Brevet FR2721158A1 — publié le 19951215

l Système de transmission sur une ligne à fibre optique sans répéteur, avec amplifications distantc et locale. Le domaine de l'invention est celui des transmissions d(le données sur fibre optiquc. Plus précisément, l'invention concerne un système de transmission, entre un émetteur et un terminal de réception, sur une lignc à fibre optique sans répétcur. Le principal intérêt des systèmes dc transmission sans répéteur tient à l'absence, en ligne, d'éléments alimentés électriquement, ce qui leur confère une très grande fiabilité. Afin d'accroître la portée de ces systèmes, c'c.t-à-dire augmenter la longueur de la ligne de transmission, une solution connue consiste à utiliser l'amplification optique déportée. Il s'agit d'envoyer, depuis le terminal de réception, un faisceau de lumière dit faisccau de pompe (par exemple à 1,48 grm), en direction d'une section de fibre dopée (par exemple à l'erbium) située à plusieurs dizaines de kilomètrres en amont dans la ligne dc transmission. Lc faisceau de pompc active la section de fibre dopée qui amplifie alors le signal transportant lcs données et lui permet d'atlteindre le terminal de réception avec un niveau suffisant. Pour mettre en oeuvre cette amplification optique déportée, le terminal de reception comporte un module de pompage qui comprend une source de faisceau de pompe et un multiplexcur en longueur d'onde qui permet d'injecter le faisceau dc pompe dans la ligne de transmisssion. Un perfectionnement de cctte solution connue consiste à ajouter à l'amplification optique déportée (ou amplification distante) une amplification optique locale (dans le terminal de réccption). Cette amplification optique additionnelle permnnet d'augmenter la longueur de ligne séparant la section dc fibre dopée distante du terminal de réception, et donc d'accroître la porté de la liaison. Généralement, l'accroissement du budget de puissance optique est d'environ 2,5 dB par rapport au schéma de base (c'est-à-dire aux cas sans amplification optique locale dans le terminal de réccption), ce qui permet une augmentation de la portée de la liaison. Des systèmes connus meuttant en oeuvre cette amplification optique déportéc sont décrits notamment dans les articlcs suivants: - 401 km, 622 Mblit/s and 357 km, 2.488 Gb/s IMIDD repeaterless transmission experiments using erhium-dopedfiber amplifiers and error correcting code ("Essais de transmission IM/DD sans rép6tcur sur 401 km à 622 Mb/s et 357 km h 2,488 Gb/s, en utilisant des amplificateurs à fibre dopée à l'erbium et un code correcteur d'erreurs"), P.M. Gabla, J.L. Pamrart, R. Uhel, E. Leclerc, J.O. Frorud, F.X. Ollivier, and S. Borderieux, Photonics Technology Letters, vol. 4, no. 10, october 1992; - Performance improvemenL of direct detection systems using local and/or long distance pumped fiber amplifiers, Fiber and Initegrated Oprics ("Amélioration dc performance des systèmes à détection directe en utilisant des amplificalteurs locaux et/ou longue distance a fibre pompée"), A. Bjarklev, J.H. Povlsen, K. Rottwitt, O. Lumholt, T Rasmussen, vol. 10, pp. 215-223, 1991. Dans ces systèmes connus, l'amplification optique additionnelle (locale) est obtenue avec un amplificateur optique supplémentaire, placé en aval du module de pompagc à distance. Cet amplificateur optique supplémentaire présente l'inconvdnient majeur de constituer à lui seul un équipcment qui rend le terminal de r6ception plus complexe, et donc moins fiable et plus cofûteux. L'invention a notamment pour objectif de pallier cet inconvénient majeur de l'état de la technique. Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir un systc.me de tranlsmission sur une ligne à fibre optique sans répéteur, du type mettant en oeuvre une amplification optique déportée et une amplification optique additionnelle (locale), la mise cn oeuvre de l'amnplification optique additionnelle étant peu cofteuse et facile à réaliser. l'invention a également pour olbjectif de fournir un tel système dans lequel la misc cn oeuvre de l'amplification optique additionnelle ne nécessite l'introduction d'aucun élément actif supplémentaire. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un système de transmission sur une ligne à fibre optique sans répéteur entre un émetteur et un terminal dc réception, du type mettant en oeuvre une amplification optique distantc et une amplification optiquc locale en r6ception, ladite amplification optique distante consistant à envoyer, depuis le Iterminal de réception, un faisceau de pompe en direction d'au moins une section de fibre dopée distante située en amont dans laditc lignc à fibre optique, ledit terminal de réception comprenant notamment des moyens (le pompage, permettant dc générer ledit faisceau de pompe et de l'injecter dans ladite ligne à fibre optique, et des moyens. de réaliser ladite amplification optique localc, lesdits moyens de r.aliscr l'amplification optique locale étant constitués d'au moins une section dc fibrc dopée locale, située dans ledit termninal de réception, cntre lesdits moyens de pompage el ladite ligne h fibre optique. Le principe de l'invention consiste donc à réaliser l'amplification optique locale (ou additionnelle) grâce à une section dc fibre dopée au lieu d'un amplificateur optique additionnel (placé en aval des moyens tde pompage) conmmc c'est le cas dans les sytèmes connus de l'état de la technique. La section de fibre dopée locale étant située entre les moyens de pompage ct la ligne à fibre optique, le faisceau dc pompe (très puissant à cet cndroit) active également la section de fibre dopéc locale qui assure donc une amnplification suffisante avec un niveau dc bruit très faible. Le faisceau de pompe est faiblement atténué par son passage dans la fibre dopée locale (environ 0,5 dB d'atténuation) et sa puissance reste suffisante pour activer la fibre dopée distante. En d' uutres termes, le faisceau de pompe généré par les moyens dc pompage permet d'activer la section de fibre optique dopée distante et lu section dc fibre optique dopée locale. La mise en oeuvre de l'amplification optique additionnelle ne nécessitc l'ajout que dc la section dc fibre doSpée lxocale, et donc d'aucun élément actif. Son coûlt est donc réduit et sa réalisalion ais.e. Avantageusement, ladite section de fibre dopée locale est dopée à l'erbium. Préfércntiellement, lesdits moyens de réaliser l'amplification optique locale et les moyens de pompage constituent un unique module physique du terminal dc réception. Cela revient donc à placer les moyens de réaliser l'amplification optique locale dans les moyens de pompage. Ainsi, l'amplification optique locale ne nécessite pas un équipement dislinct à l'intdrieur du terminal de réception. D'autres caractéristiqucs et avantags de l'invention apparmîtront à la lecturc de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel dc l'invention, donné à titre d'cxemplc indicatif ct non limitatif, et des dessins annexés, dans lesqucls: - la figure I présente un schéma simplifié d'un système dc tranmission connu de J'étal de la lechnique; et - la figure 2 présente un schéma simplifié d'un systèmc de transmission sclon l'invention. Lc système connu de l'état de la techniquc (figure 1) et le système de l'invention (figure 2) comprennent chacun unc lignc à fibre optique 1 pcrmeuant de relier un &metteur 2 à un terminal dc réception 3, 3'. La ligne à fibre optique 1 est sans répéteur. Le tcrminal dc réception 3, 3' comprend nolamment un récepteur 4 précéd6 d'un filtre 5. Ces deux sysltèmes (figures I et 2) mettent en oeuvrc une amplification par pompage déporté. Le terminal de réception 3, 3' comprend pour cela un module de pompage 6 constitué d'une pompe 7, permettant de générer un faisceau de pompe, ct d'un multiplexeur 8 (en longucur d'onde), permettant d'injecter le faisceau de pompe dans la ligne à fibre optique 1. En amont dans la ligne à fibre optique I, le système comportec une section de fibre dopée 9 (par excmple à l'erbium) distante de plusicurs dizaines de kilomètres du terminal de réccption 3, 3'. Lc faisceau de pompe 10 active cette section de fibre dop6ée qui amplifie alors le signal de données ct lui pcrmet d'atteindre le terminal de réception 3, 3' avec un niveau suffisant. Les deux systèmcs (figures 1 ct 2) mettent également en oeuvre une amplificmation additionnelle dans le terminal de réception 3, 3'. Ainsi, on éloigne davantage la section dc fibre dopée distante 9 et on augmente donc la portée6c de la liaison. Dans le cas du système connu dc l'état de la technique (figure 1), l'amplification additionnellc est obtenue avec un amplificateur optique supplémentaire 1 1 placé dans e terminal dc réception 3, entre le module de pompage 6 et le filtrc 5. Cet amplificatew optique supplémentaire 1 1 constitue à lui seul un équipcment physiquc du terminal de $ réception 3. Dans le cas du système de l'invcntion (figure 2), l'amplification additionnelle est ohtenuc avec une soction dc fibre dopée 12 (par exemple à 'erbium), plac6e dans le terminal de réception 3', cntre la ligne à fibrc optique 1 et Ic module de pompagc 6. Cette technique n'entraine pas dc contrainte sur le type dc connecteur (non représenté) pouvant êtrc utilisé à l'entrée du terminal de réception 3'. Ainsi, par exemple, I'usagc d'un connecteur très courant, du type FcPc (à interface perndiculaire à l'axe de transmission optiquc), ne se traduit pas par une dégradation dc la qualité de transmison En d'autres tcrnmes, la