Brevet FR2746194A1 — publié le 19970919

AMPLIFICATEUR A FIBRE OPTIOUE ET PROCEDE POUR RENDRE PLAT LE NIVEAU DE SORTIE LUMINEUSE DE CELUI-CI Contexte de l'invention La présente invention concerne un amplificateur à fibre optique et plus particulièrement la technique d'un amplificateur à fibre optique approprié pour un dispositif de transmission multi-longueur d'onde. Au cours de ces dernières années, un système destiné à amélicrer de façon importante la quantité d'info:rmations transmises en entrant un signal multilongueur d'onde sur une ligne de transmission est devenu de plus en plus populaire. Parallèlement, il est devenu fréquent d'utiliser l'amplificateur à fibre ontique en tant qu'amplificateur multi-longueur d'onde en entrant une pluralité de signaux lumineux dans l'amplificateur. Cependant, un te amplificateur à fibre optique classique est conçu pour être optimal principalement en se basant sur l'hypothèse qu'une lumière de signal d'une seule longueur d'onde est transmise. Ainsi, dans le oas des transmissions multilongueur d'onde réalisées jusqu'à présent, on a utilisé un coupleur 42 de multtplexage par répartition en longueur d'onde 'désigné ci-après MRL) tel que celui représenté sur la figure 3. Ce coupleur MRL 42 est destiné à combiner les ondes d'une lumière de signal et d une lumière d'excitation, qui est émise par un laser à semi-conducteur (diode laser) 5 servant de source de lumière d'excitation, et est ccnçu de manière optimale afi.n qu'une perte d'insertion entre les fibres optiques 2 et 3 dans une ligne de transmission de lumière de signal puisse n'avoir presque pas de caractéristique de longueur d'onde dans une certaine plage de longueurs d'onde. Une lumière d'excitation provenant de la diode laser 5, qui est connectée optigument à une fibre optique 1, est délivrée à l'un des ports du coupleur MRL 42 par l'intermédiaire de la fibre optique 1. La lumière d'excitation provenant de a fibre optique 2 est entrée sur une fibre dopée à l'erbium (désignée ciaprès FDE) 62, qui est placée immédiatement avant: le coupleur MRL 42, un signal lumineux provenant du côté avant dia la FDE 62 est amplifié et: le signal de sortie amplifié est. délivré par la fibre optique 3. Comme indiqué sur la figure 4A, cette fibre optique dopée à l'erbium 62 a une caractéristique de longueur d'onde d'amplification (son gain devient plus élevé du côté des grandes longueurs d'onde), de sorte que lorsque le niveau de sortie lumineuse de chaque longueur d'onde doit être rendu plat afin de réaliser la transmission multi-longueur d'onde, l'incliaaison de la caractéristique de longueur d'onde de la fibre dopée à l'erbium 62 doit être minimale. De plus, dans le cas d'une amplification à une longueur d'onde qui a une plage de longueur d'onde de lumière de signal large, on s'efforce de rendre plat le niveau de sortie lumineuse dans la plage de longueur d'onde en utilisant la technologie ci-dessus (c'est-àdire que l'inclinaison de la caractéristique de longueur d'onde de l'amplificateur a fibre optique est rendue minimale). Les problèmes de la tectinologie classique cidessus sont résumés comme suit. (1) L'amplificateur â fibre cptique classique est conçu pour être optimal principalement an se basant sur l'hypothèse qu'une lumière de signal à une seule longueur d'onde est transmise. En conséquence, si on utilise cet amplificateur à fibre optique classique, il est difficile da rendre plat le niveau lumineux de la longueur d'onde alumineuse de chaque signa compris dans une multi-longueur d'onde. Cela ast dû au fait que les caractéristiques de pertes en longueur d'onde des parties optiques respectives qui composent l'amplificateur à fibre optique se superposent et une caractéristique obtenue en les superposant devient une caractéristique de longueur d'onde de l'amplificateur a fibre optique (voir figure 4C). L'ordonnée de la caractéristique de longueur d'onde de la figure 4 est indiquée par une échelle logarithmique, et la caractéristique de longueur d'onde de la figure 4C est donnée par la somme logarithmique de la caractéristique de gain de l'amplificateur à fibre optique de La figure 4A et la caractéristique de perte du chemin de lumière de signal d coupleur MRL de a figure 43. (2) Dans l'amplificateur a fibre optique classique, il est nacessaire d'introduire un autre élément optique dans la ligne de transtnission d.e lumière afin de pendre plat une caractéristique de longueur d'onde. En conséquence, e nombre de parties qui le composant est augmenté. Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est de rendre plat le niveau de sortie lumineuse de la longueur d'onde de chaque signal dans une caractéristique multilongueur d'onde sans augmenter le nombre de parties qui composent un amplificateur à fibre optique. L'objet de la présente invention est atteint par un amplificateur à fibre optique qui est caractérisé en ce que la caractéristique de gain d'une fibre optique dopée aux terres rares destinée à amplifier une lumière de signal et la caractéristique de perte d'insertion du chemin de lumière de signa d'u.n coupleur MRL destiné à combiner les ondes d'une lumière d'excitation et d'une lumière de signal sont superposées et la caractéristique de longueur d'onde d'un niveau de sortie lumineuse est maintenue approximativement constante. L'objet de la présente invention est également atteint par un prccédé pour rendre plat un niveau de sortie lumineuse dans l'amplificateur à fibre optique, qui est caractérisé par le fait d'établir une relation de complémentarité entre la caractéristique de gai d'une fibre optique dopée aux terres rares destinée à amplifier une lumière de signal et la caractéristique de perte d'insertion d'un coupleur MRL destiné à combiner 'es ondes d'une lumière d'excitation et d'un lumière de signal, ia caractéristique de longueur d'onde d'un niveau de sortie lumineuse, dans laquelle la caractéristique de gain de la fibre optique dopée aux terres rares et la perte d'insertion du coupleur MRL dans un chetnin de lumière de de signal sont superposées l'une à l'autre, étant maintenue approximativement constante. La présente Invention est remarquablement efficace lorsque le niveau de sortie lumineuse de chaque longueur d'onde de lumière de signal pendant une amplification multi-longueur d'onde doit être rendu plat. Cela est du à l'insertion combinée des parties optiques, qui ont leur propre caractéristique de longueur d'onde et sont. utilisées pour l'amplificateur à fibre optique, et d'un autre élément optique, qui a une caractéristique destinée à compenser les caractéristiques de longueur d'onde de ces parties optiques. La présente invention est également efficace lorsqu'une caractéristique doit être optimisée sans augmenter le nombre de parties cptiques classiques, parce que le coupleur MRL est doté d'une caractéristique de longueur d'onde qui cornpense la caractéristique de longueur d ' d'onde de la fibre optique dopée aux terres rares. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ainsi que d'autres, deviendront évidents a la lecture de la description détaillée suivante et des dessins, dans lesquels la figure 1 est une vue illustrant un mode de réalisation de la présente invention les figures 2A a 2C sont des vues illustrant le mode de réalisation de la présente invention la figure 3 est une vue illustrant un amplificateur à fibre optique classique ; et les figures 4A à 4B sont des vues illustrant l'anplificateur à fibre optique classique. Description des modes de réalisation préférés Le mode de réalisation préféré de la présente invention va être décrit ci-après en référence aux dessins d'accompagnement. Une lumière de signal d'entrée est entrée depuis le côté avant dune fibre dopée aux terres rares 61 qui est composée par dopage de celle-ci avec un ion de terre rare choisi parmi l'erbium (Er3+) et ainsi de suite, traverse la fibre dopée aux terres rares 61 et est délivrée à une fibre optique 3 au niveau de l'un des ports de sortie latéraux d'un coupleur MRL 41 après avoir traverse la fibre optique 2 du coupleur MRL 41, cui est optiquement connectée au côté arrière de la fibre dotée aux terres rares 61. )a fibre optique 1 du coupleur MRL 41 en tant qu'autre port de sortie latéral est optiquement connectée à un laser à semi-conducteur (diode laser) 5, qui est une source de lumière d'excitation, et une lumière d'excitation provenant de la diode laser 5 traverse la fibre optique l puis la fibre optique 2 et est dé].i.rée au côté arrière de la fibre dopée au terres rares 61. La lumière d'excitation provenant de cette diode laser amplifie une lumière de signal provenant du coté avant de la fibre dopee aux terres rares 61, et celle-ci est délivrée par la fibre optique La caractéristique d'amplification de la fibre dopée aux terres rares 61 et la caractéristique de tarte