Brevet FR2688965A1 — publié le 19930924

-1- Procédé de télécommunication optique. La présente invention concerne les télécommunications par fibres optiques, et plus particulièrement l'amélioration de la qualité de telles télécommunications dans le cas o des informations transmises sont portées sous forme numérique par une modulation de phase appliquée à une onde porteuse optique L'onde porteuse et sa modulation peuvent être caractérisés par divers paramètres qui sont distincts de l'information à transmettre et qui influent sur la qualité de la transmission, c'est-à-dire sur le taux d'erreurs qui appara t par comparaison de l'information appliquée à l'émission avec l'information restituée à la réception. Pour donner à ces paramètres des valeurs optimales minimisant ce taux d'erreurs, il est connu de faire varier de tels paramètres, de surveiller les variations du taux d'erreur, et de choisir pour ces paramètres les valeurs qui font apparaître les taux d'erreurs les plus faibles. Cette méthode de réglage de paramètre apparait complexe et coûteuse lorsqu'un paramètre doit être réglé de manière périodique en raison d'une dérive naturelle d'un composant utilisé à l'émission. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un procédé de télécommunication optique utilisant une onde porteuse, cette onde présentant une modulation et étant injectée dans une fibre de ligne, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'une valeur optimale d'un paramètre de cette onde porteuse est définie à des temps successifs en25 fonction de variations de la puissance d'une onde diffractée que l'on fait renvoyer par cette fibre par effet Brillouin. A l'aide de la figure schématique ci-jointe, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre.30 Cette figure représente un système de transmission d'information mettant le procédé de cette invention en oeuvre. On va tout d'abord donner diverses indications relatives à l'effet Brillouin C'est un effet qui peut être provoqué dans divers milieux transparents par une onde optique de forte intensité Il peut35 apparaître dans les fibres optiques d'un système de télécommunication -2- par suite de l'utilisation d'amplificateurs optiques Ces amplificateurs permettent en effet d'augmenter considérablement la puissance des ondes injectées dans les fibres optiques Des puissances moyennes de l'ordre de 20 d Bm ( 100 m W) et plus sont possibles Elles font apparaître dans les fibres des effets non linéaires qui perturbent notablement la transmission L'un des effets les plus importants, car apparaissant à partir d'un seuil de puissance relativement faible, est l'effet-Brillouin stimulé (SBS) Sa description-a ft&-effectuée de façon assez complète par COTTER Il10 résulte de l'interaction de trois ondes: Une onde optique -(la pompe)-crée-par électrostriction une onde de pression qui introduit une variation de la susceptibilité diélectrique du milieu, de sorte que cette onde de pression diffracte partiellement l'onde incidente en formant une onde diffractée par effet Stokes stimulé.15 Les principales caractéristiques de l'effet Brillouin stimulé dans les fibres peuvent être définies en se référant à un "gain Brillouin" qui est le gain que la fibre applique à l'onde diffractée. Ces caractéristiques sont les suivantes: La largeur spectrale VB du gain Brillouin est comprise entre 20 et 100 M Hz pour des fibres optiques de silice monomodales Elle est fonction de la géométrie de la fibre et de la nature des dopants. Ce gain est une fonction de la largeur spectrale VL de la pompe: Pour des largeurs VL non supérieures à VB il est maximum et décroit dans le rapport VB/VL lorsque VL est très supérieur à VB L'onde diffractée est renvoyée dans le sens opposé à celui de la pompe Sa fréquence est inférieure à celle de l'onde incidente d'une quantité f B = 2 N V /Lp avec N = indice de réfraction B s VS = vitesse du son dans la silice. Lp = longueur d'onde de la pompe. Pour les fibres monomodes utilisées pour les liaisons à longues distances, f B est voisin de il G Hz. Enfin le gain Brillouin est sensible à la modulation de la pompe du fait de l'incidence directe de la modulation sur le spectre de la pompe Il est d'autant plus faible que la largeur spectrale due35 à la modulation est grande devant la largeur spectrale du gain Il -3- dépend du format de modulation utilisé (modulation de phase, de fréquence ou d'amplitude) Dans le cas d'une modulation de phase, LICHTMAN a montré que le gain Brillouin dépendait de divers paramètres de cette modulation La largeur spectrale de la séquence de modulation est l'un des ces paramètres Elle est fonction du débit d' information porté par cette séquence et elle constitue un "paramètre de séquence" considéré ci-après. AOKI a montré que le gain Brillouin est aussi fonction du type de codage utilisé pour la modulation. Un seuil Brillouin est défini comme la puissance moyenne d'onde incidente à partir de laquelle une-onde est diffractée par effet Brillouin Il est inversement