Brevet FR2718588A1 — publié le 19951013

DisDOsitif d'éaalisation. en fonction de la longueur d'onde. d'un gain appliqué s un signal optique La présente invention concerne un dispositif d'égalisation, en fonction de la longueur d'onde, d'un gain appliqué & un signal optique. On entend par égalisation de gain en fonction de la longueur d'onde la compensation de différences de gain en fonction de la longueur d'onde, ces différences pouvant être celles apparaissant lors du traitement d'un signal optique par un composant optique (particulièrement un amplificateur optique) amplifiant différemment les différentes longueurs d'onde présentes dans le signal qui lui est appliqué, ou celles apparaissant après multiplexage en longueur d'onde de différents signaux optiques issus de différents composants optiques (particulièrement des lasers) procurant chacun un gain à une longueur d'onde déterminée, mais avec une différence de gain entre ces composants. La présente invention est notamment applicable & une liaison de transmission optique sur laquelle on utilise, en vue d'accroître la capacité de transmission, un multiplexage en longueur d'onde, et qui inclut en outre des amplificateurs optiques en tant que répéteurs disposés à intervalles réguliers sur cette liaison. Dans une telle application un problème se pose en l'absence d'égalisation du gain de ces amplificateurs optiques. En effet, si la liaison est dimensionnée de façon à ce que le gain à la longueur d'onde, noté Xo, pour laquelle la caractéristique de gain de ces amplificateurs passe par un maximum, compense exactement l'affaiblissement entre deux amplificateurs disposés de façon consécutive sur la liaison, le gain à une longueur d'onde, notée X1, différente de Xo, ne compensera pas complètement cet affaiblissement, et, au bout d'un certain nombre d'amplificateurs traversés, le niveau du signal & cette longueur d'onde X1 pourra ainsi ne plus être suffisant pour assurer une réception correcte. Il est donc nécessaire d'assurer une égalisation du gain de chacun de ces amplificateurs. Il est connu, de la demande de brevet WO 93/07 664, de réaliser une telle égalisation de gain par alignement de ce gain sur ses valeurs les plus faibles en utilisant un filtre optique recevant le signal issu d'un amplificateur optique dont le gain est & égaliser et le retransmettant avec une atténuation fonction de la longueur d'onde. Une telle façon de faire présente notamment un inconvénient, qui est la difficulté de réaliser, avec une très grande précision, un filtre optique dont la caractéristique permette de compenser très exactement celle de l'amplificateur optique dont le gain est & égaliser. La présente invention a pour objet un dispositif d'égalisation de gain basé sur un principe différent, et permettant notamment d'éviter cet inconvénient. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif d'égalisation, en fonction de la longueur d'onde, d'un gain appliqué a un signal optique, ce dispositif étant essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens, dits d'aiguillage, pour aiguiller d'une part un signal optique reçu sur une voie dite d'entrée de ces moyens d'aiguillage et constitué, ou non, par le signal optique dont le gain est & égaliser, suivant le lieu d'application dudit gain par rapport à ce dispositif, vers une voie dite d'équilibrage incluant des moyens de réflexion sélectifs en longueur d'onde permettant de compenser des différences de gain en fonction de la longueur d'onde, et pour aiguiller d'autre part le signal optique issu de cette voie d'équilibrage vers une voie dite de sortie constituant la sortie de ce dispositif. Le dispositif suivant l'invention permet en outre de réaliser une égalisation de gain par alignement de ce gain sur des valeurs supérieures à ses valeurs les plus faibles, que ne permet pas d'obtenir la solution rappelée plus haut au titre de l'art antérieur, et qui autorise, dans l'application précitée & une liaison optique à répéteurs à amplificateurs optiques, des espacements plus grands entre répéteurs sur la liaison. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront & la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation de la présente invention, faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre un premier exemple de réalisation d'un dispositif suivant la présente invention, - la figure 2 est un diagramme destiné & illustrer le principe sur lequel est basé ce premier exemple de réalisation, - la figure 3 illustre un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif suivant la présente invention. Le dispositif illustré sur la figure 1 est & titre d'exemple destiné à compenser les différences de gain apparaissant lors du traitement d'un signal optique, noté s, dans lequel sont présentes n longueurs d'onde, notées X1 à Xn, par un amplificateur optique. Ce dispositif comporte des moyens dits d'aiguillage, ou circulateur, notés C, destinés à aiguiller d'une part un signal optique reçu sur une voie dite d'entrée de ces moyens d'aiguillage, connectée à un accès repéré 1 de ces moyens d'aiguillage, vers une voie dite d'équilibrage connectée à un accès repéré 2 de ces moyens d'aiguillage, et à aiguiller d'autre part le signal issu de cette voie d'équilibrage vers une voie dite de sortie, connectée à un accès repéré 3 de ces moyens d'aiguillage. Le signal optique à amplifier s est en l'occurrence reçu sur ladite voie d'entrée, la voie d'équilibrage inclut en l'occurrence l'amplificateur optique, noté A, et le signal optique amplifié, avec un gain égalisé, noté S, est en l'occurrence obtenu sur ladite voie de sortie. L'amplificateur optique A étant alors du type dit à double passage, l'égalisation de gain se fait par alignement non pas sur les valeurs de gain les plus faibles de cet amplificateur, (en considérant ici comme gain celui dû à un simple passage) mais sur des valeurs au moins égales au double (s'agissant de gain exprimé en dB) de ces valeurs les plus faibles, (le cas dé valeurs de gain supérieures au double de ces valeurs les plus faibles étant explicité ultérieurement). Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1, la voie d'équilibrage comporte une fibre optique amplificatrice dite d'équilibrage, et un ensemble de filtres optiques réflecteurs, notés R1 à Rn, sélectifs chacun pour une des longueurs d'onde X1 & Xn, et situés, sur cette fibre optique amplificatrice d'équilibrage, & des emplacements différents permettant de compenser les différences de gain de l'amplificateur A & ces différentes longueurs d'onde. A titre d'exemple l'amplificateur optique A est un amplificateur & fibre, ayant une certaine longueur, correspondant au gain dû à un simple passage, notée 1, auquel cas la fibre amplificatrice d'équilibrage peut, ou non, être comprise dans cette longueur 1, suivant que l'égalisation de gain se fait par alignement sur des valeurs égales au double (s'agissant de gain exprimé en dB) des valeurs inférieures de gain (simple-passage) de l'amplificateur A, ou sur des valeurs supérieures au double de ces valeurs inférieures. Un filtre réflecteur noté Rn+l, sélectif pour une longueur d'onde Xn+l, peut en outre, comme illustré en pointillés sur la figure 1, être prévu sur ladite voie d'équilibrage pour réfléchir un signal optique dit de pompe, noté Sp, & la longueur d'onde Xn+l, appliqué & l'amplificateur A et multiplexé avec le signal optique à amplifier s par l'intermédiaire d'un multiplexeur, noté N. La figure 2 illustre la forme de la caractéristique de gain G, dû à un simple passage, d'une fibre amplificatrice en fonction de la longueur L de cette fibre amplificatrice, pour n longueurs d'onde hl à Xn. Le terme fibre amplificatrice est, dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure i, utilisé pour désigner, soit tout ou partie de la fibre formant l'amplificateur optique, soit tout ou partie de l'ensemble comportant la fibre formant l'amplificateur optique et la fibre amplificatrice d'équilibrage, suivant que l'égalisation de gain se fait par alignement sur des valeurs égales au double (s'agissant de gain exprimé en dB) des valeurs inférieures de gain (simplepassage) de l'amplificateur A, ou sur des valeurs supérieures au double de ces valeurs inférieures. On remarque sur cette figure qu'il existe, pour ces n longueurs d'onde, n longueurs de fibre amplificatrice, notées respectivement L1 à Ln, pour lesquelles le gain G a une même valeur, notée Go. On en déduit donc les différents emplacements auxquels devront être situés les différents filtres réflecteurs R1 à Rn pour que le gain de l'amplificateur A soit égalisé & la valeur 2 Go (s'agissant d'un gain Go exprimé en dB) correspondant à un double passage. Dans le