Brevet FR2691864A1 — publié le 19931203

"Réseau de couplage optique comprenant plusieurs étages pour relier plusieurs émetteurs optiques à plusieurs récepteurs optiques " L'invention part d'un réseau de couplage optique avec plusieurs étages pour relier plusieurs émetteurs optiques à plusieurs récepteurs optiques. Pour relier plusieurs émetteurs optiques à plusieurs récepteurs optiques, on connaît déjà différents réseaux de couplage C'est ainsi, par exemple, qu'un réseau à un seul étage est décrit dans la communication de P Granestrand et al: Strictly Nonblocking 8 x 8 Integrated Optical Switch Matrix, Electronics Letters 22, pages 116 à 118 ( 1986) Dans ce cas, N entrées sont reliées à N sorties sans blocage Le réseau est constitué par un montage en lignes et colonnes de commutateurs comportant chacun deux entrées et sorties, appelés par exemple coupleurs directifs commutables Chaque ligne est associée à une entrée et chaque colonne à une sortie Il est utilise N 2 commutateurs On connaît en outre des réseaux à plusieurs étages, par exemple par la communication de V E Benes: Math Theory of Connecting Netw and Telephone Traffic, Acad Pr, San Diego 1965. Les réseaux de couplage optiques décrits ci- dessus, sont commandés d'une façon appropriée à l'aide des signaux qui leur sont appliqués D'autres réseaux de couplage optiques fonctionnent avec une interconnexion dépendant de la fréquence, ce qui est aussi dénommée adressage par fréquence Un tel réseau est par exemple décrit dans la communication de J Sharony et al: "Wavelength-rearrangeable and Strictly Nonblocking Networks" Electronics Letters, 12 03 92, vol 28, N 6, pages 536 et 537 Dans de cas, il est prévu des émetteurs et des récepteurs optiques accordables, dont une partie est raccordée respectivement en commun à une entrée ou bien à une sortie d'un réseau optique avec adressage par fréquence Si une information doit être transmise à partir d'un émetteur à un récepteur déterminé, l'émetteur doit être accordé sur la fréquence correspondante Avec la prédéfinition de cette fréquence, le signal optique partant de l'émetteur trouve son chemin à travers le réseau avec adressage de fréquence vers le récepteur prévu également accordé. A côté de quelques avantages, par exemple la suppression de commandes supplémentaires, de tels réseaux présentent l'inconvénient que les fréquences d'émissions doivent être maintenues de façon très précise et que les récepteurs et le réseau doivent contenir des filtres de bandes très étroites et que malgré cela, le nombre des raccordements de participants est relativement fortement limité. Comme mesure de la qualité de réseaux de couplage optiques, les pertes de puissance se produisant dans ces réseaux et la liberté de blocage sont, entre autres, essentielles Pour un amortissement aussi réduit que possible et une possibilité de réalisation économique, le nombre des commutateurs nécessaires par raccordement de participants doit être aussi réduit que possible. Le but de l'invention est de satisfaire largement ces exigences. Le réseau de couplage optique selon l'invention caractérisé en ce qu'au moins un étage est constitué d'au moins un réseau à larges bandes susceptible d'être commandé, et en ce qu'au moins un autre étage est constitué par au moins un réseau avec une connexion dépendant de la fréquence, présente l'avantage que même pour de grands nombres de participants, la bande de fréquence optique disponible ne doit pas être répartie sur des bandes individuelles trop nombreuses En outre, aucune sélection de fréquence n'est nécessaire côté récepteur, de sorte que, comme dans le cas de réseaux téléphoniques classiques, un participant obtient son individualisation par le raccordement correspondant à la station de transmission. Comme autres avantages du réseau de couplage optique selon l'invention, il y a lieu de considérer que le nombre des commutateurs est plus réduit que dans le cas des réseaux connus et qu'il est utilisé moins d'amplificateurs optiques. Des compléments avantageux et des améliorations de l'invention indiquée ci-dessus, sont possibles. A des entrées du réseau à larges bandes sont susceptibles d'être appliqués des signaux optiques à bandes étroites de fréquence accordable, auxquels sont associés d'autres signaux pour la commande du réseau à larges bandes. Les autres signaux sont des signaux optiques de fréquence fixe et sont modulés par des informations de commande pour le réseau à larges