Brevet FR2715524A1 — publié le 19950728

La présente invention concerne un système de transmission utilisant des fibres optiques et se rapporte plus particu- lièrement à un système de communication optique à longue distance et grande capacité utilisant des impulsions de type soliton sombre et des amplificateurs optiques, ainsi qu'un émetteur optique et un récepteur optique devant être utilisés dans ce système. Etayée par les développements des techniques d'amplifications optiques, la technologie de communication par fibres optiques a fait de rapides progrès vers une communication à ultra- longue distance, en permettant ainsi la mise en oeuvre d'un système de communication transocéanique sans la nécessité d'employer des répétiteurs de régénération de signaux. A de grandes vitesses de transmission, cependant, les systèmes de transmission de type traditionnel souffrent de sérieuses dégradations de leurs caractéristiques de transmission qui sont provoquées par la caractéristique de dispersion des longueurs d'onde et l'effet optique non linéaire des fibres optiques, ce qui impose de sévères limitations à la réalisa- tion de systèmes de transmission à vitesse élevée et grande capacité. Un système de communication optique de type soliton a récemment été mis en lumière comme étant un système qui va en quelque sorte casser le goulot d'étranglement dans l'accroissement de vitesse de la transmission provoqué par la caractéristique de dispersion des longueurs d'onde et l'effet optique non linéaire. Le système de communication optique de type soliton est un système qui utilise, de manière positive, la caractéristique de dispersion des longueurs d'onde et l'effet optique non linéaire des fibres optiques qui constituent les facteurs principaux de la dégradation des caractéristiques des systè- mes de transmission de type traditionnel, et qui transmet intactes des impulsions optiques courtes par un équilibrage 2 2715524 mutuel de l'expansion de la largeur des impulsions optiques due à la dispersion des longueurs d'onde dans les fibres optiques et de la compression de la largeur des impulsions basée sur l'effet optique non linéaire. Dans le cas d'une utilisation, en tant que répétiteur, d'amplificateurs opti- ques qui compensent une perte dans les fibres optiques, il est possible de réaliser une communication de type soliton sans pratiquement aucune variation de la forme d'onde des impulsions optiques comme des impulsions de type soliton idéal, en réglant une puissance moyenne entre les répétiteurs et une dispersion moyenne des fibres optiques aux conditions de type soliton. Dans la communication optique de type soliton à une vitesse de transmission élevée de l'ordre de 20 Gb/s, le bruit des amplificateurs optiques affecte l'instabilité de synchronisa- tion des impulsions optiques au niveau de l'extrémité de réception et détériore éventuellement la caractéristique de transmission. Ainsi, des impulsions optiques de type soliton, sur lesquelles du bruit est superposé, subissent des fluctua- tions aléatoires de leur intensité optique et s'écartent ou diffèrent légèrement, dans leur forme, des impulsions opti- ques idéales de type soliton, en provoquant ainsi des fluctuations dans le décalage de la fréquence porteuse par l'effet optique non linéaire. Etant donné que ces opérations se répètent pour chaque répétiteur, le temps d'arrivée des impulsions optiques fluctue de manière aléatoire au cours de leur propagation dans des fibres optiques présentant chacune une valeur de dispersion limitée, en provoquant une instabi- lité de synchronisation à l'extrémité de réception. Ce phéno- mène est appelé l'effet Gordon-Haus, et c'est le facteur de limitation principal des caractéristiques de transmission de communications optiques de type soliton. En outre, dans le cas d'une transmission de plusieurs impulsions optiques de type soliton portant une information numérique, si la période 3 2715524 de répétition des impulsions de type soliton transmises est trop courte, on observe que des impulsions de type soliton voisines s'attirent ou se repoussent mutuellement du fait de leurs interactions. Ceci provoque également une instabilité de synchronisation à l'extrémité de réception, et n'est donc pas préféré pour l'application d'impulsions optiques de type soliton à des communications. Afin de supprimer les interac- tions des impulsions de type soliton, il est nécessaire d'élargir quelque peu l'espace entre des impulsions de type soliton voisines. Dans le but de surmonter le problème d'instabilité de syn- chronisation, on a étudié de manière intensive des techniques de commande d'impulsions de type soliton afin de réduire de manière artificielle l'instabilité de synchronisation, et des expériences de transmission de type soliton ont permis des progrès rapides au cours de ces dernières années. Il existe deux approches pour commander les impulsions de type soliton. La première consiste à commander un décalage de fréquence aléatoire par une fibre optique dans le domaine des fréquen- ces, tandis que l'autre approche consiste à commander ou contrôler directement l'instabilité de synchronisation elle-même dans le domaine du temps. Dans la technique anté- rieure, cependant, ces procédés ont impliqué des traitements complexes utilisant un filtre optique à bande passante très étroite ou un modulateur optique dans le répétiteur. Ceci n'est pas souhaitable d'un point de vue pratique tel que pour la stabilité à long terme du système. Pour mettre en oeuvre un système de transmission à longue distance et grande capacité en employant des amplificateurs optiques, il est important de minimiser la complexité de la ligne de transmission comprenant les amplificateurs optiques, sans prévoir de moyens particuliers comme dans la technique antérieure, et de transmettre un signal optique à haute 4 2715524 densité de bits avec un train d'impulsions de type soliton à haute densité de bits. Dans la communication optique de type soliton traditionnelle, on a utilisé ce qui est appelé une disposition de type soliton brillant qui transmet de courtes impulsions optiques dans la bande des longueurs d'onde couvrant une gamme de dispersion anormale des fibres optiques. Par ailleurs, on connait de manière théorique que, dans le cas o un signal d'impulsions optiques à état passant-non passant