Brevet FR2759511A1 — publié le 19980814

EMETTEUR A MULTIPLEXAGE DE LONGUEURS D'ONDE Arrière plan de l'invention La présente invention concerne un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde possédant un dispositif pour contrôler une valeur de déviation de chaque longueur d'onde de la lumière par rapport à une valeur prédéterminée et pour contrôler la longueur d'onde de la lumière par rapport à une valeur correcte sur la base du résultat obtenu. Description de la technique antérieure Un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde classique est connu, tel qu'il est décrit dans le document "Wavelength Stabilisation in Dense WDM System" de Masahide Miyachi et al., IEICE Trans. Commun. B-699, pp366, 1995. La figure 1 représente un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde classique et les figures 2A et 2B une sortie de détection synchrone et une perte d'émission d'un multiplexeur par rapport à sa caractéristique de longueur d'onde pour expliquer le fonctionnement de l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde représenté sur la figure 1. Comme le montre la figure 1, l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde comprend des unités d'émetteur de lumière 161, 162 et 163 pour la sortie de signaux lumineux ayant des longueurs d'onde de lumière respectives Xl, X2 et k3, un multiplexeur de lumière (ou "MUX") 101 ayant une caractéristique d'émission par rapport aux longueurs d'onde de lumière Xl, X2 et X3, et comme le montre la figure 2A, un filtre d'aiguillage 102, un convertisseur photoélectrique 103, un amplificateur 104, des multiplieurs 151, 152 et 153 et un dispositif de régulation 105 pour contrôler les longueurs d'onde de lumière. Chaque unité d'émetteur de lumière 161, 162 ou 163 comprend un laser à semi-conducteur (ou "LD") 141, 142 ou 143, un circuit de polarisation 111, 112 ou 113 pour fournir un courant permettant de faire fonctionner le laser à semi-conducteur 141, 142 ou 143, un oscillateur 121, 122 ou 123 oscillant à une fréquence spécifiée fl, f2 ou f3 et un additionneur 131, 132 ou 133. Un fonctionnement de cet émetteur à multiplexage de longueurs d'onde va maintenant être décrit. Chaque additionneur 131, 132 ou 133 ajoute la sortie de l'oscillateur 121, 122 ou 123 à la sortie du circuit de polarisation 111, 112 ou 113 pour faire fonctionner le laser 141, 142 ou 143 et le signal lumineux sorti par le laser 141, 142 ou 143 est modulé en amplitude à la fréquence fl, f2 ou f3. La sortie en longueurs d'onde multiples du multiplexeur 101 est aiguillée par le filtre d'aiguillage 102, puis convertie en un signal électrique par le convertisseur photoélectrique 103. Après avoir été amplifié par l'amplificateur 104, le signal électrique est multiplié par un signal de modulation fl, f2 ou f3 sorti par l'oscillateur 121, 122 ou 123 dans le multiplieur 151, 152 ou 153, ce qui résulte en l'exécution d'une détection synchrone. Plus la longueur d'onde du signal lumineux sorti par l'unité d'émetteur de lumière 161, 162 ou 163, dévie d'une longueur d'onde d'émission intrinsèque du multiplexeur 101, plus la perte d'émission augmente et l'amplitude du signal de modulation fl, f2 ou f3 décroît avec l'atténuation du signal lumineux. Donc, la sortie de la détection synchrone du multiplieur 151, 152 ou 153 dépend de la caractéristique de longueur d'onde d'émission du multiplexeur 101 et de la longueur d'onde de la lumière du laser 141, 142 ou 143, comme le montre la figure 2B. En outre, cette sortie de détection synchrone devient maximale lorsque la longueur d'onde d'émission centrale du multiplexeur 101 coïncide avec la longueur d'onde de la lumière à la sortie du laser 141, 142 ou 143 et décroît lorsque la longueur d'onde de la lumière à la sortie bu laser 141, 142 ou 143 dévie de la longueur d'onde d'émission centrale du multiplexeur 101. Le dispositif de régulation 105 contrôle la sortie de la détection synchrone pour chaque longueur d'onde de lumière et commande la longueur d'onde à la sortie du laser 141, 142 ou 143 de telle sorte que la sortie de la détection synchrone puisse toujours être maximale afin d'adapter la longueur d'onde d'émission de la lumière à la caractéristique de longueur d'onde d'émission du multiplexeur 101. Comme décrit ci-dessus, dans l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde classique, la longueur d'onde de lumière à la sortie du laser 141, 142 ou 143 est contrôlée pour s'adapter à la caractéristique de longueur d'onde d'émission du