proportionnel au gain Brillouin. Référence est faite aux documents suivants: COTTER: Stimulated Brillouin Scattering in monomod Optical Fiber (J 1 of Optical Communications 4, ( 1983)1, 10-19. LICHTMAN: Stimulated Brillouin Scattering Excited by a Modulated Pump Wave in Single Mode Fibers (J 1 of light wave Technology vol 7, n l, January 1989). AOKI: Imput power limit of Single Mode Optical Fibers due to Stimulated Brillouin Scattering in Optical Communication Systems. (Jl of lightwave Technology vol 6 n 5, mai 1988). De manière générale le procédé de transmission selon la présente invention comporte les opérations connues suivantes: On injecte dans une entrée 2 de la fibre de ligne 4 une onde incidente présentant une modulation portant un signal d'entrée Cette onde incidente avec sa modulation est définie par les valeurs de paramètres d'émission et par un signal d'entrée porté par cette modulation Ces valeurs de paramètres se conservent Au moins deux de ces paramètres d'émission constituent des paramètres réglables dont30 les valeurs peuvent être réglées Au moins un paramètre réglable constitue un paramètre à régler dont la valeur doit être définie et réglée à des temps successifs Un exemple d'un tel paramètre sera donné plus loin. On définit une valeur optimale de chacun desdits paramètres réglables. -4- On fait porter une information à transmettre par ledit signal d'entrée Chacun des paramètres réglables est réglé pour cela aussi près que possible de sa valeur optimale Le signal d'entrée et onde incidente constituent alors respectivement un signal informatif et une 5 onde porteuse. On reçoit l'onde porteuse à une sortie 6 de la fibre de ligne 4, et on traite l'onde porteuse reçue pour restituer l'information à transmettre. L'information restituée à partir de cette onde porteuse reçue présente en général un taux d'erreurs Les valeurs optimales des paramètres- réglables sont celles qui rendent-ce taux dlerreur minimal sauf en ce qui concerne la largeur de bande d'un signal informatif, la largeur optimale étant celle qui est définie par le débit d'information à transmettre. Selon la présente invention la valeur optimale du paramètre à régler est définie par les opérations suivantes: On injecte dans la fibre de ligne 4 une onde incidente constituant une onde de réglage. On choisit un paramètre d'exploration constitué par un dit paramètre réglable de cette onde de réglage autre que le paramètre à régler. On donne à ce paramètre d'exploration des valeurs diverses dont certaines au moins sont choisies différentes de sa valeur optimale pour que la fibre de ligne présente un effet Brillouin qui lui fait renvoyer en arrière une onde diffractée La puissance de cette onde constitue une puissance renvoyée. On détecte des variations de cette puissance renvoyée. Et on définit la valeur optimale du paramètre à régler à partir des variations ainsi détectées de cette puissance renvoyée. Un système de transmission mettant ce procédé en oeuvre comporte les éléments suivants: Une source laser constituée par un émetteur 8 semiconducteur et un amplificateur 10 Cette source émet une onde incidente lorsqu'elle reçoit un courant d'alimentation, et la fréquence de cette onde est -5- commandée par un courant de modulation de part et d'autre d'une fréquence moyenne prédéterminée. Un générateur d'impulsions de modulation 12 fournit ledit courant de modulation sous la forme d'impulsions de modulation successives et de préférence alternées. Ces impulsions ont un calibre constitué par l'intégrale de leur intensité sur leur durée Ce calibre constitue ledit paramètre à régler. Ce générateur permet de régler la valeur de ce calibre pour la rendre égale à une valeur optimale provoquant-une excursion de phase -optimale de ladite onde porteuse Cette excursion de phase optimale est de préférence égale à 180 degrés. Un générateur de séquence 14 recevant le signal d'entrée et commandant le générateur d'impulsions 12 pour que ce dernier réalise une séquence de modulation représentative de ce signal d'entrée Une telle séquence de modulation est réalisée par le fait que le générateur d'impulsions fournit les impulsions de modulation à des instants définis par cette séquence de modulation Un paramètre de ce signal d'entrée est dépourvu de valeur informative Il est réglable et20 constitue un paramètre de séquence Il peut être constitué par une largeur spectrale de ce signal. La fibre de ligne 4 Cette fibre est naturellement apte à renvoyer vers la source 8, 10 une dite onde diffractée dont l'énergie est prélevée sur celle de l'onde incidente, ceci par stimulation25 selon l'effet Brillouin Cette onde diffractée est formée et renvoyée lorsque une puissance incidente, qui est celle de cette onde incidente, dépasse le seuil Brillouin Ce seuil dépend des valeurs des paramètres réglables. Un récepteur 16 qui reçoit et détecte l'onde porteuse pour restituer l'information à transmettre. Cette détection peut être hétérodyne ou directe Dans ce dernier la modulation de phase