inversé, c'est-à-dire une onde lumineuse d'intensité fixe mais présen- tant un creux pointu dans sa forme d'onde (impulsion sombre) est transmise dans la région de dispersion normale des fibres optiques, et si l'intensité du signal et la largeur des impulsions (la largeur du creux) des impulsions sombres satisfont une certaine relation, la transmission peut être obtenue sans dégradation de la forme d'onde (la forme du creux), comme c'est le cas avec l'onde lumineuse de type soliton brillant (voir A. Hasegawa et F. Tappert, dans Appl. Phys. Lett., vol. 23, pages 171-172, 1973). Ceci est appelé une transmission de type soliton sombre. Dans ce cas, cepen- dant, il est nécessaire de prévoir un décalage de phase optique au centre des impulsions sombres. Les fig. 12 (a), (b) et (c) des dessins annexés montrent des formes d'onde typiques d'impulsions de type soliton brillant et d'impulsions de type soliton sombre (voir J.R. Taylor et al., dans Optical Solitons- Theory and Experiment, Chapitre , Cambridge University Press, 1992). A ce sujet, la fig. 12(a) montre un exemple de l'impulsion de type soliton bril- lant qui présente une phase optique constante. Par ailleurs, comme montré aux figures 12 (b) et (c), le soliton sombre a des caractéristiques telles que l'intensité optique présente un profil et état passant-non passant inversé de celui du soliton brillant et de celui des décalages de phase optique. 2715524 La figure 12(b) montre le cas o l'intensité optique est égale à zéro au fond du creux (soliton noir) et, dans ce cas, la phase optique se décale de -T au centre du creux. La fig. 12(c) montre le cas o l'impulsion sombre baisse à 1/2 de l'intensité de la lumière du laser à onde continue (soliton gris), et o la valeur du décalage de phase optique est de IT/2. Comme montré à la fig. 12, A et B sont des paramètres qui représentent la profondeur du creux et, respectivement, le niveau relatif de la lumière du fond. A - B - 1 correspond au soliton noir et B se rapproche de zéro au fur et à mesure que le niveau de la lumière du fond augmente. La valeur du décalage de phase Ps du soliton sombre est donnée par la relation suivante en utilisant le paramètre B: Ps - 2 Arc sin IBI Le soliton sombre présente un avantage par rapport au soliton brillant en ce qu'il permet une réduction de l'instabilité de Gordon-Haus d'environ 70 %' et une suppression de l'inter- action de type soliton (voir Y.S. Kivshar, dans IEEE J. Quantum Electronics, vol. 29, pages 250 à 264, 1993). Dans le passé, on ne disposait cependant pas d'un émetteur présentant un générateur pour l'onde lumineuse de type soliton brillant ajoutée à des informations numériques et à un récepteur pour celles-ci. On n'avait par conséquent effectué aucune tentati- ve pour appliquer le soliton sombre à une communication opti- que. L'invention a ainsi pour objet de créer un système de trans- mission optique à grande capacité et très grande rapidité de type soliton sombre qui permet d'éviter les interactions de type soliton sombre et d'augmenter la densité des impulsions de type soliton tout en supprimant l'instabilité de synchro- nisation, et celà par la mise en oeuvre d'un émetteur et d'un 6 2715524 récepteur optique pour une onde lumineuse de type soliton sombre à état passant-non passant inversé d'intensité optique d'une onde lumineuse de type soliton optique ordinaire (soli- ton brillant) qui présente un décalage de phase optique. Le système de communication optique de la présente invention comprend un émetteur optique pour transmettre une onde lumineuse de type soliton sombre avec des informations numé- riques, un récepteur optique pour recevoir l'onde lumineuse de type soliton sombre en tant qu'impulsions de remise à zéro, une fibre optique de transmission reliant entre eux l'émetteur et le récepteur, et un ensemble de répétiteurs formant amplificateurs optiques prévus sur la fibre optique de transmission pour compenser une perte subie par les signaux. Dans le système, la fibre optique de transmission présente, à la longueur d'onde de l'onde lumineuse transmise, une valeur de dispersion normale qui rend négative la valeur moyenne de la dispersion des longueurs d'onde sur toute la longueur de la fibre optique, et la valeur moyenne de la dispersion des longueurs d'onde de la fibre optique ainsi que l'intensité du signal optique de sortie des répétiteurs formant amplifica- teurs optiques présentent une valeur telle qu'un effet opti- que non linéaire et un effet de dispersion des longueurs d'onde, qui sont exercés sur l'onde lumineuse transmise, sont mutuellement équilibrés. L'émetteur optique utilisable dans la présente invention est composé de moyens pour produire une onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées à des impulsions opti- ques de remise à zéro, de moyens pour émettre une onde lumineuse de sortie d'amplitude fixe, d'une porte optique pour délivrer un signal the type OU exclusif de deux ondes 7 2715524 lumineuses d'entrée, et d'un modulateur de phase optique. Le signal optique de remise à zéro et l'onde lumineuse d'amplitu- de fixe sont appliqués à la porte optique de type OU exclu- sif, dans laquelle l'onde lumineuse d'amplitude fixe est convertie en une onde lumineuse à état passant-non passant inversé du signal optique de remise à zéro, et le signal optique inversé est modulé par le modulateur de phase optique qui est commandé à la vitesse de transmission utilisée. On produit ainsi une onde lumineuse inversée qui, avant et après un temps o son intensité est minimum, présente un décalage de phase inférieure à T, ce qui constitue un état de type soliton sombre. Un premier récepteur optique est composé de moyens pour produire une lumière de sortie d'amplitude fixe et d'une porte optique qui délivre le signal de type OU exclusif de deux signaux optiques d'entrée. L'onde lumineuse à état passant-non passant inversé, mentionnée ci-dessus, et une lumière de sortie d'amplitude fixe sont appliquées à la porte optique de type OU exclusif, dans laquelle la lumière de sor- tie d'amplitude fixe est convertie en une onde lumineuse numérique de remise à zéro qui est reçue intacte ou après avoir été démultiplexée à la vitesse de transmission d'ori- gine. Un second récepteur optique présente une structure dans la- quelle l'onde lumineuse transmise dans la fibre