bandes. Des réseaux avec connexion en fonction de la fréquence, sont constitués respectivement par un démultiplexeur dépendant de la fréquence dont l'entrée est reliée à une sortie du réseau à larges bandes. Le réseau à larges bandes dispose d'un nombre kn N de sorties, qui est un multiple du nombre des entrées, en ce que les sorties du réseau à larges bandes, sont reliées par l'intermédiaire d'un réseau de permutation aux entrées de l'étage suivant, et en ce que l'étage suivant est constitué d'un nombre de réseaux avec connexion dépendant de la fréquence, qui comprennent respectivement un multiplexeur avec un nombre d'entrées et un démultiplexeur dépendant de la fréquence avec un nombre de sorties, tandis que le nombre des sorties du démultiplexeur correspond au nombre des fréquences auxquelles sont susceptibles d'être accordés les signaux optiques à bandes étroites amenés au réseau à bandes larges. Un amplificateur optique est respectivement disposé entre un multiplexeur et un démultiplexeur. Un premier étage est constitué par un premier réseau à larges bandes susceptible d'être commandé, en ce qu'un second étage est constitué de plusieurs réseaux avec connexion dépendant de la fréquence, en ce qu'un troisième étage est constitué par un autre réseau à larges bandes et en ce que le premier réseau à larges bandes est relié aux réseaux avec connexion dépendant de la fréquence, et le réseau avec connexion dépendant de la fréquence est relié au second réseau à larges bandes, chacune de ces liaisons se faisant à l'aide d'un réseau de permutation. Un amplificateur optique est chaque fois disposé entre un multiplexeur et un démultiplexeur. Le réseau à larges bandes dispose d'un nombre d'entrées, qui résulte du produit du nombre des fréquences accordables et du nombre des sorties du réseau à larges bandes. Le réseau à larges bandes est constitué par un agencement de matrices, dont chaque point de couplage comprend une liaison commutable entre les échelles optiques constituant les colonnes et les lignes, tandis que la liaison est constituée par un coupleur, par un amplificateur commutable, et par un autre coupleur, et en ce que, si l'on considère le sens de circulation des signaux, après le coupleur optique relié à l'échelle respectivement considérée, se trouve chaque fois un amplificateur optique dont un est commutable. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés à l'aide de plusieurs figures sur les dessins ci-joints et vont être exposés plus en détail dans la description ci-après Les figures montrent: la figure 1 un premier exemple de réalisation, la figure 2 un réseau de couplage connu à un seul étage sous la forme d'une matrice de commutation, la figure 3 un exemple d'un coupleur optique directif connu susceptible d'être commuté, la figure 4 un réseau de couplage connu à deux étages avec une structure arborescente, la figure 5 un multiplexeur susceptible d'être commuté qui est utilisable pour le réseau de couplage de la figure 1, la figure 6 un second exemple de réalisation, la figure 7 un troisième exemple de réalisation, la figure 8 des représentations schématiques de réseaux de couplage à un seul étage, à deux étages et à trois étages, et des réseaux de couplage comparables selon l'invention. Dans les figures, les parties identiques sont désignées par les mêmes références Les entrées des différents blocs fonctionnels se trouvent dans les figures du côté gauche, les sorties sur le côté droit du bloc fonctionnel considéré. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, un réseau de couplage 10 dispose de k N entrées il à lkn, dont deux seulement sont explicitement représentées En outre, il est indiqué sur la figure 1, seulement deux émetteurs 21 et 2 kn raccordés aux sorties il et lkn Les émetteurs 21 et 2 kn sont susceptibles d'être raccordés sur une fréquence f 1 à fk En outre, les émetteurs peuvent émettre sur une fréquence f O, un signal optique qui contient une information de commande pour une matrice de commutation 31 dans le réseau de couplage 10. L'information en ce qui concerne lequel des récepteurs 41 à 4 kn doit recevoir l'information à émettre avec la fréquence optique f = fi, i = l k consiste alors, d'une part, en une information empreinte sur la fréquence f O et, d'autre part, dans le choix d'une des fréquences f 1 à k Pour la commande de la matrice de commutation 31, les signaux optiques sont amenés avec la fréquence f O des entrées il à lkn à un circuit de