Brevet FR2724077A1 — publié le 19960301

Procédé et ensemble pour orienter et amplifier des signaux optiques cuidés. La présente invention concerne la transmission et la commutation spatiale de signaux optiques, notamment dans le cadre d'un réseau de télécommunications à fibres optiques. Les noeuds de tels réseaux peuvent inclure des dispositifs de commutation spatiale constitués de répartiteurs passifs et de sélecteurs actifs. Chaque répartiteur passif du type 1 vers n ne fournit sur une des10 ses sorties que la fraction 1/n de la puissance du signal qu'il reçoit en entrée. De plus chaque sélecteur actif introduit des pertes. C'est pourquoi un tel dispositif comporte classiquement des amplificateurs à fibres dopées. Un tel amplificateur comporte une fibre optique dopée15 guidant des signaux optiques à transmettre. Il comporte aussi des moyens de pompage injectant une lumière de pompe dans cette fibre de manière à amplifier ces signaux et à compenser ainsi les pertes de puissance décrites ci-dessus. La présente invention concerne de manière plus générale le20 cas ou l'amplification est réalisée dans un élément qui n'est pas nécessairement une fibre optique mais qui est pompé optiquement. Dans les dispositifs de commutation un autre problème important est celui de la diaphonie des sélecteurs actifs. Un tel sélecteur oriente les signaux en raccordant un guide optique, qui sera appelé ci-après "guide commun" et qui est typiquement unique, à un guide individuel qui est sélectionné parmi une pluralité de guides individuels susceptibles d'être raccordés à ce guide commun. Il transmet30 des signaux des guides individuels vers le guide commun ou du guide commun vers les guides individuels. Sa diaphonie peut par exemple être exprimée de manière simplifiée par un coefficient r tel que, si une puissance WA est reçue sur le guide commun et transmise par le guide sélectionné, une35 puissance indésirable r.WA est transmise par chacun des autres guides individuels, ou réciproquement, si une puissance WB est revçue sur un guide individuel non sélectionné, une puissance indésirable r.WB est transmise par le guide commun. De nombreux efforts ont été faits pour réduire ce coefficient. Mais des valeurs de l'ordre de 0,1 ou 0,01 peuvent être rencontrées et devraient être encore réduites. La présente invention a notamment pour objet de réduire l'importance d'une telle diaphonie. Dans ce but elle a notamment pour objet un procédé pour orienter et amplifier des signaux optiques guidés, procédé selon lequel d'abord on crée une pluralité de trajets susceptibles d'être suivis par des signaux optiques susceptibles d'être reçus et on inclut dans ces trajets des amplificateurs aptes à effectuer une amplification de ces15 signaux en présence d'une lumière de pompe, puis, lorsqu'un dit signal optique est à orienter, on assigne à ce signal un groupe de trajets constitué par l'un au moins des dits trajets et on fournit ladite lumière de pompe pour réaliser ladite amplification, ce procédé étant caractérisé par le20 fait que, lorsqu'on inclut lesdits amplificateurs dans lesdits trajets, on distribue ces amplificateurs dans divers trajets susceptibles d'être assignés à un même signal optique, puis, lorsqu'un tel signal optique est à orienter, on assigne à la lumière de pompe le même groupe de trajets25 qu'à ce signal. De préférence lesdits trajets sont assignés à ladite lumière de pompe par des moyens d'orientation assignant simultanément ces trajets auxdits signaux optiques. De tels moyens d'orientation incluent typiquement au moins un sélecteur. Un tel sélecteur raccorde un guide commun à au moins un guide individuel sélectionné parmi plusieurs tels guides pour guider desdits signaux optiques en série avec ce guide commun. Chaque dit amplificateur est typiquement constitué par un guide dopé guidant à la fois un35 dit signal optique et ladite lumière de pompe. Selon cette invention les guides individuels sont alors dopés et la lumière de pompe est injectée dans le guide commun de manière que le sélecteur l'oriente sélectivement vers le guide individuel qui a été sélectionné pour guider ce signal. 