Brevet FR2710479A1 — publié le 19950331

i La présente invention concerne un procédé permettant de moduler un signal de réaction dans un amplificateur optique et, plus particulièrement, un procédé permettant de moduler un signal de réaction dans un amplificateur optique qui emploie une diode laser pouvant amplifier directement la lumière. Les amplificateurs optiques utilisés en pratique amplifient directement la lumière par application d'une lumière d'excitation à une fibre dopée par de l'erbium. Pour ces amplificateurs optiques, il est nécessaire de prévoir un procédé permettant de moduler correctement un signal de réaction (un signal de super- vision, c'est-à-dire de contrôle) même si les caractéristiques de la diode laser se sont détériorées en raison du vieillissement ou de changements de la température. La figure 3 est un schéma fonctionnel montrant un amplificateur optique classique employant une diode laser, qui peut amplifier directement la lumière. Cet amplificateur optique peut servir de répéteur pour un câble sous- marin. Sur la figure 3, le numéro de référence 1 désigne un multiplexeur optique, 2 un filtre de dérivation optique, 3 une photodiode (PD), 4 un dispositif de commande automatique de niveau (ALC), 5 un filtre passebande (BPF), et 6 un circuit de supervision. Le numéro de référence 71 désigne un premier circuit d'attaque, 72 un deuxième circuit d'attaque, 81 une première diode laser, 82 une deuxième diode laser, 9 un coupleur de polarisation, et 10 une fibre dopée par de l'erbium (EDF). Le premier circuit d'attaque 71 et la première diode laser 81 sont ceux utilisés normalement, tandis que le deuxième circuit d'attaque 72 et la deuxième diode laser 83 sont des éléments de réserve. Le premier circuit d'attaque 71 est couplé à la première diode laser 81, laquelle est ellemême couplée au coupleur de polarisation 9. Dans l'amplificateur optique de la figure 3, la fibre dopée par de l'erbium 10 transmet la lumière. Une partie de la lumière est extraite par le filtre de dérivation optique 2 et est convertie en un signal électrique par la photodiode 3. Le dispositif 4 de commande automatique de niveau commande le niveau lumineux de sortie de la diode laser 81, ou 82, via le circuit d'attaque 71, ou 72, de façon que la photodiode 3 produise un signal de sortie constant correspondant à la puissance de sortie de l'amplificateur optique. Le niveau lumineux de sortie de la diode laser 81, 82 est fourni à la fibre dopée par de l'erbium 10 via le coupleur de polarisation 9 et le multiplexeur optique 1, comme indiqué par les flèches. Les figures 5(a) et 5(b) sont des graphes servant à expliquer comment est compensée la détérioration des caractéristiques de la diode laser de l'amplificateur. La figure 5(a) montre la relation existant entre la détérioration des caractéristiques de la diode laser du fait des fluctuations de température et du vieillissement et un courant de polarisation allant à la diode laser sous commande du dispositif 4 de commande automatique de niveau, et la figure 5(b) montre la relation existant entre la détérioration des caractéristiques de la diode laser du fait des fluctuations de température et du vieillissement et la puissance de sortie de l'amplificateur optique excité par la diode laser attaquée par le courant de polarisation commandé par le dispositif 4 de commande automatique de la figure 3. Lorsque les caractéristiques de l'amplificateur optique se sont détériorées du fait du vieillissement ou de changements de température, le dispositif 4 de commande automatique de niveau qui contrôle l'intensité lumineuse présente dans la fibre dopée par de l'erbium 10 via le filtre de dérivation optique 2 et la photodiode 3 ajuste le courant de polarisation qui passe dans la diode laser 81 (82), comme représenté sur la figure 5(a). Ainsi, lorsque les caractéristiques de l'amplificateur optique se sont détériorées au point d'atteindre un niveau de saturation, le courant de polarisation appliqué à la diode laser 81 (82) est augmenté de façon à maintenir la puissance de sortie de l'amplificateur optique à un niveau constant, comme représenté sur la figure 5(b). On revient à la figure 3. Le signal de sortie de la photodiode 3 est également délivré au filtre passe-bande 5, lequel extrait une bande prédéterminée du signal de sortie, afin de produire un signal de contrôle, ou de supervision (SV). Le signal de supervision est envoyé au circuit de supervision 6, afin que soit effectuée une commande prédéterminée. Le circuit de supervision 6 contrôle par exemple l'état d'un répéteur d'un câble sous-marin. Le signal de supervision représentant les résultats du