Brevet FR2744307A1 — publié le 19970801

Arrière plan de l'invention 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un amplificateur ou préamplificateur à fibre optique utilisé pour l'extrémité de réception d'un équipement de transmission optique. Plus particulièrement, l'invention concerne un pré- amplificateur à fibre optique comportant un filtre optique de façon que la longueur d'onde de sortie coïncide avec la lon- gueur d'onde de la source de lumière. 2. Description de la technique concernée Généralement, le préamplificateur à fibre optique conventionnel utilisé pour l'extrémité de réception de l'équi- pement de transmission optique, utilise un filtre optique pour faire varier une longueur d'onde lumineuse dans une bande étroite de façon que la longueur d'onde de sortie coïncide avec la longueur d'onde de la source de lumière. On utilise conventionnellement deux procédés pour accorder le filtre optique. L'un de ces procédés est le procédé d'accord manuel utilisant l'analyseur de spectre. L'autre pro- cédé est le procédé d'accord automatique (Poursuite Automati- que) dans lequel la longueur d'onde du filtre optique est ajustée automatiquement aux variations de longueur d'onde de la source de lumière. Récemment, on a utilisé des filtres à réseaux de fibres optiques pour les amplificateurs à fibres optiques. Lorsque l'amplificateur à fibre optique de type ci-dessus, com- portant le filtre optique intégré à accord manuel, est monté dans le réseau de transmission optique, la bande de longueurs d'onde du signal de l'émetteur optique est utilisée en étant mesurée et réglée à la longueur d'onde du filtre optique. De plus, le procédé de poursuite automatique ci-dessus est un pro- cédé permettant à la longueur d'onde de la source de lumière d'être reconnue par l'amplificateur à fibre optique, et à la bande de longueurs d'onde du filtre optique d'être automatique- ment réglée à la longueur d'onde de la source de lumière, ce qui est en pratique difficile à matérialiser, et l'amplifica- teur à fibre optique utilisant un tel procédé de poursuite au- tomatique n'est pas fabriqué à une échelle commerciale. En outre, le filtre à réseau de fibres optiques est fabriqué de manière à présenter les caractéristiques de ne ré- fléchir ou supprimer que la lumière d'une longueur d'onde spé- cifiée, par passage du faisceau laser puissant et court à travers les minuscules ouvertures du réseau de fibres optiques. Le filtre à réseau de fibres optiques ci-dessus utilise les ca- ractéristiques du noyau de fibre optique constitué partielle- ment de germanium qui absorbe fortement les rayons ultraviolets, de sorte que si le germanium est exposé au fais- ceau laser de type à motif d'interférences, l'indice de réfrac- tion de la lumière à l'intérieur du noyau de la fibre est modifié, de sorte que les réseaux sont formés à l'intérieur du noyau lui-même en servant ainsi de filtre. La figure 1 illustre un préamplificateur à fibre optique conventionnel utilisant le filtre optique à bande de longueur d'onde étroite selon l'art antérieur. En se référant à la figure 1, le préamplificateur à fibre optique comprend une patte d'extrémité d'entrée 1 recevant le signal optique prove- nant de l'émetteur optique, un premier isolateur optique 2, un coupleur de longueur d'onde optique 3, une fibre optique 4 chargée d'erbium comme élément de terre rare, un second isola- teur optique 2, un convertisseur photoélectrique 6, une source de lumière de pompage 7, un dispositif d'accord automatique et un circuit électrique 20, un pilote de source de lumière de pompage et un circuit de supervision 8, un convertisseur photo- électrique 6, un filtre optique 21 et une patte d'extrémité de sortie 1. Un tel amplificateur à fibre optique utilisant le filtre optique conventionnel 21 à bande de longueurs d'onde étroite ne peut maintenir la bande de longueur d'onde du filtre optique pendant une longue période de temps, de sorte qu'il ap- paraît le phénomène d'une transition de longueur d'onde de l'ordre du nanomètre. De plus, comme la longueur d'onde de la source de lumière change en elle-même fortement, le procédé à bande de longueurs d'onde étroite conventionnel ne convient pas pour les réseaux de communications optiques nécessitant la fiabilité à long terme, et la mise en oeuvre du procédé pour ceux-ci est très compliquée. Ainsi, ce procédé pose le problème que la va- leur de longueur d'onde centrale du filtre optique à bande étroite doit être réglée passivement ou automatiquement par le bloc de longueur, à la longueur d'onde centrale de la source de lumière de l'émetteur optique. En outre, le procédé de pour- suite automatique pour régler automatiquement la bande de lon- gueurs d'onde est difficile à adapter au bloc d'équipement d'émission à haute densité du fait que la taille de l'équipe- ment de filtre optique accordable