est transformée en modulation d'intensité. Un coupleur optique 17 pour recueillir des fractions prédéterminées de l'onde incidente et de l'onde diffractée qui circulent dans la fibre 4. -6- Un organe de mesure 18 pour mesurer les puissances de ces fractions, donc les puissances incidente et renvoyée. Et un organe de réglage automatique 20 recevant les mesures de ces puissances incidente et renvoyée Cet organe peut être déclenché soit manuellement par un bouton 22 soit automatiquement, soit quand le besoin d'un nouveau réglage du calibre apparait, soit à intervalles de temps prédéterminés. Il présente-trois sorties Un sortie 22 P -eemande-la puissance - incidente fournie par l'amplificateur 10 -Un sortie 22 C modifie l'intensité des impulsions fournies par le générateur d'impulsions 12, de manière à assurer ainsi le réglage-du calibre de modulation,_la durée et le type de profil de variationn de-ces-impulsions étant prédéterminés Une sortie 22 S commande le paramètre de séquence Pour cela elle fournit un signal d'aide au réglage qui est dépourvu de valeur informative et qui est transmis au générateur de séquence 14 pour constituer le signal d'entrée pendant une opération de réglage. En dehors des opérations de réglage, pendant des périodes de transmission d'information, le signal d'entrée est constitué par un signal informatif appliqué à une entrée 24 du système.20 Pendant les opérations de réglage la puissance incidente constitue un dit paramètre d'exploration. Sous la commande de l'organe de réglage 20, l'amplificateur 10 fait varier la puissance incidente entre une valeur maximale autorisée - par la source 8, 10 et une valeur minimale, pour provoquer des.25 variations de la puissance renvoyée Grâce aux mesures de cette puissance incidente et de cette puissance renvoyée, l'organe de réglage 20 détermine le seuil Brillouin de la fibre 4 Il fait-alors varier le calibre des impulsions de modulation pour maximiser le seuil Brillouin ainsi mesuré.30 De préférence le paramètre de séquence constitue un dit paramètre d'exploration qui est utilisé comme suit: Avant de faire varier la puissance incidente, l'organe de réglage 20 donne au paramètre de séquence une valeur choisie pour que la séquence de modulation constitue une séquence d'aide au réglage donnant au seuil Brillouin35 une valeur inférieure à la fois à ladite valeur maximale de la -7- puissance incidente et à la valeur qui est donnée au seuil Brilllouin par ladite valeur optimale de ce paramètre de séquence De telles séquences d'aide au réglage sont des séquences dites fixes présentant une largeur spectrale relativement faible. Pendant les périodes de transmission d'information le signal informatif donne à ce paramètre de séquence sa valeur optimale Ceci permet d'utiliser la source 8, 10 au voisinage du maximum de sa puissance sans risquer de -prvoquer '"appari iam d 'une:ondediffractée perturbatrice pendant la transmission d'informations. Ce procédé s'applique avec-avantage à unsystème de modulation de phase dont on veut optimiser le déphasage à 180 degrés (ou( 2 k+l) X 180 degrés) I 1 permet une régulation des caractéristiques de sensibilité de la fréquence au courant de modulation de l'émetteur 8. La mesure de la puissance incidente peut être utile pour contr 8 ler les caractéristiques en puissance de la source. En ce qui concerne la mesure de la puissance renvoyée, on peut tenir compte de la puissance qui est rétrodiffusée par un autre effet connu sous le nom d'effet Rayleigh et qui s'ajoute à ladite puissance renvoyée par effet Brillouin Cette puissance rétrodiffusée est20 généralement négligeable, et peut être connue grâce à la mesure de la puissance incidente. REVENDICATIONS 1) Procédé de télécommunication optique utilisant une onde porteuse, cette onde présentant une modulation et étant injectée dans une fibre de ligne ( 4), ce procédé étant caractérisé par le fait qu'une valeur optimale d'un paramètre de cette onde porteuse est définie à des temps successifs en fonction des variations de la puissance d'une onde diffractée que l'on fait renvoyer par cette fibre par effet Brillouin. 2 >-Procédé de-transmission optique selon: la revendication 1, ce procédé comportant les -opérations suivantes: on injecte dans une entrée ( 2) de ladite fibre de ligne ( 4) une onde incidente- présentant une modulation portant un signal d'entrée, -cette onde incidente avec sa modulation étant -définie par les valeurs de paramètres d'émission et par un signal d'entrée porté par cette modulation, lesdites valeurs de ces paramètres se conservant, au moins15 deux dits paramètres d'émission constituant des paramètres réglables dont les valeurs peuvent être réglées, au moins un dit paramètre réglable constituant un paramètre à régler dont la valeur doit être définie et réglée à des temps successifs, on définit une valeur optimale de chacun desdits paramètres réglables, on fait porter une information à transmettre par ledit signal d'entrée, chacun desdits paramètres réglables étant réglé