5 L'intérêt de la présente invention tient au fait qu'une fraction utile de chaque signal optique bénéficie d'une amplification privilégiée par rapport à des fractions parasites de ce signal ou d'autres signaux optiques. Cette fraction utile est celle qui est guidée par le guide10 individuel sélectionné. Elle y bénéficie d'un gain d'amplification qui est rendu important par la présence d'une fraction utile importante de la lumière de pompe. Les fractions parasites des signaux optiques sont celles qui sont guidées par les autres guides individuels. Elles n'y15 bénéficient que d'un gain d'amplification qui est réduit par le fait que seule des petites fractions parasites de la lumière de pompe sont injectées dans ces autres guides. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Ces figures représentent des matrices de commutation optique. La figure 1 représente une matrice connue avec amplification. La figue 2 représente une matrice mettant cette invention en oeuvre. De manière d'abord générale un ensemble selon cette invention comporte les éléments suivants connus en eux- mêmes: - Des guides pour guider des signaux optiques. Certains de ces guides D sont dopés. Chaque tel guide dopé amplifie un signal s'il guide en même temps ce signal et la35 lumière d'une pompe P. Ces guides constituent: un guide commun Bk, À et une pluralité de guides individuels, Flk...Fik... Fmk. - Un sélecteur Ck recevant un signal de commande et raccordant le guide commun Bk à au moins un guide individuel Fik sélectionné par ce signal de commande. Ce raccordement est tel que le sélecteur transmet de manière sélective les signaux optiques entre le guide commun et le guide individuel sélectionné. - Et des moyens de pompage P, Q pour fournir la lumière de pompe et pour assurer son injection dans les guides dopés D. Selon la présente invention, les guides individuels sont dopés. Leur dopage est réalisé par exemple sur des parties seulement de leurs longueurs par intégration d'un15 guide préalablement dopé D dans chacun d'eux en série avec un guide non dopé. De tels guides composites sont représentés en Flk, D...Fik, D... jusqu'à Fmk, D. Les moyens de pompage P, Q injectent la lumière de pompe dans le guide commun Bk en direction du sélecteur Ck. Ce dernier est apte20 à transmettre la lumière de pompe de ce guide commun vers le guide individuel sélectionné tel que Fik, D, ceci de la même manière sélective que pour les signaux optiques. Les figures 1 et 2 représentent chacune plus particulièrement, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif de commutation réalisé sous la forme d'une matrice m x n. Cette matrice comporte m répartiteurs passifs 1 vers n en entrée, et n sélecteurs actifs m vers 1 en sortie. Les nombres m et n sont des entiers positifs. Pour simplifier le dessin deux répartiteurs et deux sélecteurs30 seulement ont été représentés d'une manière relativement complète. Les composants de chacune de ces matrices sont identiques aux composants de mêmes noms de l'autre. Les répartiteurs passifs comportent en entrée chacun un guide35 d'entrée constituant pour ce répartiteur un guide commun, respectivement A1...Ai...Aj....Am, les lettres de référence 2724077 de ce guide commun désignant aussi ce répartiteur. Chaque répartiteur tel que Ai comporte en sortie n guides individuels tels que tels que Fil...Fik...Fin. Les sélecteurs actifs Cl...Ck...Cn comportent en sortie chacun un guide de sortie constituant pour ce sélecteur un guide commun, respectivement Bl...Bk...Bn. Chaque sélecteur tel que Ck comporte en entrée m guides individuels Flk...Fik...Fjk...Fmk. Les guides individuels sont au nombre total de m.n et sont chacun commun à un répartiteur et à un sélecteur. Des amplificateurs sont alimentés par des pompes désignées de manière générale par la lettre P, et munies chacune d'un coupleur d'injection directif tel que Q. Chaque amplificateur est constitué par un guide dopé désigné de15 manière générale par la lettre D. Des pompes P en nombre n sont placées respectivement sur les n guides de sortie B1... Bk...Bn. Les coupleurs d'injection dirigent les lumières de pompe vers les sélecteurs. Des signaux d'entrée tels que Si et Sj en nombre m sont reçus avec des puissances20 telles que Pi et Pj sur les guides d'entrée tels que Ai et Aj, respectivement. Le sélecteur Ck est commandé pour qu'une fraction 1/n de la puissance du signal Si soit orientée vers le guide de sortie Bk. La diminution de diaphonie dûe à la présente invention va maintenant être calculée approximativement avec l'aide d'hypothèses simplificatrices. Chaque amplificateur est prévu pour amplifier avec un gain de valeur G les signaux qu'il guide. Cette valeur de gain est obtenue à la condition que cet amplificateur30 reçoive, en même temps que les signaux à amplifier, la totalité de la puissance de la lumière