devient plus grande que celle du module EDFA car, pour être réglé automatiquement à la lon- gueur d'onde de la source de lumière, le filtre optique accor- dable utilise un petit moteur d'entraînement en rotation, et la non conformité de la valeur de longueur d'onde du fait de la détérioration du filtre optique lui-même et des variations fi- nes de la longueur d'onde du filtre optique par suite de chan- gements de la valeur de réglage du circuit électrique commandant le moteur d'entraînement en rotation ci-dessus, af- fecte défavorablement la fiabilité à long terme. De plus, comme pour le filtre de Fabry-Perot Etaol accordable utilisant la commande de pore (canal étroit) basée sur le principe de l'ac- tionneur piézo-électrique basse tension, les caractéristiques de gain d'amplification de l'amplificateur à fibre optique changent si la longueur d'onde de sortie est changée finement en fonction des variations de tension du circuit électrique du fait du phénomène d'hystérésis électrique. Le filtre à réseaux de fibres optiques ci-dessus utilise les caractéristiques du noyau de fibre optique consti- tué partiellement de germanium qui absorbe fortement les rayons ultraviolets, de sorte que si le germanium est exposé au fais- ceau laser de type à motif d'interférences, l'indice de réfrac- tion de la lumière à l'intérieur du noyau de la fibre est modifié de sorte que les réseaux sont formés à l'intérieur du noyau lui-même en servant ainsi de filtre. Par suite, les per- tes par réflexion et par diaphonie sont produites et le germa- nium subit une diffusion secondaire par la pompe LD à hautes performances, ce qui conduit à une détérioration du fonctionne- ment initial du filtre optique à bande étroite sur le long terme. Résumé de l'invention La présente invention a donc pour objet de créer un amplificateur à fibre optique muni d'un filtre optique qui mi- nimise la transition de longueur d'onde en améliorant ainsi la fiabilité. Un autre objet de la présente invention est de créer un amplificateur à fibre optique muni d'un filtre optique qui minimise la consommation de puissance et assure un fonc- tionnement stable. A cet effet, la présente invention concerne un am- plificateur à fibre optique comprenant un filtre optique, un isolateur optique pour bloquer le débit en sens inverse de la lumière réfléchie, et une patte d'extrémité de sortie pour sur- veiller l'intensité du signal de sortie, caractérisé en ce que le filtre optique est monté entre l'isolateur optique et la patte d'extrémité de sortie de manière à ne laisser passer qu'une bande de longueurs d'onde spécifiée. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - la bande de longueurs d'onde spécifiée est une bande de lon- gueurs d'onde large d'environ 1540 nm - 1560 nm; - le filtre optique est un filtre à large bande de type à revê- tement interférentiel; - le filtre optique est introduit entre une virole optique et un manchon, ou déposé directement sous la forme d'un revête- ment sur une section d'une virole optique; - le filtre optique est introduit dans une rainure prévue dans une virole; - l'isolateur optique est déposé sous la forme d'un revêtement avec un filtre de manière à présenter les deux fonctions de filtre optique à large bande et d'isolateur optique. Brève description des dessins La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation repré- sentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs constitutif illustrant un amplificateur à fibre optique d'extrémité avant conventionnel utilisant un filtre optique à bande de longueurs d'onde étroite; - la figure 2 est un schéma par blocs constitutif illustrant un nouvel amplificateur à fibre optique d'extrémité avant utili- sant un filtre optique à bande de longueurs d'onde large se- lon la présente invention; - la figure 3 est un schéma illustrant la construction d'un filtre optique à large bande en ligne selon la présente in- vention; - la figure 4 est un schéma illustrant la construction d'un filtre optique à large bande en ligne selon une autre forme de réalisation de la présente invention; et - la figure 5 illustre un élément de filtre optique composite monté dans un isolateur optique selon la présente invention. Description détaillée du mode de réalisation préférentiel En se référant à la figure 2, le préamplificateur à fibre optique comprend une patte d'extrémité d'entrée la, un premier isolateur optique 2a, un coupleur de longueur d'onde optique 3, une fibre optique 4 chargée d'erbium comme élément de terre rare, un second isolateur optique 2, un convertisseur photoélectrique 6, une source de lumière de pompage 7, un pi- lote de source de lumière de pompage et un circuit de supervi- sion 8, un filtre optique à large bande 5 et une patte d'extrémité de sortie 1. Le filtre optique à large bande 5 peut être monté dans l'amplificateur à fibre optique sous