Brevet FR2696302A1 — publié le 19940401

Liaison à fibres optiques et amplificateur Dour cette liaison. La présente invention concerne les systèmes de télécommunication à ondes optiques guidées et plus particulièrement ceux de ces systèmes qui comportent des liaisons portant sur de longues distances, par exemple de 3000 à 10000 km. Une telle liaison comporte de nombreux amplificateurs répartis sur la longueur d'une ligne de transmission constituée de fibres optiques raccordées en série. La fonction de ces amplificateurs est de compenser l'affaiblissement naturel d'un signal principal qui est guidé par cette ligne et qui porte l'information que la liaison a pour objet de transmettre. La liaison comporte aussi des moyens pour surveiller et améliorer par une commande locale le fonctionnement de ces amplificateurs. Elle comporte encore des moyens pour superviser et éventuellement améliorer ce fonctionnement depuis au moins un terminal de cette liaison. Des signaux de service doivent être transmis pour cela le long de la ligne. Plus particulièrement des signaux de supervision représentatifs de l'état local de fonctionnement de chaque amplificateur doivent être émis par cet amplificateur et être transmis par la liaison afin d'informer le terminal de cet état local. Plus généralement on appelera ci-après signal de supervision" tout signal de service devant être émis dans la liaison à partir d'un amplificateur. Il est connu de donner à des signaux de service la forme d'ondes optiques susceptibles d'être transmises par la ligne à fibres optiques elle même. Encore faut-il injecter ces signaux dans cette ligne. Le document de brevet européen EP-450 524 décrit un mode d'injection connu pour injecter un signal de service dans une telle ligne à partir d'un amplificateur. I1 propose d'utiliser un coupleur optique nécessairement présent dans tout amplificateur à fibre, à savoir le coupleur de pompe qui injecte dans la fibre amplificatrice l'onde de pompe nécessaire à l'excitation et donc au fonctionnement de cette fibre. Ce coupleur présente quatre branches dont deux sont raccordées dans la ligne de transmission, une troisième reçoit l'onde de pompe et une quatrième reçoit un signal de service. Ce coupleur de pompe est, au moins de préférence, sélectif en longueur d'ondes car d'une part la longueur d'onde de pompe est nécessairement différente de la longueur d'ondes principale, c'est-à-dire de celle de l'onde qui porte le signal principal et qui doit être amplifiée, d'autre part le rendement d'injection de l'onde de pompe doit être suffisant pour assurer l'amplification nécessaire sans obliger à utiliser pour cela une onde de pompe de puissance excessive. La longueur d'onde de service c'est-àdire celle de l'onde qui porte le signal de service, est dans le cadre de ce document, différente à la fois de la longueur d'onde principale et de la longueur d'onde de pompe. Ce mode d'injection connu est bien adapté aux liaisons à courte distance mais il l'est moins bien aux liaisons à longue distance. I1 présenterait en effet dans ces dernières l'inconvénient que les signaux de service seraient mal reçus par le terminal de la liaison. La présente invention a notamment pour but de permettre une bonne transmission à longue distance de signaux de supervision. Et dans ce but elle a notamment pour objet une liaison à fibres optiques comportant des amplificateurs qui se succèdent sur une ligne constituée de fibres optiques et qui comportent chacun: - un moyen amplificateur optique tel qu'une fibre amplificatrice ou un amplificateur semi-conducteur, inséré en série dans ladite ligne pour compenser un affaiblissement de signaux principaux portant une information à transmettre par ladite liaison, - un émetteur de supervision pour émettre des signaux de supervision à une longueur d'ondes optique, - et un coupleur pour injecter lesdits signaux de supervision dans ladite ligne, - ladite liaison étant caractérisée par le fait que la longueur d'onde optique desdits signaux de supervision est comprise dans une bande de longueurs d'onde dans laquelle ledit moyen amplificateur amplifie les ondes optiques de manière à compenser leur affaiblissement naturel dans ladite ligne. Une telle bande de longueurs d'onde sera appelée ciaprès "bande de gain". A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente un schéma d'ensemble d'une liaison bidirectionnelle selon la présente invention. La figure 2 représente un schéma d'un amplificateur de la liaison de la figure 1. Cette liaison bidirectionnelle comporte deux liaisons unidirectionnelles 100 et 200 véhiculant des informations à