Brevet FR2687867A1 — publié le 19930827

La présente invention concerne un ensemble formant préamplificateur et récepteur optique, destiné à être utilisé dans des installations à fibres optiques de très grande longueur, par exemple dans les installations sous- marines. Un préamplificateur optique peut être utilisé afin qu'il augmente la sensibilité d'un récepteur classique Des sensibilités au moins aussi faibles que -39,5 d Bm ont été obtenues par les demandeurs à une fréquence de 2,5 Gbit/s, et des valeurs plus faibles ont été indiquées par ailleurs et sont analogues à celles qui sont obtenues avec des récepteurs cohérents. Un inconvénient important des récepteurs à préampli- fication optique est que, lorsqu'ils travaillent en mode à gain constant, la plage dynamique de la combinaison est réduite par rapport à celle du récepteur seul Ceci est du au fait que, pour que le fonctionnement s'effectue à la sensibilité maximale, l'amplificateur optique doit être la source principale de bruit de l'ensemble et travaille donc avec un gain élevé. Cette situation est représentée sur les figures 1 (a) et 1 (b) Sur ces figures, la sensibilité de la combinaison du préamplificateur et du récepteur est portée en ordonnées en fonction du gain interne de l'amplificateur, sur la figure 1 (a) et, comme indiqué, pour que la sensibilité soit maximale, des gains de 30 d B peuvent être nécessaires La figure l(b) représente en ordonnées le niveau de lumière reçue par la photodiode du récepteur elle-même, et on note que des niveaux pouvant atteindre -15 d Bm peuvent être nécessaires pour l'obtention de la sensibilité maximale Le point noir de la courbe représente le point de fonctionnement. Dans un système réel, un procédé normal comprendrait l'installation du récepteur-préamplificateur optimisé pour la sensibilité maximale Cependant, dans ce cas, étant donné que les tolérances nécessaires aux réparations et au vieillissement (plage A sur la figure 2) n'ont pas été pris en compte, le niveau du signal au récepteur lui-même (porté en ordonnées)peut être supérieur de 10 d B (point C) au niveau à la fin de la durée de vie (point B), et en consé- quence, le récepteur peut être surchargé (voir figure 2). L'invention concerne un ensemble formant préamplifi- cateur et récepteur optique destiné à un système de télé- communications à fibres optiques dans lequel le préampli- ficateur est un amplificateur optique ayant un réglage automatique de gain si bien que le signal optique de sortie du préamplificateur, appliqué à l'entrée du récepteur, est maintenu à une valeur constante. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 (a) et 1 (b) représentent respectivement la variation de la sensibilité d'un ensemble préamplifi- cateur et récepteur en fonction du gain de l'amplificateur et la variation du niveau du signal à l'entrée du récepteur en fonction de la sensibilité de l'ensemble préamplifica- teur et récepteur; la figure 2 est un graphique représentant le niveau d'un signal de commande reçu par un photodétecteur dans un capteur optique au début de la durée de vie du système; la figure 3 est un schéma d'un ensemble préamplifi- cateur et récepteur optique; et la figure 4 est un graphique représentant la varia- tion de la sensibilité de la combinaison d'un préamplifica- teur et d'un récepteur (portée en ordonnées) en fonction du gain de l'amplificateur (porté en abcisses) lorsque le niveau efficace d'entrée est suivi par un réglage automatique de gain. L'invention concerne la réalisation d'un ensemble formant préamplificateur et récepteur optique qui ajuste les gains de l'amplificateur afin qu'une sensibilité convenable soit conservée pendant toute la durée de vie du système La disposition préférée est représentée sur la figure 3 Une fibre optique 10 transmettant les signaux incidents est couplée à un amplificateur optique 11 dont le signal de sortie est appliqué, par un filtre passe-bande optique 12, à un récepteur 13 Un coupleur optique 14 est placé entre le filtre 12 et le récepteur 13 et prélève une petite partie du signal optique appliqué au récepteur Par exemple, le coupleur peut être un coupleur donnant un rapport de 10/1 Le signal prélevé est transmis à une photodiode 15 de contrôle qui transmet un signal de rétro- action à un circuit 16 de réglage automatique de gain qui règle le gain de l'amplificateur 11 Dans le cas des systèmes à fibres optiques très longues tels que les systèmes sous-marins, il est commode d'utiliser des ampli- ficateurs optiques dans lesquels un tronçon de fibre d'amplification subit un pompage effectué par un laser local Par exemple, la fibre d'amplification est une fibre dopée par l'erbium L'utilisation d'un réglage automatique de gain avec un amplificateur optique dopé par l'erbium est déjà connue d'après la demande de brevet britannique n' 2 230 912. La puissance moyenne au niveau de la photodiode de contrôle 15 est une mesure du niveau du signal à la sortie du préamplificateur Le gain du préamplificateur est ajusté pendant la durée de vie du système afin qu'un niveau constant soit maintenu au niveau de la photodiode de contrôle, si bien qu'une large plage dynamique peut être obtenue pour la combinaison du préamplificateur et du récepteur dans son ensemble. La boucle de réglage automatique de gain est établie afin qu'elle donne une sensibilité nécessaire avec un niveau minimal d'entrée Pour de plus grands niveaux d'entrée, le gain est réduit par réglage automatique du gain Bien que ceci dégrade la sensibilité de la combi- naison du récepteur et du préamplificateur, cet effet est plus que compensé par le plus grand niveau du signal à l'entrée du préamplificateur Une indication de la marge de sécurité (flèche horizontale D) associée au réglage automa- tique de gain est indiquée sur la figure 4 Une plage dynamique supérieure à 20 d B peut être obtenue par cette technique Sur la figure 4, la courbe en traits interrompus indique le niveau efficace à l'entrée, obtenu avec le réglage automatique de gain Elle recoupe la courbe en5 traits pleins au point de fonctionnement donnant la sensi- bilité maximale réglée lors de la fabrication. REVENDICATIONS 1 Ensemble formant préamplificateur et récepteur optique destiné à un système de télécommunications par fibres optiques, caractérisé en ce que le préamplificateur est un amplificateur optique ( 11) ayant un réglage automa- tique de gain, si bien que le signal optique de sortie du préamplificateur, appliqué à l'entrée du récepteur ( 13), est maintenu à une valeur constante. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur optique ( 11) est un amplificateur à fibre pompée dopée par l'erbium, avec un réglage automa- tique de gain par rétroaction. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réglage automatique de gain par rétroaction règle la puissance de pompage appliquée à l'amplificateur ( 11) à fibre dopée par de l'erbium. 4 Procédé d'optimisation de la sensibilité d'un ensemble formant préamplificateur et récepteur optique, caractérisé en ce que l'ensemble assure un réglage automa- tique du gain du préamplificateur optique (il) par rétroaction. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le préamplificateur optique ( 11) est un amplifica- teur à fibre dopée par de l'erbium et subissant un pompage, le réglage automatique de gain par rétroaction assurant l'ajustement efficace de la puissance de pompage appliquée à la fibre afin que le signal de sortie de l'amplificateur soit maintenu à une valeur constante.