d'une pompe P. S'il reçoit seulement une fraction y telle 0,1 ou 0,01 de cette puissance il amplifie ces signaux avec un gain diminué valant environ G.y.35 Dans le guide Bk la puissance de sortie du signal Si est alors à peu près Pk= Pi.G/n La diaphonie du sélecteur Ck est exprimée par un coefficient r qui est le même pour les signaux à transmettre et pour la lumière de pompe. La puissance des signaux d'entrée tels que Sj autres que Si est une puissance5 parasite d'entrée et présente une valeur totale PTE. Dans la matrice connue de la figure 1, n guides dopés D sont respectivement raccordés aux n guides de sortie B1...Bk...Bn entre les pompes et les sélecteurs. Dans la matrice de la figure 2, et conformément à la présente invention, aucun guide dopé n'est raccordé aux guides de sortie et m.n guides dopés D sont intégrés respectivement aux m.n guides individuels. Dans la matrice connue les signaux indésirables injectés par diaphonie dans le guide de sortie Bk bénéficient tous d'un gain d'amplification G et ils présentent dans le guide Bk une puissance parasite totale de sortie valant environ PTS1=PTE.G.r/n. Dans la matrice de la figure 2 ces signaux parasites n'ont bénéficié que d'un gain d'amplification réduit G.r et la puissance parasite totale de sortie vaut environ PTS2=PTE.G.r2/n. La présente invention a donc permis de diminuer cette puissance parasite, c'est-à-dire la diaphonie, par un facteur de réduction r tel que 1/10 ou 1/100. REVENDICATIONS 1) Procédé pour orienter et amplifier des signaux optiques guidés, procédé selon lequel d'abord on crée une pluralité de trajets susceptibles d'être suivis par des 5 signaux optiques susceptibles d'être reçus et on inclut dans ces trajets des amplificateurs aptes à effectuer une amplification de ces signaux en présence d'une lumière de pompe, puis, lorsqu'un dit signal optique est à orienter, on assigne à ce signal un groupe de trajets constitué par l'un10 au moins des dits trajets et on fournit ladite lumière de pompe pour réaliser ladite amplification, ce procédé étant caractérisé par le fait que, lorsqu'on inclut lesdits amplificateurs dans lesdits trajets, on distribue ces amplificateurs dans divers trajets susceptibles d'être15 assignés à un même signal optique, puis, lorsqu'un tel signal optique est à orienter, on assigne à la lumière de pompe le même groupe de trajets qu'à ce signal. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits trajets sont assignés à ladite lumière de pompe par des moyens d'orientation assignant simultanément ces trajets auxdits signaux optiques. 3) Procédé selon la revendication 2, lesdits moyens d'orientation comportant au moins un sélecteur (Ck), ce sélecteur raccordant un guide commun (Bk) à au moins un25 guide individuel (Fik) qui est sélectionné parmi plusieurs tels guides (Flk...Fmk) lorsqu'un dit signal optique est à orienter pour guider ce signal en série avec ce guide commun et constituer ainsi un dit trajet associé à ce signal, ce procédé étant caractérisé par le fait que les guides30 individuels sont dopés pour constituer chacun un dit amplificateur, ladite lumière de pompe étant injectée dans le guide commun de manière que le sélecteur l'oriente sélectivement vers le guide individuel qui est sélectionné pour guider le signal à orienter.35 4) Ensemble pour orienter et amplifier des signaux optiques, cet ensemble comportant des guides pour guider ces signaux optiques, certains de ces guides (D) étant dopés pour amplifier les signaux qu'ils guident en même temps que la lumière d'une pompe (P), ces guides constituant: - un guide commun (Bk), - et une pluralité de guides individuels, (Flk...Fik...Fmk), cet ensemble comportant en outre: - un sélecteur (Ck) recevant un signal de commande et raccordant le guide commun (Bk) à au moins un guide individuel (Fik) sélectionné par le signal de commande, de manière que ce sélecteur transmette de manière sélective les signaux optiques entre le guide commun et le guide individuel sélectionné, - et des moyens de pompage (P, Q) pour fournir la lumière de pompe et pour assurer son injection dans les guides dopés (D), cet ensemble étant caractérisé par le fait que les guides individuels sont dopés (Flk, D.. .Fik, D...Fmk, D), les moyens de pompage (P, Q) injectant la lumière de pompe20 dans le guide commun (Bk) en direction du sélecteur (Ck), ce dernier étant apte à transmettre aussi de manière sélective la lumière de pompe de ce guide commun vers le guide individuel sélectionné (Fik, D).