optique de transmission est séparée en deux. La première onde lumineuse optique est convertie en un signal électrique, on extrait ou on amplifie sa fréquence d'horloge de la vitesse de transmis- sion ou avant multiplexage, et la seconde onde lumineuse est appliquée à un modulateur optique modulé par son signal de fréquence d'horloge ou par une fréquence d'horloge de la vitesse de transmission avant multiplexage afin d'obtenir une 8 2715524 onde lumineuse de remise à zéro à état passant-non passant inversé de l'autre onde lumineuse, qui est reçue par un ou plusieurs récepteurs optiques. Comme indiqué précédemment, des facteurs de limitation de la caractéristique de transmission de la communication optique de type soliton utilisant des amplificateurs optiques sont constitués par l'instabilité de synchronisation causée par l'effet Gordon-Haus et par l'instabilité de synchronisation basée sur les interactions d'impulsions de type soliton voisines. En vue de cela et conformément à la présente inven- tion, on crée, en premier lieu, dans le poste terminal de transmissionJoptique une onde lumineuse à état passant-non passant inversé d'une onde lumineuse de type soliton brillant qui, lorsque son intensité optique est minimum, présente un décalage de phase inférieur à '-t, ce qui est une condition de soliton sombre, en obtenant ainsi une onde lumineuse de type soliton sombre à haute densité. On utilise, en second lieu, l'onde lumineuse de type soliton sombre comme signal de transmission pour supprimer ainsi l'instabilité de synchroni- sation qui résulte des interactions des impulsions de type soliton voisines et de l'effet de Gordon-Haus. On convertit, en troisième lieu, dans le poste terminal de réception opti- que, l'onde lumineuse de type soliton sombre, en une onde lumineuse ordinaire de type soliton brillant et le signal à haute densité qui en résulte est démultiplexé sur l'axe de temps, et est ensuite reçu. Il est ainsi possible de diminuer l'influence de l'instabilité de synchronisation sur la caractéristique du taux d'erreur de code. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titres d'exemples non limitatifs, aux dessins 9 2715524 annexés. La fig. 1 est un schéma synoptique permettant d'expliquer l'émetteur optique de type soliton sombre selon une première forme de réalisation de la présente invention. La fig. 2 est un schéma synoptique illustrant une porte opti- que de type OU exclusif utilisable dans la présente invention et qui emploie un miroir à boucle optique non linéaire (un interféromètre de Sagnac). La fig. 3 est un schéma synoptique illustrant une porte opti- que de type OU exclusif utilisable dans la présente invention et qui emploie un amplificateur optique à semi-conducteur. La fig. 4 est un schéma synoptique montrant une porte optique de type OU exclusif utilisable dans la présente invention et qui emploie un interféromètre de Mach-Zehnder non linéaire. La fig. 5 est un schéma synoptique illustrant une porte de type OU exclusif utilisable dans la présente invention et qui emploie un obturateur de Kerr optique. La fig. 6 montre des chronogrammes permettant d'expliquer la formation d'un signal optique impulsionnel de type soliton sombre en vue de la transmission. La fig. 7 est un schéma synoptique permettant d'expliquer un premier récepteur optique de type soliton sombre selon une seconde forme de réalisation de la présente invention. La fig. 8 est un schéma synoptique permettant d'expliquer un second récepteur optique de type soliton sombre selon une troisième forme de réalisation de la présente invention. 2715524 La fig. 9 est un schéma synoptique permettant d'expliquer un troisième récepteur optique de type soliton sombre selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention. La fig. 10 montre des chronogrammes permettant d'expliquer le fonctionnement de la troisième forme de réalisation du récep- teur optique de type soliton sombre conforme à la présente invention. La fig. 11 est un schéma explicatif du système de communica- tion optique selon une cinquième forme de réalisation de la présente invention. La fig. 12 montre un schéma de caractéristiques permettant d'expliquer des exemples typiques respectifs d'impulsions de type soliton brillant et d'impulsions de type soliton sombre. Première forme de réalisation En se référant à la fig. 1, on décrit maintenant une forme de réalisation de l'émetteur optique selon la présente inven- tion. La référence 1 désigne un générateur d'ondes lumineuses de type soliton brillant multiplexées par division dans le temps, 2 est un laser de type OC (onde continue), 3 une porte optique de type OU exclusif et 4 un modulateur de phase optique. Le générateur d'ondes lumineuses de type soliton brillant multiplexées par division dans le temps 1 est composé d'une source de lumière impulsionnelle de type soliton 101, d'un amplificateur optique 102, d'un coupleur optique 103 pour diviser en quatre un train d'impulsions, de lignes optiques à retard 104, 105, 106 et 107, de modulateurs d'intensité optique 108, 109, 110 et 111, d'un coupleur optique 112 et 11 2715524 d'un amplificateur optique 113 comprenant un filtre optique passe-bande pour éliminer le bruit. La source de lumière impulsionnelle de type soliton 101 pro- duit un train d'impulsions de type soliton qui présente une longueur d'onde de 1561 nm, une vitesse de répétition de Gb/s et une largeur d'impulsion de 10 ps. Le train d'impul- sions de type soliton est amplifié par l'amplificateur optique 102, et il divisé par quatre à l'aide du coupleur optique 103. Les trains d'impulsions ainsi divisés sont retardés de 0 ps, 25 ps, 50 ps et 75 ps par les lignes optiques à retard 104, 105, 106 et, respectivement 107, et les trains d'impulsions ainsi retardés sont soumis à une modulation numérique par les modulateurs d'intensité optique 108, 109, 110 et 111. Les quatre trains d'impulsions divisés sont polarisés de manière égale sous la commande d'organes de commande de polarisation 128a, 128b, 128c et 128d prévus à des étages précédents les modulateurs d'intensité optique 108, 109, 110 et, respectivement 111. Les ondes lumineuses des quatre systèmes sont combinées par le coupleur optique 112 pour donner une onde lumineuse de type soliton brillant multiplexée par quatre et qui est amplifiée par l'amplifica- teur optique 113. L'onde lumineuse de type soliton brillant multiplexée par division dans le temps est appliquée à une entrée P1 de la porte optique de type OU exclusif 3, et la lumière de sortie du laser OC 2 qui présente une longueur d'onde de 1558 nm est appliquée à une entrée P2. La lumière du laser OC est conver- tie en un signal OU exclusif des deux signaux optiques d'entrée, c'est-à-dire en une onde lumineuse à état passant- non passant inversé du soliton brillant, qui est amené à sortir par une sortie P3. 