d'insertion des fibres optiques 2 et 3 servant de chemine de lumière de signal du coupleur MRL 41 sont rendues complémentaires l'une à l'autre, de sorte que la caractéristique de longueur d'onde d'une sortie lumineuse est maintenue approximativement constante. La présente invention n' est pas limitée au système d excitation de côté arriere représenté sur la figure '. Jne lumière d'excitation peut etre délivrée à la fibre dopée aux terres rares 61 depuis son côté avant par l'intermédiaire du coupleur. Le même effet Feut etre obtenu de cette manière. Ensuite, le mode de réalisation spécifique de la présente invention sera décrit en référence aux dessins d'accompagnement. La figure 1 est une vue montrant la structure d'un mcde de réalisation de l'amplificateur à fibre optique de la présente invention. Dans le mode de réalisation, cn utilise un coupleur MRL 41 de type soudé à fibres spécifiées de coupleur MRL. Le coupleur MRL de type soude à fibres 41 a une fibre optique au niveau de son côté d'entrée et deux au niveau de son côté de sortie et est doté d'une fonction de ccmbinaison des ondes d'une lumière de signal et d'une lumière d'excitation. La fibre optique l du côté de sortie est connectée à la diode laser 5 servant de source de lumière d'excitation, et la fibre optique 2 est optiquement connectée à la fibre dopée a l'erbium (FDE) 61, qui est placée immédiatement avant elle. Une lumière d'excitation provenant de la fibre optique 1 traverse la vibre optique 2 et amplifie une lumière de signal, qui provient du côté avant de la fibre dopée à l'erbium 61 et a une longueur d'onde dune bande de 1,55 m, , et la lumière de signal de sortie amplifiée est délivrée par la fibre optique 3 au côté de sortie du coupleur MRL de type soudé à fibres 41. On va maintenant expliquer le cas dans lequel la diode laser 5 à 1,48 m est utilisee comme lumière d'excitation. La fibre dopée a erbium 61 d'une excitation de 1,48 m a une caractéristique de longueur d'onde dans laquelle un qain est plus grand du côté des grandes longueurs d'onde, comme indiqué sur la figure 2A. Cette caractéristique de longueur d'onde est représentée par l'expression (1) ci-dessous. G = g (x) :1) Pcur la caractéris-ique de longueur d'cnde de la fibre dopée à l'erbium 61 ayant une inclinaison importante du côt des grand longueurs d'onde, comme indiqué sur la figure 2A, une inclinaison. souhaitée peut être obtenue en changeant la taille d'une puissance de lumière d'excitation. D'autre part, une caractéristique de longueur d'onde de perte d'insertion dans le chemin de lumière de signal du coupleur MRL de type soudé 41, c'est-àdire entre les fibres optiques 2 et 3, est représentée par une expression (2j ci-dessous (voir figure 2B) C'est-à-lire que le coupleur MRL de type soudé 41 est réglé de manière à avoir une caractéristique de perte telle que celle indiquée sur la figure 2B. F = f ,?.) (2) Dans le mode de réalisation, une relation représentée par une expression (3) ci-dessous est vraie entre les expressions (1) et s2) g (#) x f (X) = constante (3) Dans le mode de réalisation, les caractéristiques de longueur d'onde de perte des parties optiques qui composent l'amplificateur à fibre optique sont supersosées l'une a l'autre, la caractéristique de longueur d'onde d'un niveau de sortie lumineuse prend l'aspect de celle indiquée sur la figure 2C, de sorte que le niveau de sortie lumineuse de chaque longueur d'onde de lumière de signal peut être rendu plat pendant l'amplification d'une multi-longueur d'onde par zet amplificateur à fibre optique L'entière divulgation de la demande de brevet japonais N 8-087601 déposée le 15 mars 1996, y compris la description, les revendications, les dessins et 1 abrégé, est incorporée aux présentes par référence, dans sa totalité. REVENDICATIONS 1. Ampliricateur à fibre optique comprenant une fibre optique dopée aux terres rares (61) destinée à amplifier une lumière o signal i et un coupleur MRL (41) destiné à combiner une onde d'une lumière d'excitation et une onde d'une lumière de signal, caractérisé en ce qu ' une caractéristique de longueur d'onde d'un niveau de sortie lumineuse, dans laquelle une caractéristique de gain de ladite fibre optique dopée aux terres rares (61) et une caractéristique de perte d'insertion dudit coupleur MRL (41) dans un chemin de lumière de signal sont superposées l'une à l'au-.rer est maintenue approximativement constante. 2. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, dans lequel une caractéristique de gain de ladite fibre optique dopée aux terres rares et et une caractéristique de perte d'insertion dudit coupleur MRL (41) dans ledit chemin de lumière de signal scnt complémentaires l'une à l'autre. 3. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, dans lecuel ledit coupleur MRL (41) comprend des moyens destinés à compenser une caractéristique de perte d'insertion dans ledit chemin de lumière de signal (2, 3). 4. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens destinés compenser une caractéristique de gain de ladite fibre optique dopée aux terres rares (61). 5. Amplificateur à guibre optique comprenant une fibre optique dopée aux terres rares (61) destinée à amplifier une lumière de signal ; et un coupleur M1?L (41) destiné à container une onde d'une lumière d'excitation et une onde d'une lumière de signal, caractérisé en ce qu'une caractéristique de gain est g (#) et une caractéristique de perte d'insertion dans un chemin de lumière de signal est f (#) , une relation représentée par une expression ci-dessous est vraie entre ladite caractéristique de gain g (#) et ladite caractéristique de perte d'insertion f (#), g (#) x f (#) = constante. 6. Amplificateur à fibre optique selon la revendicat at ion 5, comprenant en outre des moyens destinés à compenser ladite caractéristique de gain g (#) en réglant une puissance de lumière d'excitation. /. . Amplificateur à fibre optique selon la revendication 5, dans lequel ledit coupleur MRL (41) comprend des moyens destinés à compenser ladite caractéristique de perte d' insertion f (#) 8. Amplificateur à fibre optique selon la revendication S, dans lequel ladite fibre optique dopée aux terres rares (61) est une fibre optique formée par dopage de celle-ci avec de l'erbium Er3+. 9. Amplificateur à fibre optique selon la revendication 5, dans lequel ledit coupleur MRL (41) est un coupleur de multiplexage par répartition en longueur d'onde de type soucie à fibres. 10. Procédé pc'ur rendre plat un niveau de sortie lumineuse dans un amplificateur à fibre optique, ledit amplificateur à fibre optique comprenant une fibre optique dopée aux terres rares (61) destinée à amplifier une lumière de signal ; et un coupleur de multiplexage par répartition en longueur d'onde (41) destiné à combiner une onde d'une lumière d'excitation et une onde d'une lumière de signal, caractérisé par le fait de former une relation de complémentarité entre une carac:téristique de gain de ladite fibre optique dope aux terres rares (61) et une caractéristique de perte d'insertion dudit. coupleur de multiplexage par répartition en longueur d'oncle (4 une caractéristique de longueur d'onde d'un niveau de sortie lumineuse, dans laquelle ladite caractéristique de gain de ladite fibre optique dopée aux terres rares (61) et ladite caractéristique de perte d'insertion dudit coupleur de multiplexage par répartition en longueur d'onde (41) dans un chemin de lumière de signal sont superposées l'une à l'autre, étant maintenue approximativement const:ante. 11. Procédé pour rendre plat un niveau de sortie lumineuse dans un amplificateur a fibre optique comprenant les étapes consistant: à amplifier une lumière de signal à l'aide d'une fibre optique dopée aux terres rares (61) qui a une caractéristique de gain spécifiée ; et introduire ladite lumière de signal amplifiée dans un coupleur de multiplexage par répartition en longueur d'onde (41) , dont la caractéristique de perte d'insertion dans un chemin de signal est en relation de complémentarité avec une caractéristique de gain de ladite fibre optique dopée aux terres rares (61), et rendre plat tin niveau de sortie lumineuse. 12. Procédé pour rendre plat un niveau de sortie lumineuse selon la revendication 11, cornprenant en cutre l'étape consistant à compenser ladite caractéristique de perte d'insertion dans ledit chemin de signal et à former une relation de complémentarité entre ladite caractéristique de gain et ladite caractéristique de perte d'insertion. 13. Procédé pour rendre plat un niveau de sortie lumineuse selon la revendication 11, comprenant en outre l'étape consistant à compenser ladite caractéristique de gain en réglant une puissance de lumière d'excitation et à former une relation de complémentarité entre ladite caractéristique de gain et ladite caractéristique de perte d'insertion.