contrôle est transmis à une station, via la modulation de l'amplitude d'un signal principal par un circuit d'attaque (un circuit de superposition) en fonction du signal de supervision SV. On va maintenant expliquer les problèmes qui doivent être résolus par le procédé selon l'invention. Comme expliqué ci-dessus, un signal de réaction (un signal de supervision) venant par exemple d'un répéteur de câble sous-marin est transmis à une station terrestre par modulation de l'amplitude du signal. de réaction et superposition du signal modulé à la lumière d'excitation de façon à moduler l'amplitude d'un signal principal. La figure 4 montre la saturation d'une diode laser d'un amplificateur optique. Comme on peut le voir sur la figure 4, les caractéristiques de sortie de la diode laser 81 (82) se détériorent du fait du vieillissement ou de fluctuations de la température. Si la diode laser se détériore et se sature, la forme d'onde de sortie de la diode se déforme même si on lui applique un grand courant. Si la diode laser se détériore et se sature par suite du vieillissement ou de fluctuations de température, l'amplificateur optique fournira un signal de sortie (amplitude) insuffisant. Dans ce cas, le signal de réaction venant du répéteur du câble sous-marin ne sera pas correctement transmis à la station terrestre. La nécessité de résoudre ce problème existe donc depuis longtemps. C'est donc un but de l'invention de surmonter les inconvénients ci- dessus exposés et de moduler correctement le signal de réaction même si la diode laser est saturée du fait du vieillissement ou de changements de la température. Un autre but de l'invention est de moduler correctement le signal de réaction même si la diode laser est saturée lorsque le courant envoyé à la diode laser a augmenté pour maintenir constante la puissance de sortie de l'amplificateur laser en réponse à la température et à d'autres facteurs. On réalise ces buts, ainsi que d'autres buts, à l'aide d'un procédé de modulation d'un signal de réaction SV obtenu à partir du signal optique amplifié d'un amplificateur optique employant une diode laser LD, qui amplifie directement le signal optique, en ajustant le signal de réaction SV de manière à annuler les caractéristiques de saturation de la diode laser LD. Le procédé de modulation du signal de réaction SV de l'amplificateur optique selon l'invention ajuste le signal de réaction de façon à annuler la détérioration des caractéristiques de la diode laser LD. Ainsi, ce procédé module correctement le signal de réaction même si la diode laser s'est saturée du fait du vieillissement ou de fluctuations de la température. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à permettre une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel représentant un amplificateur optique servant de répéteur qui emploie un procédé de modulation de signal de réaction, ou de réponse, selon l'invention; les figures 2(a) et 2(b) représentent des formes d'onde permettant d'expliquer le procédé de modulation de signal de réaction destiné à l'amplificateur optique, selon l'invention; la figure 3 est un schéma fonctionnel montrant un amplificateur optique classique, employant une diode laser, qui peut amplifier directement la lumière; la figure 4 est un graphe qui explique les caractéristiques de saturation d'une diode laser dans un amplificateur optique; et les figures 5(a) et 5(b) sont des graphes qui expliquent comment on compense la détérioration des caractéristiques de la diode laser de l'amplificateur optique. On notera que des références identiques seront utilisées pour désigner des éléments structurels identiques dans toutes les figures des dessins. La figure 1 est un schéma fonctionnel montrant un amplificateur optique servant de répéteur pour un câble sous-marin, qui emploie le procédé de modulation d'un signal de réaction selon l'invention. Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne un multiplexeur optique, 2 un filtre de dérivation optique, 3 une photodiode (PD), 4 un dispositif de commande automatique de niveau (ALC), 9 un coupleur de polarisation, et 10 une fibre dopée par de l'erbium (EDF). Le numéro de référence 71 désigne un premier circuit d'attaque, 72 un deuxième circuit d'attaque, 101 un premier circuit de superposition, 102 un deuxième circuit de superposition, 81 une première diode laser, 82 une deuxième diode laser, et 100 un circuit de formation de signal de réaction (réponse). Le premier circuit d'attaque 71, le premier circuit de superposition 101 et la première diode laser 81 sont ceux normalement utilisés. Le deuxième circuit d'attaque 72, le deuxième circuit de superposition