pour cela aussi près que possible de sa dite valeur optimale, ledit signal d'entrée et ladite onde incidente constituant alors respectivement un25 signal informatif et une onde porteuse, on reçoit ladite onde porteuse à une sortie ( 6) de ladite fibre de ligne ( 4), et on traite ladite onde porteuse reçue pour restituer ladite information à transmettre, l'inforffiation restituée à partir de cette onde porteuse reçue pouvant présenter un taux d'erreur, ce taux d'erreurs étant minimal lorsque chacun desdits paramètres réglables de ladite onde porteuse est réglé à sa dite valeur optimale, ledit procédé étant caractérisé par le fait que ladite valeur optimale dudit paramètre à régler est définie par les opérations suivantes: on injecte dans ladite fibre de ligne ( 4) une dite onde incidente constituant une onde de réglage, on choisit un paramètre d'exploration constitué par un dit paramètre réglable de ladite onde de réglage autre que ledit paramètre à régler, au donne audit paramètre d'exploration des valeurs diverses dont certaines au moins sont choisies différentes de sa dite valeur optimale pour que ladite -fibre de ligne présente un effet Brillouin qui lui-fait renvoyer en arrièreune onde diffractée dont la puissance constitue une puissance renvoyée, on détecte des variations de ladite puissance renvoyée, et on définit ladite -valeur-optimale dudit-paramètre à régler à partir desdites variations détectées de ladite puissance renvoyée. 3) Procédé selon la revendication 2, ce procédé utilisant un système de transmission comportant: une source laser à semiconducteur ( 8-10) apte à émettre une dite onde incidente lorsqu'elle reçoit un courant d'alimentation, la fréquence de cette onde incidente étant commandée par un courant de modulation au voisinage d'une fréquence prédéterminée,20 un générateur d'impulsions de modulation ( 12) pour fournir ledit courant de modulation sous la forme d'impulsions de modulation successives, ces impulsions ayant un calibre constitué par l'intégrale de leur intensité sur leur durée et constituant ledit paramètre à régler, ce générateur permettant de régler la valeur de ce calibre25 pour la rendre égale à une valeur optimale provoquant une excursion de phase optimale de ladite onde porteuse. un générateur de séquence ( 14) recevant ledit signal d'entrée et commandant ledit générateur d'impulsions ( 12) pour que ce dernier réalise une séquence de modulation représentative de ce signal30 d'entrée, cette séquence de modulation étant réalisée par le fait que ledit générateur d'impulsions fournit lesdites impulsions de modulation à des instants définis par cette séquence de modulation, un paramètre de ce signal d'entrée étant dépourvu de valeur informative et constituant un paramètre de séquence,35 ladite fibre de ligne ( 4), cette fibre de ligne étant apte à -10- renvoyer vers ladite source ( 8, 10) une dite onde diffractée dont l'énergie est prélevée sur celle de ladite onde incidente par stimulation selon l'effet Brillouin, cette onde diffractée étant formée et renvoyée lorsqu'une puissance incidente, qui est celle de cette onde incidente, dépasse un seuil Brillouin dépendant desdits paramètres réglables, et un récepteur ( 16) recevant ladite onde incidente en sortie de la dite-fibre de ligne pour restituer ladite information à transmettre. 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ladite valeur optimale du calibre de modulation est définie comme celle qui donne ne-val-eur 'maximale audit seuil Brillouin-pour provoquer une dite excursion de phase optimale égale à 180 degrés. ) Procédé selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ladite puissance incidente constitue un dit paramètre d'exploration, ce procédé comportant les opérations suivantes: lorsqu'on injecte ladite onde de réglage dans ladite fibre de ligne ( 4), on fait varier ladite puissance incidente entre une valeur maximale autorisée par' ladite source ( 8, 10) et une valeur minimale20 pour provoquer des variations de ladite puissance renvoyée, on mesure cette puissance incidente et cette puissance renvoyée pour déterminer ledit seuil Brillouin, et on règle ledit calibre pour-maximiser le seuil Brillouin ainsi déterminé. 6) Procédé selon la revendication 5 caractérisé par le fait quer ledit paramètre de séquence constitue un dit paramètre d'exploration, et que, avant ladite opération o on fait varier ladite puissance incidente, on donne audit paramètre de séquence une valeur choisie pour que ladite séquence de modulation constitue une séquence d'aide30 au réglage donnant audit seuil Brillouin une valeur inférieure à la fois à ladite valeur maximale de la puissance incidente et à la valeur qui est donnée audit seuil Brillouin par ladite valeur optimale de ce paramètre de séquence. 7) Procédé selon la revendication 3, dans lequel lesdites impulsions de modulation ont une durée et un type de profil de variation -11predeterminés, ledit paramètre à régler étant représenté par une intensité réglable de ces impulsions.