transmettre dans deux directions opposées sur un même parcours. Ces deux liaisons sont identiques. Seule la liaison 100 va donc être décrite en détail ci-après, étant entendu que les numéros de référence des éléments mutuellement identiques des deux liaisons sont les mêmes sauf que le chiffre des centaines est 1 pour la liaison 100 et 2 pour la liaison 200. comme représenté à la figure 1 la liaison 100 comporte les éléments suivants: - Un terminal d'entrée 101 apte à recevoir une information à transmettre N, et à fournir en réponse un signal principal SP constitué d'une onde porteuse optique présentant une longueur d'onde principale et portant cette information. Cette longueur d'ondes principale est par exemple 1550nm. Ce terminal d'entrée est en outre apte à engendrer des signaux de questions SQ et à les faire porter par la même onde porteuse. Il constitue pour cette raison un terminal d'interrogation. - Une succession alternative de sections de ligne 102 et d'amplificateurs 104 pour transporter le signal principal et des signaux de service SL, SQ de nature optique, dans une ligne continue constituée de fibres optiques. - Enfin un terminal de sortie 106 apte à recevoir le signal principal et à restituer en réponse l'information à transmettre. Ce terminal est en outre apte à recevoir et à utiliser au moins certains desdits signaux de service. Il constitue pour cette raison un terminal de supervision. - Chaque section de ligne est constituée de fibres optiques 108 qui transportent les signaux principal et de service en leur appliquant un affaiblissement. - Chaque amplificateur tel que 104 comporte les éléments suivants (voir figure 2): - Une fibre amplificatrice 2 raccordée en série dans la ligne pour transporter les signaux principal et de service. Cette fibre inclut un matériau de dopage apte à être excité pour amplifier les ondes optiques dont la longueur d'ondes est comprise dans une bande de gain dépendant de ce matériau et de la manière dont il est excité. Cette bande de gain est propre à la fibre amplificatrice et comprend la longueur d'ondes principale. Ce matériau de dopage est le même et il est excité d'une même manière dans tous les amplificateurs de la liaison. C'est par exemple l'erbium, les fibres étant constituées de silice. On peut noter à ce sujet que l'ensemble de la liaison présente une bande de gain plus étroite que celle d'une fibre amplificatrice isolée, ceci en raison de la connection en série de nombreux amplificateurs et éventuellement de la présence de filtres de ligne, ces bandes de gain étant définies entre deux longueurs d'ondes correspondant à 50 % du gain maximal. - Un générateur de pompe 4 pour engendrer une onde de pompe WP à une longueur d'onde de pompe qui est propre à exciter le matériau de dopage et qui est par exemple 1480 nm. - Un coupleur de pompe 6 pour injecter cette onde de pompe dans la fibre amplificatrice 2. Ceci permet d'appliquer au signal principal une amplification compensant au moins partiellement l'affaiblissement qu'il subit dans les sections de ligne. Ce coupleur de pompe est sélectif en longueur d'ondes pour que l'injection de l'onde de pompe soit réalisée avec un bon rendement énergétique. - Un émetteur de supervision 8 pour émettre un signal de service constituant un signal de supervision SL et constitué par une onde optique ayant une longueur d'ondes de supervision et portant une information locale disponible dans cet amplificateur. Selon la présente invention cette longueur d'ondes de supervision est comprise dans la bande de gain de la fibre amplificatrice 2. Elle est plus particulièrement comprise dans la bande de gain de la liaison, et plus particulièrement encore, choisie aussi proche que possible de la longueur d'onde principale. Pour simplifier l'exposé on considèrera ci-après qu'elle est, au moins sensiblement, égale à la longueur d'onde principale. L'affaiblissement du signal de supervision dans les sections de ligne suivant l'amplificateur 104 est ainsi compensé par son amplification dans les amplificateurs suivants. - Un coupleur de supervision 10 non sélectif en longueur d'ondes pour injecter ce signal de supervision SL dans la ligne. Ce coupleur de supervision 10 et le coupleur de pompe 6 sont disposés de part et d'autre de la fibre amplificatrice 2 et orientés pour injecter le signal de supervision SL et l'onde de pompe, respectivement, dans la fibre amplificatrice. Le signal de supervision est ainsi amplifié une première fois dans l'amplificateur 104, immédiatement après son injection dans la ligne à fibres optiques. - Enfin un isolateur 30 pour éliminer des ondes lumineuses