12 2715524 La fig. 2 montre un exemple de la porte optique de type OU exclusif 3 formé par une fibre optique non linéaire (un interféromètre de Sagnac). La porte optique de type OU exclusif 3 est composée d'un amplificateur optique 114, d'or- ganes de commande de polarisation 115 et 119, de coupleurs optiques 117, 120 et 121, d'isolateurs optiques 116, 122 et 124, d'un filtre optique passe-bande 123 et d'une fibre opti- que non linéaire 118. Le rapport de séparation du coupleur optique 120 est de 1:1. Une onde lumineuse de type soliton brillant multiplexée par division dans le temps de 20 Gb/s est introduite par l'intermédiaire de l'entrée P1 et sa puissance moyenne est amplifiée par l'amplificateur optique 114 Jusqu'à 13 dBm environ, et l'onde lumineuse amplifiée est introduite dans la fibre optique non linéaire 118 par l'intermédiaire de l'organe de commande de polarisation 115, de l'isolateur optique 116 et du coupleur optique 117. La fibre optique 118 est une fibre optique à mode unique décalé par dispersion, dans laquelle la dispersion des longueurs d'onde est réduite à pratiquement zéro au voisinage d'une longueur d'onde de 1558 nm, la fibre optique ayant une lon- gueur d'environ 10 km. Par ailleurs, l'onde lumineuse du laser OC est appliquée par l'entrée P2, et elle est guidée dans la fibre optique 118 par l'intermédiaire de l'isolateur optique 122, du coupleur optique 121 et du coupleur optique 120. Les deux ondes lumineuses de sortie du coupleur optique 121 sont maintenues dans le même état de polarisation sous la commande de l'organe de commande de polarisation 119. Lors- qu'aucune onde lumineuse n'est introduite par l'intermédiaire de l'entrée P1, les ondes lumineuses optiques, dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, se trouvant dans la fibre optique 118 reviennent à l'entrée P2 et sont amenées à sortir par une sortie P3 par l'intermédiaire du coupleur optique 121, du filtre passe-bande optique 123 et de l'isolateur optique 124. Lorsque l'onde lumineuse de type soliton brillant est appli- 13 2715524 quée par l'entrée P1 dans le même état de polarisation que l'onde lumineuse du laser OC, leurs indices de réfraction changent en accord avec leur intensité optique du fait de l'effet de Kerr de la fibre optique 118, et il en résulte que seule l'onde lumineuse du laser OC qui se propage à travers la fibre optique 118 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre est modulée en phase par une modulation de phase croisée en accord avec l'intensité de l'onde lumineuse de type soliton brillant. Lorsque le changement de phase produit par la modulation entre phases est réglé à une valeur de à la puissance crête de l'onde lumineuse de type soliton brillant, l'onde lumineuse du laser OC introduite par l'en- trée P2 est entièrement délivrée à la sortie P3b au temps correspondant à la puissance crête de l'onde lumineuse de type soliton brillant, et le signal de sortie en P3b est une onde lumineuse d'intensité ou à état passant-non passant inversé de l'onde lumineuse de type soliton brillant avec un creux dans l'onde lumineuse du laser OC (soliton sombre). Ainsi, l'onde lumineuse à la sortie P3a est le signal OU exclusif de l'onde lumineuse de type soliton brillant et de l'onde lumineuse du laser OC, alors que le signal de sortie en P3b est un signal de sortie ET des deux ondes lumineuses d'entrée. L'onde lumineuse de type soliton sombre est modulée par le modulateur de phase optique 4 qui est entrainé à 20 Gb/s et par lequel la phase est décalée de au centre du creux de l'onde lumineuse de type soliton sombre. On obtient ainsi une onde lumineuse pour une transmission de type soliton sombre. La fig. 6 montre comment est produite l'onde lumineuse de type soliton sombre. La fig. 6a est le signal optique de sortie du générateur 1 d'ondes lumineuses de type soliton brillant se multiplexant par division dans le temps; la fig. 14 2715524 2b est l'onde lumineuse du laser OC en vue de son incidence sur la porte optique de type OU exclusif 3; la fig. 6c est l'onde lumineuse provenant de la sortie P3 de la porte optique de type OU exclusif 3, et la fig. 6d est l'onde lumineuse de type soliton sombre sortant du modulateur de phase optique 4. Etant donné que l'intensité optique de l'onde lumineuse de type soliton sombre n'a pas toujours besoin d'être égale à zéro en son centre, il est également possible de légèrement réduire le signal de sortie de l'amplificateur optique 114 pour produire une onde lumineuse dont l'intensité optique n'atteint pas zéro en son centre. Dans ce cas, le décalage de phase formé par le modulateur de phase optique 4 n'a pas besoin d'être réglé à une valeur inférieure à,-r. En contrôlant l'organe de commande de polarisation 119 se trouvant dans la fibre optique non linéaire ou le miroir à boucle (fig. 2) pour faire que les plans de polarisation des deux signaux de sortie du coupleur optique 120 à 3-dB se croisent respectivement à angle droit, les signaux de sortie en P3a et P3b de la porte optique de type OU exclusif 3 peuvent être inversés par rapport à ceux ci-dessus. Ainsi, une onde lumineuse de type soliton sombre d'intensité ou à état passant-non passant inversé de l'onde lumineuse de type soliton brillant peut être délivrée à la sortie P3b- Dans cette forme de réalisation, la porte optique de type OU exclusif 3 utilise la fibre optique décalée en dispersion en tant que fibre optique dans le miroir à boucle optique non linéaire (un interféromètre de Sagnac), mais la fibre optique peut être remplacée par une fibre optique ayant deux fibres de maintien de polarisation de même longueur reliées en présentant leurs axes principaux se coupant de manière perpendiculaire. Dans ce cas, en lançant la longueur d'onde 2715524 de type soliton approprié dans la fibre optique à 45 des axes