la forme d'un filtre de type en ligne fondu pour être soudé entre l'isolateur opti- que 2 et la patte optique 1, ou la lentille de l'isolateur op- tique 2a peut être revêtue du matériau de filtre optique interférentiel, de sorte qu'une pièce de composant multifonc- tion ayant les deux fonctions de filtre optique et d'isolateur optique, est fabriquée et montée dans l'amplificateur à fibre optique. Un filtre optique est conçu pour laisser passer les longueurs d'onde de 1530 nm 1560 nm, ces longueurs d'onde étant appliquées à l'amplificateur à fibre optique qui peut être utilisé comme un préamplificateur à fibre optique, de sorte qu'on peut l'utiliser indépendamment de la longueur d'onde de la source de lumière constituée par un émetteur. L'amplificateur à fibre optique ci-dessus utilise le filtre interférentiel à large bande, ce qui lui permet d'am- plifier les signaux optiques dans la plage de longueurs d'onde de 1540 nm - 1560 nm, et de supprimer les signaux ASE avec une amplification élevée des longueurs d'onde de 1520 nm - 1540 nm, de sorte qu'on facilite ainsi les communications. En se référant aux figures 3 et 4, le filtre opti- que à large bande 5 de la figure 3 est monté à l'intérieur de l'amplificateur à fibre optique d'extrémité avant. Le filtre optique 13 comporte un film polymère dans lequel le revêtement de filtre à large bande est réalisé, de sorte qu'on peut lais- ser passer le signal optique de longueurs d'onde comprises en- tre 1540 et 1560 nm. Après avoir introduit le filtre optique 13 entre deux viroles optiques 10 reliées l'une à l'autre par un manchon 11, on effectue l'alignement de l'axe optique puis le filtre optique à large bande est emballé dans le corps 12. Un autre procédé de fabrication consiste à réaliser le filtre à large bande 13 sous la forme d'un film au centre de la virole optique 10. En se référant à la figure 5, l'isolateur optique existant 2 est introduit dans l'amplificateur à fibre optique pour intercepter ainsi le débit en sens inverse de la lumière réfléchie, de sorte que l'amplificateur à fibre optique est constitué de l'élément composite comprenant l'isolateur optique et le filtre optique. L'isolateur optique utilisé derrière la fibre optique chargée d'erbium est fabriqué en effectuant di- rectement le revêtement du film à large bande sur la lentille 14. Lorsqu'on utilise le filtre optique à large bande, le rendement d'amplification du préamplificateur optique est inférieur à celui qu'on obtient lorsqu'on utilise le filtre op- tique à bande étroite. Cependant, même lorsqu'on utilise le filtre optique à bande étroite, le signal de sortie doit être réglé pour être adapté aux performances de l'élément de récep- tion de lumière à l'endroit de l'extrémité réception de l'équi- pement de transmission, en amortissant le gain d'amplification du signal de sortie fort au moyen de l'atténuateur de niveau +10dBm. Par suite, le rendement d'amplification n'a pas d'im- portance et la bande de longueurs d'onde accordable du filtre optique à bande étroite peut être réglée à la source de lumière en utilisant le filtre optique à large bande, de sorte que la fiabilité du filtre optique peut être améliorée. De plus, la5 consommation de puissance du dispositif d'accord automatique et du circuit électrique du filtre optique à bande étroite, est fortement réduite, et le circuit électrique de l'amplificateur à fibre optique est simplifié, ce qui améliore la stabilité du circuit. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Amplificateur à fibre optique comprenant un filtre optique (5), un isolateur optique (2) pour bloquer le débit en sens in- verse de la lumière réfléchie, et une patte d'extrémité de sor- tie (1) pour surveiller l'intensité du signal de sortie, caractérisé en ce que le filtre optique est monté entre l'isolateur optique (2) et la patte d'extrémité de sortie (1) de manière à ne laisser passer qu'une bande de longueurs d'onde spécifiée. 2 ) Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande de longueurs d'onde spécifiée est une bande de lon- gueurs d'onde large d'environ 1540 nm - 1560 nm. 3 ) Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre optique (5) est un filtre à large bande de type à re- vêtement interférentiel. 4 ) Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre optique (13) est introduit entre une virole optique (10) et un manchon (11), ou déposé directement sous la forme d'un revêtement sur une section d'une virole optique (10). ) Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre optique (13) est introduit dans une rainure prévue dans une virole (10). 6 ) Amplificateur à fibre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolateur optique (20) est déposé sous la forme d'un revête- ment avec un filtre de manière à présenter les deux fonctions de filtre optique à large bande et d'isolateur optique.