commande 32, qui démodule les signaux et qui commute, de façon correspondante, la matrice de commutation 31. Des moyens pour découpler la fréquence f O et pour empêcher des diaphonies entre les différentes entrées il à lkn, du fait de la concentration des signaux optiques, sont à prévoir en cas de besoin et sont connus comme tels Il y a en conséquence, été renoncé à une explication détaillée. La matrice de commutation 31 comporte k n entrées et N sorties La matrice de commutation 31 est à larges bandes, c'est-à-dire qu'il ne s'effectue pas de sélection des fréquences f 1 à fk En conséquence, à chacune des N sorties de la matrice de commutation 31, on peut avoir des signaux des fréquences f 1 à fak Les sorties sont chacune reliées à un démultiplexeur 51 à n, qui est dit dépendant de la fréquence ou également adressé en fréquence, et qui répartit les signaux qui lui sont appliqués sur respectivement k sorties, de sorte que le réseau de couplage représenté sur la figure 1 comporte, au total, les sorties 61 à 6 kn Les récepteurs 41 à 4 kn sont à larges bandes, ce qui, d'une part, signifie une simplification technique et, d'autre part, un allégement logistique Le réseau de couplage est strictement sans blocage, et il est utilisé k N 2 commutateurs et N démultiplexeurs Comme démultiplexeurs dépendant de la fréquence, les agencements appropriés sont décrits dans la communication de L Bersiner "Fresnellinsen in integriert optischen Wellenlângenmultiplexern", Dissertation, Paderborn 1990. Les commutateurs contenus dans la matrice de commutation 31 ont dans le réseau de couplage selon la figure 1, en supplément de la fonction de commutation, également une fonction de multiplexage, parce que sur une sortie de la matrice de commutation knxn, k fréquences optiques sont amenées Pour cela, la mise en oeuvre dans la matrice de commutation 31 de coupleurs directifs commutables, selon la figure 1, n'est pas possible Un exemple d'un point de couplage utilisable dans la matrice de commutation 31, sera ultérieurement exposé de façon plus précise en corrélation avec la figure 5 Quelques réseaux de couplage connus vont être toutefois ci-après exposés tout d'abord à l'aide des figures 2 à 4. La figure 2 montre un réseau de couplage connu qui est réalisé sous la forme de matrice de commutation Quatre entrées qui sont respectivement indiquées par des flèches, peuvent être reliées à volonté à quatre sorties qui sont également indiquées par des flèches Les différents points de couplage 33 sont par exemple constitués par des coupleurs directifs commutables selon la figure 3, dans lesquels deux conducteurs d'ondes, 34, 35, passent l'un à côté de l'autre, de sorte que dans la zone indiquée par un point, un passage des ondes lumineuses de l'un des conducteurs 34, 35 dans l'autre conducteur 35, 34 est effectué à l'aide d'un champ électrique Un circuit de commande 36 commande dans le cas de l'agencement, selon la figure 2, les différents points de couplage 33. La figure 4 montre un réseau de couplage à deux étages d'une structure arborescente, dans lequel quatre étages d'entrées 37 sont respectivement constitués par trois coupleurs directifs commutables 33 Les sorties des étages d'entrées 37 sont raccordées par l'intermédiaire d'un réseau de permutation aux entrées de 4 xl raccords 38 qui par l'intermédiaire d'amplificateurs 39, sont reliés aux sorties du réseau de couplage selon la figure 4 Un circuit de commande 36 ' commande dans l'agencement selon la figure 4, les différents points de couplage 33. Le trajet de communication à travers le réseau de couplage est déterminé par la position des coupleurs directifs commutables dans le premier étage. Le réseau est sans blocage D'autres propriétés seront exposées lors de la comparaison du réseau de couplage connu et du réseau de couplage selon l'invention à l'aide de la figure 8. La figure 5 montre un exemple de réalisation pour un point de couplage d'une matrice de commutation, qui constitue aussi bien un multiplexeur pour des signaux optiques de différentes fréquences, qu'également un commutateur et qui est en conséquence dénommé dans ce qui suit, multiplexeur commutable Sur la représentation selon la figure 5 a, le multiplexeur commutable est enclenché, tandis qu'il se trouve à l'état déclenché sur la figure 5 b Le multiplexeur commutable représenté peut être un point de couplage quelconque de la matrice de commutation 31 (figure 1). A partir d'une des entrées 11 à