parasites qui se propagent dans la ligne dans le sens opposé à celui du signal principal SP. La présence d'un tel isolateur oblige à ce que d'une part le signal de supervision SL se propage dans le même sens que le signal principal, d'autre part l'onde de pompe se propage dans le sens opposé, puisque ce signal et cette onde sont injectés dans la fibre amplificatrice 2 à partir des deux extrémités de celle-ci, respectivement. Par rapport à un sens direct qui est celui de la propagation du signal principal l'onde de pompe se propage donc dans un sens inverse et l'isolateur 30 est disposé en aval du coupleur de pompe 6, qui est luimême placé en aval de la fibre amplificatrice 2, le coupleur de supervision 10 étant placé en amont. Le terminal d'interrogation 101 est apte à engendrer des signaux d'interrogation de nature optique à la longueur d'ondes de supervision. Chaque tel signal contient une interrogation et l'adresse d'un amplificateur et constitue un signal de service. Le coupleur de supervision 10 comporte d'une part une branche de supervision 10L pour recevoir les signaux de supervision et les injecter dans la ligne, d'autre part une branche d'interrogation l0Q pour extraire les signaux d'interrogation de la ligne. L'amplificateur comporte en outre les éléments suivants: - Un récepteur dlinterrogation 12 recevant les signaux d'interrogation en sortie de la branche d'interrogation. Ce récepteur fournit en réponse sous forme électrique l'adresse et l'interrogation contenues dans chaque tel signal. - Un circuit de supervision 14 recevant ladite information locale d'un circuit 26. Ce dernier collecte pour cela des informations partielles à partir de capteurs non représentés. En présence d'un signal d'interrogation, le récepteur 12 fournit au circuit 14 l'adresse et l'interrogation contenues dans ce signal. Ce circuit reconnaît cette adresse quand c'est celle de l'amplificateur 104. I1 commande alors l'émetteur de supervision 8 en réponse à cette interrogation de manière que cet émetteur émette ledit signal de supervision. En raison de la présence de l'isolateur 30 les signaux d'interrogation se propagent dans le sens direct comme les signaux de supervision, ce qui entraîne que, comme précédemment indiqué, le terminal d'interrogation soit le terminal d'entrée 101 et le terminal de supervision le terminal de sortie 106. Le terminal de supervision 106 fournit l'information locale contenue dans chaque signal de supervision de la liaison 100, y compris une adresse de l'amplificateur tel que 104 qui a émis ce signal, au terminal d'entrée 201 de la liaison 200. Ce dernier transmet cette information, à travers le terminal de sortie 206 de la liaison 200, au terminal d'entrée 101 de la ligne 100. Ce terminal 101 examine cette information et engendre des signaux de service appropriés pour assurer le bon fonctionnement de la liaison 100. Chaque liaison unidirectionnelle telle que 100 transporte donc, outre le signal principal pour le transport duquel elle a été créée, les signaux de service relatifs à cette liaison et ceux relatifs à l'autre liaison unidirectionnelle telle que 200, ces signaux de service incluant les signaux d'interrogation SQ et les signaux de supervision SL. Bien entendu les signaux de service SL, SQ sont portés par des sous porteuses ayant des fréquences non optiques à distance des fréquences non optiques du signal principal SP. REVENDICATIONS 1/ Liaison à fibres optiques comportant des amplificateurs (104) qui se succèdent sur une ligne constituée de fibres optiques (108) et qui comportent chacun: - un moyen amplificateur optique (2) inséré en série dans ladite ligne pour compenser un affaiblissement de signaux principaux (SP) portant une information à transmettre par ladite liaison, - un émetteur de supervision (8) pour émettre des signaux de supervision (SL) à longueur d'onde optique, - et un coupleur (10) pour injecter lesdits signaux de supervision dans ladite ligne, - ladite liaison étant caractérisée par le fait que la longueur d'onde optique desdits signaux de supervision (SL) est comprise dans une bande de longueurs d'onde dans laquelle ledit moyen amplificateur optique (2) amplifie les ondes optiques de manière à compenser leur affaiblissement naturel dans ladite ligne. 