplification distribuée est la plus avantageuse du point de vue de l'accumulation du bruit Dans ce dernier cas, la distance entre injecteurs de pompe est limitée par la puissance de pompe qui doit être injectée dans la fibre 100 km semble la distance maximale envisageable et exige par ailleurs une puissance de pompe injectée relativement importante (plus de 30 m W). La présente invention a notamment pour buts de réaliser une liaison o l'espacement entre les injecteurs de pompe soit plus grand que dans le cas de l'amplification localisée et o la puissance de pompe nécessaire soit compatible avec les contraintes du système. Dans ces buts elle propose que certaines au moins des sections de la ligne de transmission d'une liaison comportent des tronçons passifs transmettant le signal sans compenser son affaiblissement naturel et occupant entre 15 % et 65 % de la longueur de ces sections, et des tronçons actifs amplifiant ce signal et occupant entre 85 % et 35 % de cette longueur. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 représente une vue partielle d'une première liaison selon la présente invention. La figure 2 représente une vue partielle d'une seconde liaison selon la présente invention. Conformément à la figure 1 une liaison selon cette invention comporte certains éléments qui lui sont communs, quant aux fonctions indiquées ci-après, avec des liaisons connues. Un tel élément commun est une ligne de transmission 2 constituée de fibres optiques Ces fibres s'étendent et se succèdent selon une longueur de cette ligne pour guider une onde porteuse de nature optique Cette onde porte un signal à transmettre qui est apte à être transmis, affaibli et/ou amplifié avec cette onde Certaines de ces fibres optiques sont des fibres amplificatrices 6, 8 dopées à des concentrations de dopage convenables Le matériau de dopage est apte à être excité par une onde de pompe 4 pour compenser un affaiblissement de cette onde porteuse et de ce signal en les amplifiant L'onde de pompe présente une fréquence de pompe différente de la fréquence porteuse. D'autres éléments communs sont des injecteurs de pompe localisés 10, 12 se succédant selon la longueur de la ligne de transmission pour y injecter chacun une dite onde de pompe Ces injecteurs délimitent entre eux des sections 14 de cette ligne Ces sections ont des longueurs et se succèdent selon la longueur de cette ligne Elles sont constituées par les dites fibres optiques, Selon la présente invention certaines au moins des sections de la ligne de transmission sont des sections à amplification semi-distribuée 14 comportant chacune un tronçon passif 16 et au moins un tronçon actif 18, 20 Ces tronçons actif et passif ont des longueurs et se succèdent selon la longueur de cette section Chaque tronçon actif 18 est constitué par des fibres amplificatrices et s'étend dans cette section à partir d'un injecteur de pompe 10 pour recevoir une onde de pompe 4 L'ensemble des tronçons actifs 18, 20 de chaque section occupe une fraction de la longueur de cette section qui constitue une fraction active de cette longueur et qui est comprise -4entre 35 % et 85 % Le tronçon passif 16 est constitué de fibres optiques passives 22 dépourvue du matériau de dopage Il est situé à distance de chaque injecteur de pompe 10, 12 injectant une onde de pompe dans cette section Il occupe une fraction de la longueur de cette section qui constitue une fraction passive de cette longueur et qui est comprise entre 15 % et 65 %. De préférence et comme représenté, chaque section à amplification semi distribuée 14 comporte deux tronçons actifs 18, 20 s'étendant dans cette section à partir des deux injecteurs de pompe 10, 12 qui délimitent cette section Ces deux injecteurs injectent dans cette section deux dites ondes de pompe 4, respectivement. La deuxième liaison selon la présente invention comporte des éléments assurant les mêmes fonctions que ceux de la première et portant alors les mêmes numéros de référence augmentés de 100. Elle présente en outre le disposition suivante: chaque tronçon actif 118 comporte successivement, à partir d'un injecteur , un tronçon d'amplification localisée 130 et un tronçon d'amplification distribuée 132 de longueur plus grande et de concentration de dopage plus petite que ce tronçon d'amplification localisée Ce tronçon d'amplification localisée peut être intégrée