lkn, un signal optique de fréquence fk est appliqué à une ligne 71. A l'état enclenché du multiplexeur, ce signal doit être amené dans la colonne 72 et là, il doit être multiplexé avec des signaux, éventuellement déjà existants, de fréquences f 1 à fk-1 Dans l'état déclenché, le signal doit être transmis dans la même ligne 71 A cet effet, il est prévu un amplificateur commutable 73 qui compense les pertes causées par un coupleur 3 d B 74 Lorsquril est déclenché, l'amplificateur 73 agit en tant que barrage (figure a) Dans ce cas, un autre amplificateur 75 reliant la ligne 71 avec la colonne 72 est activé, de sorte que les signaux sont amenés de la ligne 71 par l'intermédiaire du coupleur 3 d B 74, de l'amplificateur et d'un autre coupleur 3 d B 76 à la colonne 72 et, encore une fois, amplifiés à l'aide d'un amplificateur 77 Lorsqu'il est déclenché, l'amplificateur 75 agit comme un barrage qui empêche le passage des signaux de la ligne 71 à la colonne 72 (figure 5 b) Avec l'insertion des amplificateurs, il est garanti que l'amortissement respectivement causé par les coupleurs 3 d B 74, 76 est compensé. La figure 6 montre un second exemple de réalisation dans lequel chacune des entrées 11 à lkn est reliée à l'entrée d'un commutateur lxn Chacune des N sorties des commutateurs lxn 81 à 8 kn est reliée à une entrée de N multiplexeurs 91 à 9 n, dont les sorties sont respectivement raccordées par l'intermédiaire d'un amplificateur optique 101 à i On à une entrée d'un démultiplexeur dépendant de la fréquence 111 à lin Chacun des démultiplexeurs 111 à lin dispose de k sorties qui sont respectivement associées à une des fréquences f 1 à fk Au total, le réseau de couplage 20, selon la figure 6, comme le réseau de couplage selon la figure 1, comporte k n sorties 61 à 6 kn auxquelles sont susceptibles d'être raccordés des récepteurs à larges bandes 41 à 4 kn Les lxn commutateurs 81 à 8 kn sont commandés à l'aide d'un circuit de commande 32 ' selon les informations obtenues sur la fréquence fo. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 7, est un réseau de couplage 30 qui comprend comme les exemples de réalisation selon les figures 1 et 6, k N entrées et k N sorties, mais qui est constitué de trois étages Il est alors constitué à l'étage d'entrée, à partir de k matrices de commutation 121 à 12 k qui comportent respectivement les grandeurs nxm. Un étage médian est constitué respectivement de m multiplexeurs 131 à 13 m, de m amplificateurs 141 à 14 m et de m démultiplexeurs dépendant de la fréquence 151 à 15 m. Un étage de sorties est constitué de k matrices de commutation 161 à 16 k Celles-ci sont reliées aux sorties des démultiplexeurs 151 à 15 m de façon que des entrées respectivement d'une des matrices de commutation 161 à 16 k reçoivent des signaux optiques de même fréquence Les matrices de il commutation 161 à 16 k comportent les grandeurs mxn Aux sorties 61 à 6 kn sont susceptibles d'être raccordés des récepteurs 41 à 4 kn Un circuit de commande 32 " commande les étages d'entrée et de sortie 121 à 12 k et 161 à 16 k, tandis que la communication des signaux optiques dans l'étage médian s'effectue de façon correspondante à la fréquence f considérée. Sur la figure 8 les diagrammes Ai à A 3 représentent des réseaux de couplage connus en soi de grandeurs Nx N qui sont à un étage (Ai), à deux étages (A 2) et à trois étages (A 3) Les diagrammes Bl à B 3 montrent des réseaux de couplage conformes à l'invention, de même grandeur, qui en ce qui concerne leur structure, sont comparables aux réseaux de couplage connus représentés sur les diagrammes Ai à A 3 Sous les diagrammes sont respectivement indiqués le nombre S des commutateurs nécessaires et le nombre V des amplificateurs. Si l'on compare un réseau de couplage selon l'invention, d'après le diagramme Bl avec une matrice de commutation connue selon le diagramme Ai, il en résulte que le nombre des commutateurs S dans le cas du réseau de couplage selon l'invention, est inférieur du facteur k Il est certes utilisé dans le cas du réseau de couplage, selon l'invention, davantage d'amplificateurs Il est en conséquence laissé à l'appréciation du spécialiste, de déterminer pour quelles exigences en particulier le réseau de couplage selon le diagramme Bl peut être utilisé avantageusement. Le réseau de couplage conforme à l'invention, selon le diagramme B 2 est comparé avec un réseau de couplage connu à deux étages, selon le diagramme A 2 Il apparait dans