et la deuxième diode laser 83 sont des éléments de réserve. Sur la figure 1, le filtre passe-bande (BPF) et le circuit de supervision, désignés respectivement par les références 5 et 6 sur la figure 3, ne sont pas représentés. Dans l'amplificateur optique de la figure 1, la fibre 10 dopée par de l'erbium transmet la lumière. Une partie de la lumière est extraite par le filtre de dérivation optique 2 et est convertie en un signal électrique par la photodiode 3. Le dispositif 4 de commande automatique de niveau commande le signal de sortie lumineux de la diode laser 81 (82) passant dans le circuit d'attaque 71 (72) de façon que le signal de sortie de la photodiode 3 correspondant à la puissance de sortie de l'amplificateur optique devienne constant. Le signal lumineux de sortie de la diode laser 81 (82) est fourni à la fibre 10 dopée par de l'erbium via le coupleur de polarisation 9 et le multiplexeur optique 1. Chaque circuit d'attaque 71, 72 est connecté au circuit 100 de formation de signal de réaction afin de fournir à ce dernier une tension de contrôle de courant de polarisation. En fonction de cette tension, le circuit 100 de formation de signal de réaction reconnaît la valeur d'un courant de polarisation passant dans le circuit d'attaque 71 (72) commandé par le dispositif 4 de commande automatique de niveau. En fonction de la valeur du courant de polarisation passant dans le circuit d'attaque 71 (72), le circuit 100 de formation de signal de réaction commande au circuit de superposition 101 (102) de commander le signal de réaction (signal de supervision) SV afin qu'il soit superposé à un signal principal. Le signal de réaction représente un résultat du contrôle de l'état du répéteur du câble sous-marin et est transmis à une station terrestre. Par exemple, le circuit de superposition 101 (102) module le signal principal par l'amplitude du signal de réaction, et le signal est transmis à la station terrestre. Le procédé selon l'invention augmente l'amplitude du signal de réaction par degrés en fonction de la détérioration des caractéristiques de la diode laser 81 (82) tandis qu'il module, à l'aide du signal de réaction, le signal optique produit par la diode laser 81 (82). Plus spécialement, le circuit 100 de formation de signal de réaction reconnaît la valeur du courant de polarisation passant dans le circuit d'attaque 71 (72), et le circuit de superposition 101 (102) commande l'amplitude du signal de réaction SV suivant deux phases, selon la section, linéaire ou de saturation, de la courbe caractéristique de la diode laser (figure 4) pour ainsi moduler l'amplitude d'un signal principal à l'aide du signal de réaction SV. Ainsi, pour permettre à la diode laser 81 (82) de produire un signal de sortie constant, le degré de modulation par le signal de réaction SV qui est obtenu par le circuit de superposition 101 (102) lorsque le courant de polarisation (courant d'attaque) est dans la section linéaire de la courbe caractéristique de la figure 4 est commandé de façon à être plus petit que celui obtenu lorsque le courant de polarisation est dans la section de saturation de la courbe caractéristique. Selon une autre possibilité, le circuit 100 de formation de signal de réaction reconnaît la valeur du courant de polarisation passant dans le circuit d'excitation 71 (72), et, lorsque la valeur du courant de polarisation passant dans le circuit d'excitation 71 (72) augmente, l'amplitude du signal de réaction SV est soumis à une augmentation graduellement continue et le circuit de superposition 101 (102) module le signal principal à l'aide de l'amplitude du signal de réaction SV. De cette manière, le signal de réaction est correctement superposé au signal principal même si la diode laser s'est saturée du fait du vieillissement ou de changements de température. Les figures 2(a) et 2(b) représentent des formes d'onde permettant d'expliquer le procédé de modulation de signal de réaction selon l'invention. Sur la figure 2(a), on voit que la période du signal de réaction associée à un côté saturation (A) est plus longue que la longueur normale (B). Sur la figure 2(b), on voit que la courbe sinusoïdale initiale du signal de réaction est coupée à un niveau prédéterminé C. Les caractéristiques de la diode laser 81 (82) se détériorent du fait du vieillissement ou de fluctuations de la température. En liaison avec ces caractéristiques de saturation de la diode laser, le procédé de modulation de signal de réaction selon l'invention commande le signal de réaction (SV) de façon à annuler les caractéristiques de saturation de la diode laser 81 (82). Ainsi, le signal de réaction est modulé