cas où la fibre optique amplificatrice d'équilibrage est comprise dans l'amplificateur optique à fibre A, on a ainsi: 1-li = Li avec i compris entre 1 et n, et li désignant l'emplacement du filtre réflecteur Ri sur la fibre formant l'amplificateur optique, cet emplacement étant mesuré par rapport à celle des extrémités de cette fibre qui n'est pas raccordée à l'accès 2 des moyens d'aiguillage. Dans le cas où la fibre amplificatrice d'équilibrage n'est pas comprise dans l'amplificateur & fibre, on a: l+li = Li avec i compris entre 1 et n, et li désignant l'emplacement du filtre réflecteur Ri sur la fibre amplificatrice d'équilibrage, cet emplacement étant mesuré par rapport à celle des extrémités de cette fibre qui est raccordée à l'extrémité, non raccordée à l'accès 2 des moyens d'aiguillage, de la fibre formant l'amplificateur A. On notera que jusqu'à présent, il n'a pas été tenu compte d'éventuelles différences de gain (en l'occurrence gain négatif, ou atténuation) en fonction de la longueur d'onde, prenant naissance à l'intérieur des moyens d'aiguillage 2, mais que Si de telles différences existent, elles devront bien entendu être prises en compte pour déterminer les emplacements des différents filtres réflecteurs Ri. Cette prise en compte se fera simplement en ne considérant plus des longueurs Li correspondant à une même valeur de gain 2 Go (s'agissant d'un gain Go exprimé en dB), mais à des valeurs de gain distinctes, vérifiant une loi inverse de celle, & compenser, de ces moyens d'aiguillage. On notera par ailleurs que le nombre d'accès des moyens d'aiguillage pourrait être choisi supérieur à trois; par exemple, dans le cas où il serait choisi égal à quatre, l'amplificateur optique A et la fibre amplificatrice d'équilibrage pourraient, dans le cas où cette dernière n'est pas comprise dans l'amplificateur, être disposés, non plus, comme sur la figure 1, sur une même voie, mais sur des voies distinctes. Les différents filtres optiques réflecteurs peuvent par exemple être constitués par des réseaux de Bragg inscrits dans la fibre amplificatrice d'équilibrage. Cette incription peut par exemple être basée sur l'effet photoréfractif, et être réalisée par impression holographique transverse autour d'une longueur d'onde de 240 nm, comme décrit par exemple dans le document Electronics Letters, 24 mai 1990, vol 26, n0 11, pp 730-731: wAll-Fibre Narrowband Reflection Gratings At 1500 nm" R. KASHYAP, J.R. MARMITAGE, R. WYATT, S.T. DAVEY, D.L. WILLIAMS. Le dispositif illustré sur la figure 3 est également, à titre d'exemple, destiné à compenser les différences de gain apparaissant lors du traitement d'un signal optique, noté également s, dans lequel sont présentes n longueurs d'onde, notées hl à Xn, par un amplificateur optique. Ce dispositif comporte des moyens d'aiguillage similaires à ceux-de la figure 1, et, dans cet exemple de réalisation, la voie d'équilibrage connectée å l'accès 2 de ces moyens d'aiguillage ne comporte pas de fibre amplificatrice d'équilibrage, mais comporte uniquement n filtres optiques réflecteurs, notés R'1 à R'n, proches, ou confondus spatialement, sélectifs chacun pour l'une des longueurs d'onde Xi & Xn, et procurant chacun une atténuation différente & cette longueur d'onde, afin de compenser les différences de gain de l'amplificateur optique en fonction de la longueur d'onde. L'amplificateur optique, noté également A, et symbolisé à titre d'exemple par un amplificateur optique à fibre, peut ou non être disposé sur la voie d'équilibrage, l'exemple de la figure 3 correspondant plus particulièrement au cas où il est disposé sur cette voie d'équilibrage, auquel cas, cet amplificateur étant du type dit à double passage, l'égalisation de gain se fait par alignement, non pas sur les valeurs de gain les plus faibles de cet amplificateur (en considérant également ici comme gain celui dû à un simple passage), mais sur des valeurs égales au double (s'agissant de gain exprimé en dB) de celles-ci. On notera cependant que dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, il n'est pas possible de réaliser une égalisation par alignement sur des valeurs supérieures au double (s'agissant de gain exprimé en dB) des valeurs de gain inférieures de l'amplificateur. De même que dans le cas de la figure 1, un filtre réflecteur, noté également Ru+1, sélectif pour une