principaux des fibres de maintien de polarisation, on peut obtenir l'onde lumineuse d'intensité ou à état passant- non passant inversé de l'onde lumineuse de type soliton bril- lant quel que soit l'état de polarisation de l'onde lumineuse du laser OC. La fig. 3 montre un autre exemple de la porte optique de type OU exclusif 3 qui utilise un phénomène de saturation à gain croisé d'un amplificateur optique à semi-conducteurs, o le gain d'une longueur d'onde donné est modulé en accord avec l'intensité optique de l'autre longueur d'onde. Comme on le voit à la fig. 3, l'onde lumineuse du laser OC et l'onde lumineuse de type soliton brillant (agissant en tant qu'onde lumineuse de pompage) sont appliquées, par l'intermédiaire d'un coupleur optique 117a, à un amplificateur optique à semi- conducteurs 129, et seule la composante de l'onde lumineuse du laser OC est amenée à traverser le filtre passe-bande optique 123a à partir duquel on peut obtenir la même onde lumineuse de type soliton sombre que dans ce qui précède. La fig. 4 montre un autre exemple de la porte optique de type OU exclusif 3, dans lequel des fibres optiques non linéaires 130 et 131 de même longueur d'onde forment un interféromètre de Mach-Zehnder. L'onde lumineuse du laser OCest introduite par l'intermédiaire d'un organe de commande de polarisation 119a, et l'onde lumineuse de type soliton brillant (agissant comme onde lumineuse de pompage) est appliquée, par l'intermédiaire d'un amplificateur optique 114a, d'un organe de commande de polarisation 115a et d'un coupleur optique 117b, à l'interféromètre à partir duquel on peut obtenir l'onde lumineuse de type soliton sombre comme dans ce qui précède. 16 2715524 Dans la fibre optique, le plan de l'onde lumineuse du signal tourne proportionnellement à l'intensité de la lumière de pompage en accord avec l'effet Kerr optique. En utilisant ce phénomène, on peut également employer, en tant que porte optique de type OU exclusif 3, un obturateur optique de Kerr tel que celui représenté à la fig. 5. Le plan de polarisation de l'onde lumineuse de type soliton brillant, qui est intro- duite en tant que lumière de pompage par l'intermédiaire d'un amplificateur optique 114b, d'un organe de commande de polarisation 115b et d'un coupleur optique 117c, est maintenu en accord avec l'axe principal d'une fibre optique formée par deux fibres de maintien de polarisation 125 et 126 de même longueur et reliés entre elles avec leurs axes principaux se coupant de manière perpendiculaire. Dans ce cas, lorsque l'onde lumineuse du laser OC est appliquée à la fibre optique à 45' par rapport à son axe principal par l'intermédiaire d'un organe de commande de polarisation 119b, le plan de polarisation de l'onde lumineuse du laser OC tourne en accord avec l'intensité optique de l'onde lumineuse de type soliton brillant. Ainsi, en ne prélevant, à l'extrémité de sortie de la fibre optique, que l'onde lumineuse du laser OC modulée dans un filtre passe-bande optique 123c et en la faisant entrer dans un polarisateur 127 ayant son plan de polarisa- tion maintenu en accord avec le plan de polarisation de l'onde lumineuse d'entrée du laser OC, il est possible d'obte- nir, à la sortie du polarisateur, l'onde lumineuse sombre à état passantnon passant inversé de l'onde lumineuse de type soliton brillant. Selon cette forme de réalisation, l'onde lumineuse de type soliton brillant multiplexée transmise sous la forme de l'onde lumineuse de type soliton sombre peut être démulti- plexée, à l'extrémité de réception, pour donner l'onde lumineuse d'origine en vue de sa réception. Dans ce cas, l'onde lumineuse de type soliton sombre transmise peut être 17 2715524 traitée avec une réduction de la densité des impulsions optiques. Ceci permet de faciliter la réduction de l'influen- ce de l'instabilité de synchronisation contenue dans l'onde lumineuse transmise, ce qui s'exerce sur le taux d'erreur de code. Deuxième forme de réalisation La fig. 7 illustre une forme de réalisation du récepteur optique selon la présente invention. Ce récepteur comprend une porte optique de type OU exclusif 200, un laser OC 201, un coupleur optique 202, un élément de réception de lumière 203, un filtre à bande passante étroite 204, un diviseur de fréquence 205, un démultiplexeur optique 206 et des récep- teurs optiques 207, 208, 209 et 210. Une onde lumineuse de type soliton sombre de 20 Gb/s multiplexée par quatre par division dans le temps et le signal de sortie du laser OC 201 sont introduits dans la porte optique de type OU exclusif , de sorte que l'onde lumineuse du laser OC est convertie en une onde lumineuse de type soliton brillant multiplexée par division dans le temps à état passant-non passant inver- sé. L'onde lumineuse multiplexée par division dans le temps est séparée en deux voies par le coupleur optique 202. L'onde lumineuse de la première voie est convertie par l'élément de réception de lumière 203 en un signal électrique qui est appliqué au filtre à bande passante étroite 204 dans lequel sa composante de fréquence d'horloge à 20 Gb/s est extraite. La composante ainsi extraite est convertie par le diviseur de fréquence 205 à la fréquence d'horloge de 5 Gb/s d'origine. L'onde lumineuse de l'autre voie et le signal d'horloge à 5 Gb/s sont appliqués au démultiplexeur optique 206 dans lequel ils sont démultiplexés pour donner quatre ondes lumineuses de type soliton brillant à 5 Gb/s, et ils sont appliqués aux récepteurs optiques 207, 208, 209 et 210 pour une reconstruc- tion des données. Le démultiplexeur optique 206 peut être mis 18 2715524 en oeuvre en formant une porte optique de largeur égale à 25 ps qui est synchronisée avec le signal d'origine non-multi- plexé par l'utilisation de quatre modulateurs optiques du type à électroabsorption. Le démultiplexage optique peut également être effectué par l'utilisation d'une opération ET optique du miroir à boucle optique non linéaire représenté à la fig. 2. Troisième forme de réalisation La fig. 8 illustre un autre mode de réalisation du récepteur optique selon la présente invention. Dans la forme de réali- sation de la fig. 7, l'onde lumineuse de type soliton sombre est convertie en une onde lumineuse de type soliton brillant, suivi par un démultiplexage à l'aide du démultiplexeur optique 206. Dans cette forme de