combinaison du gain de la section dc fibre dopée locale 12 (2 dB) et des réflexions dues au connecteur d'entrée et à la fibre de ligne I n'entraîne pas de pénalité. Dans l'exemple préscnté sur la figure 2, la section dc fibre optique dopée locale 12 et lc module de pompage 6 constituent un unique module physique 13. La section de fibre dopée locale 12 cst activée par le mê.me faisceau de pomipe 10 quc celui permettant l'activation de la section de fibre dopée distante 9. En d'autre termcs, on peut utiliser la même pompe 7 et le même multiplexeur 8 pour l'amplificaion déportéce et pour l'amplification locale dans le terminal dc récecption 3'. Géndralement, un isolateur (non représenté) cst placé entre la section dc fibre dopée distante 9 et la ligne à fibre I située en amont. De mêmc, un isolateur (non représenté) est placé entre le multiplexeur 8 et le filtre 5. La suitc de la dcscription concerne un cxemple d'expérimentation du systnmc selon l'invention dans le cas particulier d'une transmission présentant les caractistiques suivantes: - un débit de 622 Mbit/s; - une distance Dl = 200 km de ligne à fibre optique I entre l'émetteur' 2 et la section de fibre dopée distante 9; - une distance D2 = 38 km de ligne à fibre optique I entre le terminal de réception 3' et la section de fibre dopée distante 9; - une puissance de pompe P = 50 mW à 1,48 hm, injectée dans la ligne à fibre optique I depuis lc teminal de réception 3'; - une longueur LI = 25 m de section de fibre dopée distante 9 pos6dant unc concentration en ions erbium d'cnviron 100 ppm; - une longueur L2 = 1O m de section de fibre dopée locale 12 possédant une concentration ci ions crbium d'environ 100 ppm. La puissance de pompe reçuc par la section dc fibre dopée di-tante 9 e.t d'environ 7 mW ct le gain dans cette section dc fibre dopée distante 9 est de 20 dB. Lc gain dans la section dc fibre dop6e locale 12 est de 12 dB. A l'entrée de la section de fibre dopée distante 9, la puissance optiquc (appelée seuil de détection) nécessaire pour obtenir un taux d'crreur binaire de transmission égal à 10-9 est égale à - 45,5 dBm. Sans la technique d'amplification optique déportée, le seuil de détection à l'entrée du récepteur est égal à - 42 dBm, soit un écart de 3,5 dB. Avec une amplification optique déportée et une amplification optiquc locale obtenue avec une section dc fibrc dopée locale 12 (selon l'invention), l'augmentation du budget de puissance optique est égale à l'amél61ioration du seuil de détection (3,5 dB) plus la perte des 38 km de fibrc (7,3 dB), soit au total 10,8 dB. Avec une amplification optique déportée ct une amplification optique locale obtenue avec un amplificateur optiquc supplémentaire 11 (selon l'art antériecur), l'augmentation de budget de puissance optique est égalc à 11,3 dB (au lieu de 10,8 dB dans le cas de l'invention). Il est à noter que cet dcart de 0,5 dB cst dO à l'atténuation du faisceau de pompe 10 dans la section de fibre dop6e locale 12. Cet exemple montre que l'utilisation d'un amplificateur optique supplémentaire 1 n'apporte qu'une faible augmentation de budget optiquc (+ 0,5 dB) par rapport à la nouvelle solution proposée (figure 2). En général, cette petite diffrnce nc justific pas la complexité et le coot supplémentaircs induits par l'utilisation d'un amplificateur opliqoe supplémcntairc. REVENDICATIONS 1. Système de transmission sur une lignc à fibre optique (1) sans rêpéteur entre un émctteur (2) et un tcrminal de réception (3'), du type nmettant en oeuvre une amplification optiquc distantc et unc amplification opliquc locale en réception, ladite amplification optique distante consistant à envoyer, depuis le terminal dc réception (3'), un faisceau de pompe (10) en direction d'au moins une section dc fibre dopée distante (9) située en amont dans ladite ligne à fibre optique (1), ledit terminal dc réception (3') comprenant notanunment des moyens (6) de pompage, permettanl de générer ledit faisccau de pompe (10) et de l'injecter dans ladite ligne à fibre optique (1), et des moyens de r6aliser ladite amplification optique locale, caractérisé en ce que lesdits moyens (12) de réaliser l'amplification optique localc sont constitués d'au moins une section de fibre dopée locale, située dans ledit terminal de réccption (3'), entre lesdits moycns (6) dc pompage el ladite ligne à fibre optiquc (1). 2. Système selon la revendication 1, caractérise en ce que laditc section de fibre dopée locale (12) est dopée à l'cibiun. 3. Système sclon l'une quelconquc des revendications I ct 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (12) de réalisecr l'amplification optique locale et les moyens (6) de pompage constituent un unique module physique (] 3) du lerminal de réception (3').