multiplexeur 101 et la longueur d'onde de lumière à la sortie du laser est uniquement déterminée par la caractéristique de longueur d'onde d'émission du multiplexeur 101. Lorsque l'intervalle de longueur d'onde de la caractéristique d'émission est trop petit, un problème d'interférence entre les longueurs d'onde adjacentes survient. Et, lorsque l'intervalle de longueur d'onde est trop grand, une disposition efficace des longueurs d'onde de lumière en sortie ne peut être obtenue dans une bande limitée et la longueur d'onde de lumière en sortie du laser ne peut pas toujours être déterminée de façon à correspondre à la longueur d'onde optimale pour la caractéristique d'émission. De plus, la longueur d'onde de lumière en sortie est commandée pour s'adapter à la longueur d'onde intrinsèque du multiplexeur et l'intervalle de longueur d'onde n'est pas contrôlé. Ainsi, même si la longueur d'onde varie, suite à un changement du multiplexeur avec l'écoulement du temps ou pour toute autre cause inhabituelle due au système de commande, la valeur de déviation de la variation de la longueur d'onde ne peut pas être contrôlée. De plus, un signal de modulation est superposé sur un signal d'émission lumineux afin de commander la longueur d'onde de lumière du laser et le degré d'une ouverture I d'une forme de signal est dégradé. En conséquence, un rapport signal/bruit (S/B) du signal résultant est dégradé. Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est donc de fournir un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde remédiant aux inconvénients susmentionnés de l'art antérieur, et capable de déterminer arbitrairement une longueur d'onde d'émission de lumière, de contrôler aisément la longueur d'onde d'émission de lumière et d'empêcher la dégradation du signal d'émission de lumière. Selon un aspect de la présente invention, un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde est fourni, qui comprend au moins deux unités d'émetteur de lumière pour sortir des signaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes ; des moyens de balayage de longueurs d'onde pour convertir les longueurs d'onde des signaux lumineux émis par les unités d'émetteur de lumière en un signal de longueur d'onde sur une base de temps ; et des moyens de contrôle pour contrôler les longueurs d'onde des signaux lumineux émis par les unités d'émetteur de lumière sur la base du signal de longueur d'onde émis par le moyen de balayage des longueurs d'onde. Dans un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde, de préférence, les moyens de balayage des longueurs d'onde comprennent un filtre variable de longueurs d'onde commandé en tension et un dispositif de régulation de balayage de longueurs d'onde. Un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde peut, en outre, comprendre des moyens de détection de niveau de lumière pour détecter les niveaux de crête du signal de longueur d'onde émis par le moyen de balayage des longueurs d'onde ; des moyens de détection de la déviation pour détecter une valeur de déviation de la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière par rapport à une valeur de référence en comparant chaque position de niveau de crête du signal de longueur d'onde avec chaque position de temps de référence ; et des moyens de commande de longueur d'onde pour commander la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière sur la base de la valeur de déviation. En outre, un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde peut aussi comprendre des moyens de détection du niveau de lumière pour détecter les niveaux de crête du signal de longueur d'onde émis par les moyens de balayage des longueurs d'onde ; des moyens de détection de la déviation pour détecter une valeur de déviation de la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière par rapport à une valeur de référence en comparant chaque position de niveau de crête du signal de longueur d'onde avec chaque position de temps de référence ; et des moyens permettant de détecter si la valeur de déviation est supérieure à une valeur prédéterminée. Brève description des dessins Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence par la description détaillée suivante, en association avec les dessins joints, parmi lesquels la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde classique les figures 2A et 2B sont des schémas représentant une sortie de détection synchrone et une perte d'émission d'un multiplexeur par rapport à sa caractéristique de