Brevet FR2698174A1 — publié le 19940520

La présente invention concerne les systèmes de communications optiques, par exemple sous-marines, et elle concerne en particulier un appareil de mesure de bruit dans de tels systèmes L'invention concerne en outre des sys- tèmes ayant cet appareil de mesure de bruit ainsi qu'un procédé de commande d'un tel système. Les systèmes de transmission à amplification optique ont récemment été introduits dans les applications à distances courtes et moyennes Contrairement à un répéteur classique 3 R qui remet en forme et resynchronise les signaux, un amplificateur optique assure une simple ampli- fication analogique de tous les signaux optiques reçus Il faut noter que, dans une telle disposition, chaque amplifi- cateur amplifie non seulement le signal voulu mais aussi le bruit apparaissant à son entrée, et ajoute aussi son propre bruit spontané au signal amplifié Dans un tel système, le bruit peut provenir d'un certain nombre de sources En plus du bruit spontané précité de l'amplificateur, il existe aussi le bruit spontané créé par l'émetteur et le récep- teur, et le bruit d'intermodulation créé par le défaut de linéarité de la fibre optique Un autre bruit peut être créé par les défauts du système A l'extrémité de réception du système, ce bruit cumulé fixe une limite à la fréquence maximale qui peut être obtenue avec des performances acceptables du rapport bis/erreur (BER). La conservation des performances du système néces- site une mesure constante du rapport signal-sur-bruit afin que les défauts du système qui créent du bruit et/ou la dégradation à long terme des composants du système puissent être identifiés et permettent la prise de mesures correc- trices convenables De manière classique, dans un système numérique à répéteurs, le rapport signal-sur-bruit est mesuré par un appareillage placé à l'extrémité du récepteur du système Cette technique ne donne pas totalement satis- faction lorsqu'elle est appliquée à des systèmes à amplifi- cation optique, car il n'est pas toujours possible d'iden- tifier une source de bruit particulière due à un défaut du système Ceci rend très difficile toute mesure correctrice et donne des informations insuffisantes pour la commande efficace par surveillance du système. L'invention a pour objet de réduire au minimum cet inconvénient ou de le supprimer. L'invention concerne ainsi un procédé de mesure du rapport signal-sur-bruit dans un amplificateur d'un système de transmission à amplification optique, le procédé compre- nant le filtrage sélectif d'un signal transmis avec élimi- nation d'une bande, et la mesure, à chaque amplificateur, de la puissance du signal dans la largeur de la bande éliminée, à la fois pour le signal filtré et le signal non filtré, afin qu'une mesure du rapport signal-sur-bruit de cette amplificateur soit obtenue. La mesure du rapport signal-sur-bruit est réalisée à chaque amplificateur optique, le processus étant commandé par le système de surveillance. L'invention concerne aussi un procédé de commande d'un système de transmission optique comprenant plusieurs amplificateurs optiques chaînés et un trajet de transmis- sion optique formé entre eux, le procédé comprenant le filtrage d'un signal transmis à partir d'une première extrémité du trajet avec élimination d'une bande, la mesure, à chaque amplificateur, de la puissance du signal dans la largeur de la bande éliminée à la fois pour le signal filtré et le signal non filtré, afin que, pour chaque amplificateur, une mesure de son rapport signal-sur- bruit soit obtenue, et le réglage sélectif du gain de chaque amplificateur à une valeur qui correspond à son rapport signal-sur- bruit de manière que le rapport global signal-sur-bruit du système de transmission soit maximal. L'invention concerne aussi un système de transmis- sion optique comprenant plusieurs amplificateurs optiques chaînés, un trajet de transmission optique placé entre eux, un émetteur disposé à une première extrémité du système, un récepteur disposé à l'autre extrémité du système, un dispositif de mesure du rapport signal-sur- bruit de chaque amplificateur du système, et un dispositif de surveillance commandé par la mesure du rapport signal-sur-bruit et destiné à régler sélectivement le gain de chaque amplifica- teur afin que le rapport global signal-sur-bruit du système soit maximal. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un système de transmission à amplification optique; la figure 2 représente une construction d'amplifica- teur destinée à être utilisée dans le système de la figure 1; et les figures 3 a à 3 d représentent une analyse spec- trale des signaux émis et reçus dans le système de la figure 1, les figures 3 a et 3 b indiquant la variation de la densité d'énergie pour le signal émis et le signal reçu respectivement, et -les figures 3 c et 3 d représentant la réponse obtenue dans le cas d'un filtre d'émetteur à bande d'arrêt et d'un filtre passe-bande respectivement, toutes les courbes étant fonction de la fréquence, les zones hachurées en trait continu représentant le bruit ajouté et les zones hachurées en traits continu et interrompu qui alternent représentant le signal. On se réfère à la figure 1; le système comprend un émetteur 11 et un récepteur 12 couplés par un trajet 13 de transmission optique Une amplification périodique des signaux transmis le long du trajet 13 est réalisée par une série d'amplificateurs optiques 14 Le processus d'amplifi- cation est de nature analogique si bien que le signal voulu et le bruit indésirable sont amplifiés ensemble Le système peut comprendre un système placé à terre ou un système sous-marin. A l'extrémité de l'émetteur du système, un filtre éliminateur de bande 15 peut être commuté afin qu'il soit mis sur le trajet de transmission et supprimé de celui-ci. L'amplificateur 14 et le récepteur 12 ont chacun un filtre passe-bande respectif 16 dont la bande passante correspond à la bande d'extinction du filtre 15 éliminateur de bande. Les filtres passe-bande 16 font chacun partie d'un circuit respectif 28 de mesure du bruit optique, associé à cet amplificateur. Le système de surveillance commande chaque amplifi- cateur du système qui est sensible à des signaux renvoyés par le canal de surveillance par chaque amplificateur En10 particulier, le système de surveillance 29 assure le réglage sélectif du gain de chaque amplificateur. La figure 2 représente plus en détail une construc- tion d'un amplificateur du système Des signaux lumineux (contenant du bruit) transmis le long du trajet 13 de la fibre sont amplifiés dans l'amplificateur 21 Celui-ci peut comporter un tronçon d'une fibre amplificatrice à l'erbium qui subit un pompage direct par un premier laser 231 et un pompage inverse par un second laser 232 Le gain de l'am- plificateur est déterminé par un organe 24 de contrôle à photodiodes de sortie qui donne un signal de réaction négative pour le circuit 24 de pilotage du laser de pompage par l'intermédiaire d'un amplificateur 25 à deux entrées et d'un commutateur bidirectionnel 26 Un organe 27 de con- trôle d'entrée peut éventuellement être incorporé afin qu'il mesure la puissance optique à l'entrée de l'amplificateur. L'organe 24 de contrôle du signal de sortie est aussi couplé au circuit 28 de mesure si bien qu'un rapport signal-sur-bruit est déterminé à la sortie de l'amplifica- teur 21 Le circuit 28 comprend un filtre passe-bande 16 dont la sortie alimente un circuit 282 de mesure d'énergie par l'intermédiaire d'un circuit 283 d'ajustement de gain. La bande passante du filtre 281 est comprise dans la bande d'extinction du filtre éliminateur de bande incorporé à l'émetteur. On décrit maintenant, en référence à la figure 3, la mesure du rapport signal-sur-bruit dans le système de la figure 1 Cette mesure peut être réalisée par le canal de surveillance du système Comme le filtre éliminateur de bande est incorporé au circuit, la puissance du signal dans la largeur de bande éliminée est mesurée La figure 3 a représente le signal filtré de sortie d'émetteur et la figure 3 b représente le signal transmis avec le bruit cumulé La figure 3 c représente la réponse du circuit de mesure d'un amplificateur du système ou à l'extrémité du récepteur du système Le circuit de mesure est accordé sur le centre de la bande éliminée et sa largeur de bande est inférieure à celle de la bande éliminée Ainsi, la puis- sance mesurée dans la bande éliminée provient uniquement du bruit du système Le filtre éliminateur est alors supprimé et une nouvelle mesure de puissance est réalisée dans la largeur de bande du circuit de mesure Elle représente le signal transmis Le rapport signal-sur-bruit des fréquences de la largeur de bande éliminée est alors obtenu à partir du rapport des deux mesures. Les résultats de cette mesure du rapport signal-sur- bruit peuvent être utilisés pour la commande de surveil- lance du système En particulier, le gain de chaque ampli- ficateur du système peut être adapté d'une manière qui correspond au rapport signal-sur-bruit, afin que la qualité globale de transmission soit optimisée, c'est-à-dire