de façon que l'amplitude du signal de réaction diminue du fait des caractéristiques de saturation de la diode laser 81 (82). Plus précisément, comme représenté sur la figure 2(a), la période (A) du signal de réaction (SV) correspondant au côté saturation (côté positif) est commandée de façon à être plus longue que la période initiale du signal de réaction ou que la période (B) du signal de réaction correspondant au côté non saturé (côté négatif), de façon à annuler la diminution de l'amplitude du signal de réaction qui est due aux caractéristiques de saturation de la diode laser 81 (82). Selon une autre possibilité, comme représenté sur la figure 2(b), le signal de réaction (SV) est commandé de façon que la courbe sinusoïdale initiale du signal de réaction soit coupée à un niveau prédéterminé C, du côté saturation. Dans ce cas, on peut employer un redresseur demi-onde pour couper le signal de réaction (SV) au niveau prédéterminé, du côté saturation de la courbe caractéristique de la diode laser 81 (82). En résultat, le signal de réaction est correctement superposé au signal principal (ou modulé sur celui-ci) même si la diode laser s'est saturée du fait du vieillissement ou de fluctuations de la température. Comme expliqué ci-dessus en détail, le procédé permettant de moduler un signal de réaction dans un amplificateur optique selon l'invention commande le signal de réaction de façon à annuler les caractéristiques de saturation d'une diode laser, pour ainsi moduler de façon correcte le signal de réaction même si la diode laser s'est saturée du fait du vieillissement ou de changements de température. Le procédé de modulation de signal de réaction selon l'invention module correctement le signal de réaction même si la diode s'est saturée alors que le courant appliqué à la diode laser a été augmenté pour maintenir constante la puissance de sortie de l'amplificateur optique relativement à la température ou à d'autres facteurs. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de moduler un signal de réaction dans un amplificateur optique qui amplifie directement un signal optique et qui comporte une diode laser (81), caractérisé en ce que le signal de réaction est obtenu à partir du signal optique amplifié, le procédé comprenant l'opération qui consiste à commander le signal de réaction afin d'annuler les caractéristiques de saturation de la diode laser et d'obtenir un signal de réaction modulé qui est correctement superposé à un signal principal de l'amplificateur optique même si la diode laser s'est saturée du fait du vieillissement et de fluctuations de température. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ladite opération de commande, lorsque la diode laser tend à devenir saturée, la période du signal de réaction est plus longue qu'une période normale, afin d'annuler la diminution de l'amplitude du signal de réaction qui est due à la saturation de la diode laser. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on commande ledit signal de réaction de façon qu'une onde sinusoïidale initiale du signal de réaction soit coupée à un niveau prédéterminé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on coupe le signal de réaction à un niveau prédéterminé à l'aide d'un redresseur demi-onde. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite opération de commande comporte l'opération consistant à augmenter par degrés l'amplitude du signal de réaction à moduler en réponse au courant de polarisation fourni à la diode laser, et comporte en outre l'opération consistant à moduler un signal optique de sortie de la diode laser à l'aide du signal de réaction. 6. Procédé selon la revendications 5, caractérisé en ce qu'on commande suivant deux phases l'amplitude du signal de réaction à moduler en réponse au courant de polarisation devant être fourni à la diode laser, respectivement, selon une section linéaire et une section de saturation des caractéristiques de la diode laser. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans ladite opération de commande, on augmente continûment l'amplitude du signal de réaction en réponse au courant de polarisation devant être fourni à la diode laser, et en ce que le signal de réaction module un signal optique de sortie de la diode laser. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur optique amplifie directement la lumière par application d'une lumière d'excitation à une fibre (10) dopée par de l'erbium. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur optique fait fonction de répéteur pour un câble sous- marin et le signal de réaction est un signal de supervision qui représente le contrôle de l'état du répéteur.