réalisation, cependant, la conversion de l'onde lumineuse de type soliton sombre en une onde lumineuse de type soliton brillant ainsi que son démultiplexage optique ont lieu en même temps. L'onde lumineuse de type soliton sombre multiplexée par division dans le temps est appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur optique 102a au coupleur optique 202 à partir duquel il est divisé en deux voies. L'onde lumineuse selon la première voie est convertie par l'élément de réception de lumière 203 en un signal électrique qui est appliqué au filtre à bande passante étroite 204 pour extraire la compo- sante de fréquence d'horloge à 20 Gb/s, laquelle est conver- tie par le diviseur de fréquence 205 pour donner le signal de fréquence d'horloge d'origine, et ce signal de fréquence d'horloge est amplifié par un amplificateur à bande étroite 211. L'onde lumineuse de l'autre voie est appliquée à quatre modulateurs optiques de type à électro-absorption 216, 217, 218 et 219. Ces modulateurs optiques sont commandés par des tensions sinusoïdales de la fréquence d'horloge de 5 Gb/s 19 2715524 mentionnés ci-dessus et qui sont retardés par des circuits de retard à micro-ondes 212, 213, 214 et 215 de sorte qu'ils sont synchronisés par l'onde lumineuse non-multiplexée d'origine, et de sorte que les modulateurs optiques forment chacun, avec une période de 100 ps, une porte optique présentant sensiblement la même largeur que celle de l'im- pulsion de l'onde lumineuse de type soliton brillant. Dans le cas du passage de l'onde lumineuse multiplexée à travers le modulateur optique, le niveau de lumière correspondant à la porte optique est amené à sortir intact à une partie de l'onde lumineuse d'amplitude fixe o aucune impulsion sombre n'est contenue, de sorte qu'est formée une impulsion bril- lante. Cependant, à la partie o est contenue une impulsion sombre, si la forme d'onde de la porte est un état passant- non passant inversé de l'impulsion sombre, alors aucun signal de sortie n'est formé. Dans les trois autres séquences opti- ques, aucun signal n'est amené à sortir car les modulateurs optiques sont à l'état non passant. Ainsi, le signal de sortie de chaque modulateur optique est une impulsion à l'état passant-non passant inversé par rapport à l'impulsion sombre multiplexée et il est démultiplexé sous la forme de l'onde lumineuse de type soliton brillant d'origine. Les ondes lumineuses de type soliton brillant à 5 Gb/s des quatre voies sont amplifiées par des amplificateurs optiques 220, 221, 222 et 223 et sont appliquées aux récepteurs optiques 207, 208, 209 et 210 pour une régénération des données. * Quatrième forme de réalisation La fig. 9 illustre encore une autre forme de réalisation du récepteur optique selon la présente invention. Cette forme de réalisation diffère de la troisième forme de réalisation en ce que des absorbeurs saturables 224, 225, 226 et 227 sont reliés aux sorties des modulateurs optiques 216, 217, 218 et respectivement 219. Dans la troisième forme de réalisation, à 2715524 la partie o est présente l'impulsion sombre, la forme d'onde de la porte est réglée à une forme d'onde à l'état passant- non passant inversé de l'impulsion sombre pour rendre le signal de sortie égal à zéro, mais lorsque l'impulsion sombre comprend une instabilité de base de temps ou lorsque la forme d'onde de la porte ne correspond pas de manière exacte à la forme d'onde de l'impulsion sombre, une composante d'erreur résiduelle est amenée à sortir. Dans cette forme de réalisa- tion, cette composante d'erreur résiduelle est éliminée par les absorbeurs saturables 224, 225, 226 et 227 dont les coefficients d'absorption diminuent lorsqu'augmente l'inten- sité optique. Ceci évite des erreurs résultant de l'instabi- lité de synchronisation et augmente le rapport d'extinction de l'onde lumineuse. Cinquième forme de réalisation La fig. 11 illustre une forme de réalisation du système de communication optique selon la présente invention. La référence 5 désigne un émetteur optique de type soliton sombre multiplexé par a, 6 un récepteur optique de type soliton sombre multiplexé par a, et 7 un milieu de transmis- sion optique formé par des fibres optiques de transmission et des répétiteurs formant des amplificateurs optiques qui compensent des pertes produites par les fibres optiques. Dans cette forme de réalisation, la vitesse de transmission avant multiplexage est de 5 Gb/s et le facteur n de multiplexage est de 4. L'émetteur optique 5 de type soliton sombre multiplexé par quatre et le récepteur 6 de type soliton sombre multiplexé par quatre sont mis en oeuvre par l'émetteur optique (premiè- re forme de réalisation) et par le récepteur optique (quatrième forme de réalisation) de la présente invention décrite précédemment. La longueur totale de la fibre de 21 2715524 transmission optique 8 dans la ligne de transmission optique 7 est d'environ 9 000 km, et la dispersion des longueurs d'onde moyenne est réglée à une valeur de -0,05 ps/km/nm en terme de valeur de dispersion normale. Au total, on utilise 300 répétiteurs formant amplificateurs optiques et utilisant des fibres dopées à l'erbium, et ils sont chacun montés sur chaque intervalle de 30 km ou environ afin de compenser les pertes produites par les fibres optiques respectives. La largeur d'impulsion de l'impulsion sombre pour la transmis- sion est réglée à 10 ps et, de manière que la puissance optique de sortie moyenne dans chaque section de répétiteur puisse satisfaire la condition de type soliton, la puissance optique de sortie moyenne de chaque répétiteur formant ampli- ficateur optique est réglée à une valeur de 3 dBm. La valeur moyenne de l'instabilité de synchronisation de l'onde lumineu- se de type soliton sombre après transmission sur 9 000 km est de 4,8 ps. Si celle-ci est maintenue intacte, on ne peut pas obtenir une réception ne présentant pas d'erreur. Cependant, cette forme de réalisation utilise un récepteur ne présentant presque pas d'influence d'instabilité de synchronisation, et il permet ainsi un fonctionnement de réception avec un taux d'erreur en dessous de 10-9. Comme décrit ci-dessus en détail, la présente invention permet la mise en oeuvre d'un émetteur et d'un récepteur optiques de type soliton sombre, ainsi que d'un système optique de communication les utilisant et qui est sensible- ment exempt des limitations provoquées par l'instabilité de synchronisation. En outre, étant donné qu'il est possible d'utiliser une ligne de transmission optique de structure simple formée par une combinaison de fibres optiques et d'amplificateurs optiques, il est possible de réaliser une communication optique à longue distance et très grande vitesse et qui soit fiable. Le système conforme à cette invention présente ainsi une efficacité remarquable dans la 22 2715524 réalisation pratique d'un système de transmission de type soliton. 