qu'un amplificateur relativement bruyant peut être utilisé avec un faible gain et un amplificateur relativement dépourvu de bruit peut être utilisé avec un gain élevé, si bien que le rapport signal-sur-bruit du système de transmission peut être rendu maximal Le réglage du gain est réalisé à l'aide du système de surveillance représenté sur la figure 1. Le système de transmission peut comprendre un système entièrement à amplification, ou il peut comprendre un système hybride ayant un certain nombre de répéteurs ou régénérateurs qui sont reliés chacun au suivant par une chaîne d'amplificateurs optiques Une telle disposition est décrite dans notre demande de brevet britannique en cours d'examen N O 9213696 9. Dans un système hybride, les régénérateurs numé- riques assurent la remise en forme des signaux afin qu'ils soient nets et leur nouvelle synchronisation, à des inter- valles relativement espacés, le long du trajet des signaux.5 L'amplification des signaux entre les régénérateurs est assurée par la chaîne d'amplificateurs intermédiaires, l'amplification étant pratiquement linéaire Chaque section d'amplification optique du système peut être traitée comme trajet séparé de transmission dont les amplificateurs individuels ont chacun un réglage de gain donnant des caractéristiques optimales de transmission. Il faut noter que tous les systèmes amplificateurs conviennent aux applications à des distances courtes et moyennes, alors qu'un système hybride peut mieux convenir à des applications à grande distance, par exemple transocéaniques. REVENDICATIONS 1 Procédé de mesure du rapport signal-sur-bruit dans un amplificateur ( 14) d'un système de transmission à amplification optique, caractérisé en ce qu'il comprend le filtrage sélectif d'un signal transmis avec élimination d'une bande, et la mesure, à chaque amplificateur ( 14), de la puissance du signal dans la largeur de la bande éli- minée, à la fois pour le signal filtré et le signal non filtré, afin qu'une mesure du rapport signal-sur-bruit de cette amplificateur soit obtenue. 2 Procédé de commande d'un système de transmission optique comprenant plusieurs amplificateurs optiques chaînés ( 14) et un trajet ( 13) de transmission optique formé entre eux, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend le filtrage d'un signal transmis à partir d'une première extrémité du trajet ( 13) avec élimination d'une bande, la mesure, à chaque amplificateur ( 14), de la puissance du signal dans la largeur de la bande éliminée à la fois pour le signal filtré et le signal non filtré, afin que, pour chaque amplificateur, une mesure de son rapport signal-sur-bruit soit obtenue, et le réglage sélectif du gain de chaque amplificateur ( 14) à une valeur qui corres- pond à son rapport signal-sur-bruit de manière que le rapport global signal-sur-bruit du système de transmission soit maximal. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs amplificateurs optiques chaînés ( 14) font partie d'un système hybride comprenant un amplificateur optique et des répéteurs ou régénérateurs numériques. 4 Système de transmission optique, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs amplificateurs optiques chaînés ( 14), un trajet ( 13) de transmission optique placé entre eux, un émetteur ( 11) disposé à une première extrémité du système, un récepteur ( 12) disposé à l'autre extrémité du système, un dispositif ( 282) de mesure du rapport signal- sur-bruit de chaque amplificateur du système, et un dispo- sitif de surveillance ( 29) commandé par la mesure du rapport signal-surbruit et destiné à régler sélectivement le gain de chaque amplificateur ( 14) afin que le rapport global signal-sur-bruit du système soit maximal. 5 Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif ( 282) de mesure du rapport signal-sur- bruit comporte un dispositif destiné à filtrer un signal transmis avec élimination sélective d'une bande, et un dispositif de mesure, à chaque amplificateur ( 14), de la puissance du signal dans la largeur de bande de la bande éliminée, à la fois pour le signal filtré et le signal non filtré, afin qu'une mesure du rapport signal-sur-bruit de cet amplificateur ( 14) soit obtenue. 6 Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte un système hybride ayant des amplificateurs optiques ( 14) et des répéteurs ou régénérateurs numériques. 7 Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que chaque amplificateur ( 14) comporte un dispositif de pompage direct et de pompage inverse du trajet d'une fibre amplificatrice.