longueur d'onde kn+l, peuten outre être prévu sur la voie d'équilibrage pour réfléchir un signal de pompe sp, å la longueur d'onde Xn+l, appliqué à l'amplificateur A et multiplexé avec le signal optique à amplifier s par l'intermédiaire d'un multiplexeur M. Les différents filtres réflecteurs peuvent par exemple être réalisés suivant la technique rappelée plus haut pour le cas de la figure 1, et les valeurs différentes d'atténuation procurées par les filtres R'1 & R'n pourront par exemple être obtenues en prévoyant des longueurs de réseaux différentes. On notera que la précision avec laquelle est réalisée l'égalisation ne dépendant plus de la précision avec laquelle peuvent être réalisés des filtres optiques présentant une fonction de transfert déterminée, mais uniquement, soit de l'emplacement de ces filtres, soit de leur comportement a une longueur d'onde déterminée, une telle précision peut être obtenue de façon beaucoup plus simple que dans la solution rappelée plus haut au titre de l'art antérieur. On notera que dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, les n filtres réflecteurs R'1 à R'n pourraient cependant être remplacés par un filtre réflecteur unique de réponse spectrale adéquate, c'est-à-dire prise telle que les différences de gain de l'amplificateur optique aux différentes longueurs d'onde soient compensées par des atténuations différentes de ce filtre réflecteur à ces longueurs d'onde. On notera par ailleurs que les exemples de réalisation des figures 1 et 3 pourraient être combinés, chacun d'eux permettant de compenser partiellement les différences de gain de l'amplificateur optique en fonction de la longueur d'onde. On notera également que bien que les exemples de réalisation décrits dans ce qui précède correspondent plus particulièrement & l'égalisation de gain d'un amplificateur optique, la présente invention n'est pas limitée à une telle application et peut également être utilisée notamment pour égaliser les gains de signaux optiques issus de lasers fonctionnant à diverses longueurs d'onde. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'égalisation, en fonction de la longueur d'onde, du gain appliqué & un signal optique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens dits d'aiguillage (C), pour aiguiller d'une part un signal optique reçu sur une voie dite d'entrée de ces moyens d'aiguillage, et constitué, ou non, par le signal optique dont le gain est à égaliser, suivant le lieu d'application dudit gain par rapport & ce dispositif, vers une voie dite d'équilibrage incluant des moyens de réflexion sélectifs en longueur d'onde (Ri.. Rn, R'l...R'n) permettant de compenser des différences de gain en fonction de la longueur d'onde, et pour aiguiller d'autre part le signal optique issu de cette voie d'équilibrage vers une voie dite de sortie constituant la sortie de ce dispositif. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite voie d'équilibrage comporte une fibre optique amplificatrice dite d'équilibrage et en ce que lesdits moyens de réflexion sélectifs en longueur d'onde comportent un ensemble de filtres réflecteurs (Ri. . Rn), sélectifs chacun pour une des longueurs d'onde susceptibles de se trouver dans le signal qu'ils reçoivent, et situés, sur cette fibre optique amplificatrice d'équilibrage, & des emplacements différents permettant de compenser des différences de gain & ces différentes longueurs d'onde. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réflexion sélectifs en longueur d'onde comportent un ensemble de filtres réflecteurs (R'1...R'n), sélectifs chacun pour une des longueurs d'onde susceptibles de se trouver dans le signal qu'ils reçoivent et procurant chacun une atténuation déterminée de façon à compenser des différences de gain & ces différentes longueurs d'onde. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites différences de gain en fonction de la longueur d'onde sont celles prenant naissance dans un amplificateur optique (A). 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit amplificateur optique est situé sur ladite voie d'équilibrage. 6/ Dispositif selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que ledit amplificateur optique (A) est un amplificateur optique à fibre et en ce que ladite fibre optique amplificatrice d'équilibrage est comprise dans cet amplificateur optique.