23 2715524 REVENDICATIONS 1 - Système de communication optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une ligne de transmission à fibres optiques; un émetteur optique pour produire et transmettre vers ladite ligne de transmission à fibres optiques une onde lumineuse à état passant-non passant inversé portant des informations numériques par des impulsions optiques de remise à zéro, ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé présentant un décalage de phase inférieur àît à la synchro- nisation minimum de son intensité optique; un récepteur optique pour recevoir ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé provenant de ladite ligne de transmission à fibres optiques; et un ensemble de répétiteurs formant amplificateurs optiques prévus à des intervallles appropriés sur la ligne de trans- mission à fibres optiques afin de compenser une perte de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé dans la ligne de transmission à fibres optiques; ladite ligne de transmission à fibres optiques ayant, à la longueur d'onde de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé, une valeur moyenne négative de la dispersion des longueurs d'onde sur toute la longueur de ladite ligne de transmission à fibres optiques, la valeur moyenne de la dispersion des longueurs d'onde desdits répétiteurs formant amplificateurs optiques de transmission présentant des valeurs telles qu'un effet optique non linéaire et un effet de dispersion des longueurs d'onde, qui sont exercés sur 24 2715524 ladite onde lumineuse de transmission, sont mutuellement équilibrés. 2 Système de communication optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une ligne de transmission à fibres optiques; un émetteur optique pour produire et transmettre, vers ladite ligne de transmission à fibres optiques, une onde lumineuse à état passant-non passant inversé d'ondes lumineuses multi- plexées par n (l > 1) à division dans le temps, portant chacune des informations numériques par des impulsions opti- ques de remise à zéro, ladite onde lumineuse à état passant- non passant inversé présentant un décalage de phase inférieur àlI à la synchronisation minimum de son intensité optique; un récepteur optique pour recevoir ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé provenant de ladite ligne de transmission à fibres optiques, ce récepteur optique compre- nant un moyen formant diviseur de fréquence pour inverser les états passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé reçue afin d'obtenir une onde lumineuse inversée et pour diviser la fréquence de ladite onde lumineuse inversée afin d'obtenir des ondes lumineuses respectives non démultiplexées d'origine, et I moyens formant récepteurs optiques pour recevoir les ondes lumineuses respectives non démultiplexées d'origine afin d'obtenir a trains d'impulsions optiques de remise à zéro; et un ensemble de répétiteurs formant amplificateurs optiques et prévus à des intervalles appropriés sur ladite ligne de trans- mission à fibres optiques pour compenser une perte de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé dans ladite ligne de transmission à fibres optiques; 2715524 ladite ligne de transmission à fibres optiques ayant, à la longueur d'onde de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé, une valeur moyenne négative de la dispersion des longueurs d'onde sur toute la longueur de ladite ligne de transmission à fibres optiques, la valeur moyenne de la dispersion des longueurs d'onde desdits répétiteurs formant amplificateurs optiques de transmission présentant des valeurs telles qu'un effet optique non linéaire et un effet de dispersion des longueurs d'onde, qui sont exercés sur ladite onde lumineuse de transmission, sont mutuellement équilibrés. 3 - Emetteur optique, caractérisé par: des moyens de génération d'ondes lumineuses pour produire une onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens de génération d'ondes lumineuses d'amplitude constante pour produire une onde lumineuse d'amplitude constante; des moyens formant porte optique pour recevoir les signaux de sortie desdits moyens générateurs d'ondes lumineuses et desdits moyens générateurs d'ondes lumineuses d'amplitude constante, et pour convertir ladite onde lumineuse d'ampli- tude constante en une onde lumineuse à état passant-non passant inversé de ladite onde lumineuse, et lesdits moyens formant porte optique ayant comme fonction de délivrer le OU exclusif de leurs deux signaux d'entrée; et des moyens de modulation de phase pour recevoir le signal de sortie desdits moyens formant porte optique et pour appli- quer, en tant que condition de type soliton sombre, un déca- lage de phase inférieur àr à la phase optique de ladite onde 26 2715524 lumineuse inversée au moment o son intensité optique devient minimum. 4 Emetteur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro dans lesdits moyens de génération d'onde lumineuse sont produites par le multiplexage optique par division dans le temps optique d'un ensemble d'ondes lumineuses. - Récepteur optique, caractérisé par: une borne d'entrée pour recevoir une onde lumineuse à état passant-non passant inversé d'une onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens générateurs d'ondes lumineuses d'amplitude constante pour produire une onde lumineuse d'amplitude constante; des moyens formant porte optique pour recevoir l'onde lumi- neuse à état passant-non passant inversé et le signal de sortie desdits moyens générateurs d'ondes lumineuses d'ampli- tude constante et pour convertir ladite onde lumineuse d'amplitude constante en une onde lumineuse ayant inversé l'état passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro, lesdits moyens formant porte optique présentant une fonction consistant à délivrer le OU exclusif de leurs deux signaux d'entrée; et des récepteurs optiques pour convertir en un signal électri- que le signal de sortie desdits moyens formant porte optique. 