dans l'injecteur de pompe 110 pour constituer un amplificateur localisé classique. Il apparaît que la solution proposée selon l'invention est intermédiaire entre l'amplification localisée et l'amplification distribuée Elle peut être appelée configuration semi-distribuée Elle juxtapose des tronçons à fibres faiblement dopées (tronçons actifs d'amplification distribuée) et des tronçons à fibres non dopées (tronçons passifs dits à fibre blanche), avec éventuellement aussi des tronçons de fibre dopée de courte longueur, inférieure à 100 m constituant les tronçons actifs d'amplification localisée. -5- REVENDICATIONS 1) Liaison à fibres optiques amplificatrices caractérisée par le fait que certaines au moins des sections de la ligne de transmission ( 2) de cette liaison comportent des tronçons passifs ( 16) transmettant le5 signal sans compenser son affaiblissement naturel et occupant entre % et 65 % de la longueur ( 14) de ces sections, et des tronçons actifs ( 18, 20) amplifiant ce signal et occupant entre 85 % et 35 % de cette longueur. 2) Liaison selon la revendication 1, cette liaison comportant une ligne de transmission ( 2) constituée de fibres optiques s'étendant et se succédant selon une longueur de cette ligne pour guider une onde porteuse de nature optique présentant une fréquence porteuse et portant un signal à transmettre apte à être transmis, affaibli et/ou amplifié avec celle-ci, certaines de ces fibres optiques étant des fibres amplificatrices ( 6, 8) dopées à des concentrations de dopage par un matériau de dopage apte à être excité par une onde de pompe ( 4) pour compenser un affaiblissement de cette porteuse et de ce signal en les amplifiant, cette onde de pompe présentant une fréquence de pompe différente de cette fréquence porteuse, cette liaison comportant encore des injecteurs de pompe localisés ( 10, 12) se succédant selon la longueur de la ligne de transmission pour y injecter chacun une dite onde de pompe, ces injecteurs délimitant entre eux des sections ( 14) de cette ligne, ces25 sections ayant des longueurs et se succédant selon la longueur de cette ligne en étant constituées par les dites fibres optiques, cette liaison étant caractérisée par le fait que certaines au moins des sections de la ligne de transmission sont des sections à amplification semi-distribuée ( 14) comportant chacune un30 tronçon passif ( 16) et au moins un tronçon actif ( 18, 20), ces tronçons actif et passif ayant des longueurs et se succédant selon la longueur de cette section, chaque tronçon actif ( 18) étant constitué par desdites fibres amplificatrices et s'étendant dans cette section à partir d'un dit injecteur de pompe ( 10) pour recevoir une dite onde de35 pompe ( 4), l'ensemble des tronçons actifs ( 18, 20) de chaque section occupant une fraction de la longueur de cette section qui constitue une fraction active de cette longueur et qui est comprise entre 35 % i ' -6- et 85 %, le tronçon passif ( 16) étant constitué de fibres optique passives ( 22) dépourvue dudit matériau de dopage et étant situé à distance de chaque injecteur de pompe ( 10, 12) injectant une onde de pompe dans cette section, ce tronçon passif occupant une fraction de la longueur de cette section qui constitue une fraction passive de cette longueur et qui est comprise entre 15 % et 65 %. 3) Liaison à fibres optiques amplificatrices selon la revendication 2 caractérisée par le fait que chaque dite section à amplification semi distribuée ( 14) comporte deux dits tronçons actifs ( 18, 20) s'étendant dans cette section à partir de deux dits injecteurs de pompe ( 10, 12) délimitant cette section et y injectant deux dites ondes de pompe ( 4), respectivement. 4) Liaison à fibres optiques amplificatrices selon la revendication 2 caractérisée par le fait que chaque dit tronçon actif ( 118) comporte successivement, à partir d'un dit injecteur ( 110), un tronçon d'amplification localisée ( 130) et un tronçon d'amplification distribuée ( 132) de longueur plus grande et de concentration de dopage plus petite que ce tronçon d'amplification localisée. 5) Liaison à fibres optiques amplificatrices selon la revendication 2 caractérisée par le fait que chaque dit tronçon actif ( 118) comporte successiveement entre les deux injecteurs de pompe un tronçon de fibre passive ( 22) et un tronçon de fibre d'amplification distribuée ( 132).