longueur d'onde pour expliquer le fonctionnement de l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde représenté sur la figure 1 la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon un mode de réalisation de la présente invention la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un mode de réalisation d'un contrôleur de longueur d'onde représenté sur la figure 3 ; et les figures 5A à Fig. 5F sont des chronogrammes, montrant les formes d'onde de signaux pris en différents points sur la figure 3 pour expliquer le fonctionnement de l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde représenté sur la figure 3. Description des modes de réalisation préférés En référence aux dessins, la figure 3 représente un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 3, une première, une deuxième et une nième unités d'émetteur 11, 12 et 13 produisent respectivement des signaux lumineux ayant des longueurs d'onde uniques et différentes et la longueur d'onde de chaque signal lumineux est commandée par un premier, un deuxième et un nième dispositif de régulation de longueur d'onde 21, 22 ou 23. Un multiplexeur de lumière (ou "MUX") 1 reçoit les signaux lumineux provenant des unités d'émetteur de lumière 11 à 13 et multiplexe leurs longueurs d'onde pour sortir un signal lumineux à longueurs d'onde multiples qui est émis par un coupleur d'aiguillage 2. Ce coupleur d'aiguillage 2 aiguille une partie du signal lumineux, et le signal lumineux aiguillé est utilisé pour contrôler sa longueur d'onde. Comme le multiplexeur 1, on peut utiliser un multiplexeur à longueur d'onde indépendante ou bien un réseau de guide d'ondes en matrice ( Arrayed Waveguide Grating ou AWG). Pour le contrôle de la longueur d'onde, le signal lumineux aiguillé est dirigé du coupleur d'aiguillage 2 vers un filtre variable de longueurs d'onde 4 commandé en tension et ce filtre variable de longueurs d'onde 4 extrait une composante prédéterminée de la longueur d'onde dans le but unique de sortir la composante de longueur d'onde extraite vers un convertisseur photoélectrique 5. Le filtre variable de longueurs d'onde 4 est conçu pour changer la longueur d'onde centrale de la lumière émise à l'aide d'une tension de commande appliquée par un dispositif de régulation de balayage 3 et on peut utiliser, par exemple, un dispositif du commerce avec filtre d'interférence à plusieurs couches de diélectrique. Le dispositif de régulation de balayage 3 sort, par exemple, une tension de commande ayant une forme d'onde en dent de scie afin de balayer la longueur d'onde d'émission centrale du filtre variable de longueurs d'onde 4. Le convertisseur photoélectrique 5 convertit le niveau d'éclairement sorti par le filtre variable de longueurs d'onde 4 en une tension pour transmettre la tension obtenue à un détecteur de crête 6. Le détecteur de crête 6 détecte les variations de la tension d'entrée afin de détecter la tension de crête et émet un signal impulsionnel lorsque la tension de crête est détectée. Un contrôleur de longueur d'onde 7 détecte un intervalle de temps de chaque signal impulsionnel sur la base d'un signal de début de balayage émis par le dispositif de régulation de balayage 3 et le signal impulsionnel du détecteur de crête 6. Cela signifie qu'une valeur de référence d'un intervalle de temps de balayage à partir de chaque début de balayage est prédéterminée dans la première, la deuxième, ... ou la nième impulsion émise par le détecteur de crete 6, et le contrôleur de longueur d'onde 7 compare chaque temps de détection d'impulsion avec la valeur de référence de l'intervalle de temps de balayage pour sortir les informations de différence aux dispositifs de régulation de longueurs d'onde 21, 22 et 23. En outre, le contrôleur de longueur d'onde 7 contrôle la différence entre le temps de détection d'impulsion et la valeur de référence et émet un signal d'alarme lorsque la différence de temps atteint ou dépasse une valeur prédéterminée. Les dispositifs de régulation de longueurs d'onde 21, 22 et 23 envoient les signaux de commande respectifs, basés sur les informations de différence fournies par le contrôleur de longueur d'onde 7, aux unités d'émetteur de lumière 11 à 13, en contrôlant les longueurs d'onde d'émission de lumière des unités respectives d'émetteur de lumière. La figure 4 illustre un mode de réalisation du contrôleur de longueur d'onde 7 représenté sur la figure 3. Sur la figure 4, un signal impulsionnel est émis du détecteur de crête 6 au détecteur