27 2715524 6 - Récepteur optique, caractérisé par: une borne d'entrée pour recevoir une onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens générateurs d'ondes lumineuses d'amplitude constante pour produire une onde lumineuse d'amplitude constante; des moyens formant porte optique pour recevoir ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et le signal de sortie des moyens générateurs d'ondes lumineuses d'amplitude constante et pour convertir ladite onde lumineuse d'amplitude constante en une onde lumineuse multiplexée par division dans le temps ayant inversé l'état passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro, lesdits moyens formant porte optique présentant la fonction consistant à délivrer le OU exclusif de leurs deux signaux d'entrée; des moyens de division de fréquence pour diviser la fréquence de ladite onde lumineuse multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro, sortant desdits moyens formant porte optique pour donner un signal électrique d'une fréquence d'horloge qui est la même que celle avant le multiplexage de ladite onde lumineuse; un démultiplexeur optique pour recevoir ladite onde lumineuse multiplexée par division dans le temps et portant des infor- 28 2715524 mations numériques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro, sortant desdits moyens à porte optique, et ledit signal électrique de ladite fréquence d'horloge provenant deadits moyens diviseurs de fréquence et pour multiplexer à partir de ceux-ci des ondes lumineuses synchronisées auxdites ondes lumineuses de remise à zéro d'origine avant leur multiplexage; et des récepteurs optiques prévus chacun pour convertir en un signal électrique lesdits ondes lumineuses portant des infor- mations numériques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro fournies par ledit démultiplexeur optique. 7 - Récepteur optique, caractérisé par: une borne d'entrée pour recevoir une onde lumineuse à état passant-non passant inversé d'une onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens de division de fréquence pour diviser la fréquence de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé en un signal électrique d'une fréquence d'horloge; un modulateur optique pour moduler ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé à l'aide du signal électri- que de ladite fréquence d'horloge provenant desdits moyens de division de fréquence pour obtenir une onde lumineuse ayant inversé l'état passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; et des récepteurs optiques pour convertir en un signal électri- que ladite onde lumineuse portant des informations numériques 29 2715524 ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro four- nies par ledit modulateur optique. 8 - Récepteur optique, caractérisé par: une borne d'entrée pour recevoir une onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens de division de fréquence pour diviser la fréquence de ladite onde lumineuse à état passant-non passant multi- plexée par division dans le temps afin d'obtenir des signaux électriques de fréquence d'horloge qui est la même que celle avant multiplexage de ladite onde lumineuse à état passant- non passant inversé; un ensemble de modulateurs optiques pour moduler ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps à l'aide de signaux électriques provenant desdits moyens de division de fréquence afin d'ob- tenir des ondes lumineuses ayant inversé l'état passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et présentant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro avant multiplexage; et des récepteurs optiques pour convertir en un signal électri- que ladite onde lumineuse portant des informations numériques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro fournies par ledit modulateur optique. 9 - Récepteur optique, caractérisé par: 2715524 une borne d'entrée pour recevoir une onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro; des moyens de division de fréquence pour diviser la fréquence de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps afin d'obtenir des signaux électriques de fréquence d'horloge qui est la même que celle avant multiplexage de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé; un ensemble de modulateurs optiques pour moduler ladite onde lumineuse à état passant- non passant inversé multiplexée par division dans le temps à l'aide desdits signaux électriques de la fréquence d'horloge provenant desdits moyens de divi- sion de fréquence afin d'obtenir des ondes lumineuses ayant inversé l'état passant-non passant de ladite onde lumineuse à état passant-non passant inversé multiplexée par division dans le temps et portant des informations numériques ajoutées à des impulsions optiques de remise à zéro avant multiplexa- ge; des moyens d'absorption présentant une caractéristique d'absorption saturable afin d'absorber une composante d'erreur résiduelle des ondes lumineuses portant des infor- mations numériques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro fournies par chacun desdits modulateurs optiques; et des récepteurs optiques pour convertir en signaux électriques ladite onde lumineuse portant des informations optiques ajoutées auxdites impulsions optiques de remise à zéro. 31 2715524 - Emetteur optique selon la revendication 3 ou 4 ou récepteur optique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens formant porte optique sont consti- tués par un miroir à boucle en fibres optiques non linéaire. 11 - Emetteur optique selon la revendication 3 ou 4 ou récepteur optique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens formant porte optique sont consti- tués par un obturateur de Kerr à fibres optiques non linéaire. 12 - Emetteur optique selon la revendication 3 ou 4 ou récepteur optique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens formant porte optique sont consti- tués par un interféromètre de Mach-Zehnder non linéaire. 13 - Emetteur optique selon la revendication 3 ou 4 ou récepteur optique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens formant porte optique sont consti- tués par un amplificateur optique à semi-conducteurs.