2/ Liaison à fibres optique comportant: - un terminal d'entrée (101) apte à recevoir une information à transmettre (N) et à fournir en réponse un signal principal (SP) constitué d'une onde porteuse optique présentant une longueur d'onde principale et portant ladite information à transmettre, - une succession alternative de sections de ligne (102) et d'amplificateurs (104) pour transporter ledit signal principal et des signaux de service (SL, SQ) de nature optique, dans une ligne continue constituée de fibres optiques, - et un terminal de sortie (106) apte à recevoir ledit signal principal et à restituer en réponse ladite information à transmettre, un dit terminal étant en outre apte à recevoir et à utiliser au moins certains desdits signaux de service, et constituant un terminal de supervision, - chaque dite section de ligne étant constituée de fibres optiques (108) pour transporter lesdits signaux principal et de service, ce transport s'accompagnant d'un affaiblissement, - chaque dit amplificateur comportant - une fibre amplificatrice (2) raccordée en série dans ladite ligne pour transporter lesdits signaux principal et de service, cette fibre amplificatrice incluant un matériau de dopage apte à être excité pour amplifier les ondes optiques dont les longueurs d'onde sont comprises dans une bande de longueurs d'onde constituant une bande de gain et incluant ladite longueur d'onde principale, ce matériau de dopage étant le même et excité de la même manière dans tous lesdits amplificateurs, - un générateur de pompe (4) pour engendrer une onde de pompe (WP) à une longueur d'onde de pompe propre à exciter ledit matériau de dopage, - un coupleur de pompe (6) pour injecter ladite onde de pompe dans ladite fibre amplificatrice (2) de manière à appliquer audit signal principal une amplification compensant au moins partiellement son dit affaiblissement, - et un émetteur de supervision (8) pour émettre un dit signal de service constituant un signal de supervision (SL) et constitué par une onde optique ayant une longueur d'ondes de supervision et portant une information locale disponible dans cet amplificateur, des moyens étant prévus pour injecter ce signal de supervision dans ladite ligne, - ladite liaison étant caractérisée par le fait que ladite longueur d'ondes de supervision est comprise dans ladite bande de gain. 3/ Ligne selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite longueur d'onde de supervision est sensiblement égale à ladite longueur d'onde principale. 4/ Ligne selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit amplificateur (104) comporte un coupleur de supervision (10) non sélectif en longueur d'ondes pour injecter ledit signal de supervision (SL) dans ladite ligne, ledit coupleur de pompe (6) étant sélectif en longueur d'ondes. 5/ Ligne selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un coupleur de supervision (10) et ledit coupleur de pompe (6) sont disposés de part et d'autre de ladite fibre amplificatrice (2) et orientés pour injecter le dit signal de supervision (SL) et ladite onde de pompe, respectivement, dans ladite fibre amplificatrice. 6/ Ligne selon la revendication 5, caractérisée par le fait que celui des deux dits terminaux qui n'est pas ledit terminal de supervision (106) constitue un terminal d'interrogation (101) et est apte à engendrer des signaux d'interrogation (SQ) de nature optique à ladite longueur d'ondes de supervision, lesdits signaux d'interrogation comportant chacun une interrogation et l'adresse d'un dit amplificateur et constituant desdits signaux de service, - ledit coupleur de supervision (10) comportant d'une part une branche de supervision (10L) pour recevoir lesdits signaux de supervision et les injecter dans ladite ligne, d'autre part une branche d'interrogation (10Q) pour extraire lesdits signaux d'interrogation de ladite ligne, - ledit amplificateur (104) comportant en outre:: - un récepteur d'interrogation (12) pour recevoir lesdits signaux d'interrogation en sortie de ladite branche d'interrogation et pour fournir en réponse lesdites adresse et interrogation sous forme électrique, - et un circuit de supervision (14) pour recevoir ladite information locale, pour recevoir lesdites adresse et interrogation, pour reconnaître ladite adresse quand c'est celle dudit amplificateur et pour commander alors ledit émetteur de supervision (8) en réponse à ladite interrogation de manière que cet émetteur émette ledit signal de supervision (SL). 7/ Ligne selon la revendication 6, ledit terminal d'entrée (101) constituant ledit terminal d'interrogation, et ledit terminal de sortie (106) constituant ledit terminal de supervision. 8/ Ligne selon la revendication 6, caractérisée par le fait que lesdits signaux de service (SL, SQ) sont portés par des sous porteuses ayant des fréquences non optiques à distance des fréquences non optiques dudit signal principal (SP). 9 / Amplificateur selon l'une quelconque des revendications précédentes.