ce cas, qu'aussi bien le nombre des amplificateurs, qu'également le nombre des commutateurs est plus petit dans le cas du réseau de couplage selon l'invention Une comparaison des réseaux de couplage selon les diagrammes B 3 et A 3 donne une indication analogue. REVENDICATIONS 1. Réseau de couplage optique avec plusieurs étages pour relier plusieurs émetteurs optiques à plusieurs récepteurs optiques, caractérisé en ce qu'au moins un étage est constitué d'au moins un réseau à larges bandes ( 31; 81 à 8 n; 121 à 12 k) susceptible d'être commandé, et en ce qu'au moins un autre étage est constitué par au moins un réseau ( 51 à n; 91, 101; 111 à 9 n, 1 On, lin; 131, 141, 151 à 13 m, 14 m, 15 m) avec une connexion dépendant de la fréquence. 2. Réseau de couplage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à des entrées ( 11 à 1 N; 11 à lkn) du réseau à larges bandes ( 31; 81 à 8 N; 121 à 12 k) sont susceptibles d'être appliqués des signaux optiques à bandes étroites de fréquence accordable, auxquels sont associés d'autres signaux pour la commande du réseau à larges bandes. 3. Réseau de couplage optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les autres signaux sont des signaux optiques de fréquence fixe et sont modulés par des informations de commande pour le réseau à larges bandes ( 31; 81 à 8 N; 121 à 12 k). 4. Réseau de couplage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que des réseaux avec connexion en fonction de la fréquence, sont constitués respectivement par un démultiplexeur ( 51 à n) dépendant de la fréquence, dont l'entrée est reliée à une sortie du réseau à larges bandes ( 31). 5 Réseau de couplage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau à larges bandes ( 81 à 8 kn) dispose d'un nombre kn N de sorties, qui est un multiple (n) du nombre (k n) des entrées, en ce que les sorties du réseau à larges bandes sont reliées par l'intermédiaire d'un réseau de permutation aux entrées de l'étage suivant, et en ce que l'étage suivant est constitué d'un nombre (n) de réseaux avec connexion dépendant de la fréquence, qui comprennent respectivement un multiplexeur ( 91 à 9 n) avec un nombre (k n) d'entrées et un démultiplexeur dépendant de la fréquence ( 111 à lin) avec un nombre (k) de sorties, tandis que le nombre des sorties (k) du démultiplexeur, correspond au nombre de fréquences auxquelles sont susceptibles d'être accordés les signaux optiques à bandes étroites amenés au réseau à bandes larges (figure 6). 6. Réseau de couplage optique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un amplificateur optique ( 101 à i On) est respectivement disposé entre un multiplexeur ( 91 à 9 n) et un démultiplexeur ( 111 à lin). 7. Réseau de couplage optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier étage est constitué par un premier réseau à larges bandes susceptible d'être commandé, en ce qu'un second étage est constitué de plusieurs réseaux avec connexion dépendant de la fréquence, en ce qu'un troisième étage est constitué par un autre réseau à larges bandes et en ce que le premier réseau à larges bandes est relié aux réseaux avec connexion dépendant de la fréquence et le réseau avec connexion dépendant de la fréquence est relié au second réseau à larges bandes, chacune de ces liaisons se faisant à l'aide d'un réseau de permutation. 8 Réseau de couplage optique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un amplificateur optique ( 141 à 14 m) est chaque fois disposé entre un multiplexeur ( 131 à 13 m) et un démultiplexeur ( 151 à n). 9. Réseau de couplage optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau à larges bandes ( 31) dispose d'un nombre (k n) d'entrées ( 11 à lkn), qui résulte du produit du nombre (k) des fréquences accordables et du nombre des sorties du réseau à larges bandes ( 31). 10. Réseau de couplage optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réseau à larges bandes ( 31) est constitué par un agencement de matrices, dont chaque point de couplage comprend une liaison commutable entre les échelles optiques constituant les colonnes ( 72) et les lignes ( 71), tandis que la liaison est constituée par un coupleur ( 74) par un amplificateur commutable ( 75) et par un autre coupleur ( 76), et en ce que, si l'on considère le sens de circulation des signaux, après le coupleur optique relié à l'échelle respectivement considérée, se trouve chaque fois un amplificateur optique ( 73, 77) dont un ( 73) est commutable.