d'intervalle de temps 8. Un dispositif de régulation de synchronisation 9 reçoit le signal de début de balayage du dispositif de régulation de balayage 3 et sort des informations sur l'instant du début du balayage au détecteur d'intervalle de temps 8. Ce détecteur d'intervalle de temps 8 détecte la différence entre l'instant de début du balayage et l'instant de l'entrée de l'impulsion et sort les informations sur le premier, deuxième et nième instant d'entrée de l'impulsion à un premier, deuxième et nième détecteurs de différence de temps 31, 32 et 33, respectivement. Chaque premier, deuxième et nième détecteur de différence de temps 31, 32 ou 33 compare l'information d'intervalle de temps d'entrée avec une valeur de référence prédéterminée Réf. 1, Réf. 2 ou Réf. n et sort le signal de différence obtenu, sous forme de sortie de différence de temps, au dispositif de régulation de longueurs d'onde 21, 22 ou 23 correspondant. De plus, les premier, deuxième et nième détecteurs de différence de temps 31, 32 et 33 émettent leurs sorties de différence de temps vers un comparateur 41. Le comparateur 41 détermine si une différence de temps entre chaque instant d'entrée d'impulsion détecté et chaque valeur de référence est ou non comprise dans un temps prédéterminé et émet un signal d'alarme lorsque la différence de temps atteint au moins le temps prédéterminé. Le fonctionnement de l'émetteur à multiplexage de longueurs d'onde décrit plus haut va être expliqué en référence aux figures 5A à 5F. Ces figures 5A à 5F montrent les formes d'onde des signaux pris en divers points sur la figure 3. Les unités d'émetteurs de lumière 11 à 13 émettent les signaux lumineux et le multiplexeur 1 multiplexe les longueurs d'onde des signaux lumineux pour émettre un signal lumineux à longueurs d'onde multiples. Un spectre de lumière de cette sortie est représenté sur la figure 5A, dans lequel Xl est une longueur d'onde d'émission de lumière de la première unité d'émetteur de lumière 11, X2 est une longueur d'onde d'émission de lumière de la deuxième unité d'émetteur de lumière 12 et Xn est une longueur d'onde d'émission de lumière de la nième unité d'émetteur de lumière 13. Le signal lumineux à longueurs d'onde multiples émis par le multiplexeur 1 est aiguillé par le coupleur d'aiguillage 2 et la partie aiguillée du signal lumineux est introduite dans le filtre variable de longueurs d'onde 4 afin de contrôler sa longueur d'onde. Le dispositif de régulation de balayage 3 émet un signal de tension de commande au filtre variable de longueurs d'onde 4 afin de commander la longueur d'onde d'émission centrale du filtre variable de longueurs d'onde 4. Le signal de tension de commande a une forme d'onde en dent de scie, comme le montre la figure 5B et le changement de tension en fonction du temps peut être contrôlé avec une grande précision. Une onde triangulaire peut être utilisée pour la forme d'onde de balayage. La longueur d'onde d'émission centrale du filtre variable de longueurs d'onde 4 change en fonction de la tension de commande sortie par le dispositif de régulation de balayage 3, et la longueur d'onde d'émission centrale varie en fonction du temps, comme le montre la figure 5C. La plage de variation de la longueur d'onde d'émission centrale est adaptée pour couvrir la plage comprise entre la limite inférieure et la limite supérieure de la longueur d'onde de lumière de l'objet à contrôler. Suite au balayage, comme le montre la figure 5D, la puissance de crête est sortie à l'instant tl, t2, ..., tn, lorsque la longueur d'onde d'émission centrale du filtre variable de longueurs d'onde 4 coïncide avec la longueur d'onde X 1, X2, . ., Xn. Ce qui signifie que l'agencement des longueurs d'onde du signal d'émission lumineux est converti en variation de la puissance de crête en fonction du temps. La lumière qui a traversé le filtre variable de longueurs d'onde 4 est convertie en une tension dans le convertisseur photoélectrique 5 et la tension obtenue est appliquée au détecteur de crête 6. Le détecteur de crête 6 détecte alors la puissance de crête et émet un signal impulsionnel de crête, comme le montre la figure 5E, au contrôleur de longueur d'onde 7. Le contrôleur de longueur d'onde 7 mesure le temps entre le début du balayage et chaque entrée de signal impulsionnel de crête et compare le temps mesuré avec un temps de référence prédéterminé afin de détecter la différence entre la longueur d'onde réelle et une longueur d'onde prédéterminée, sous forme d'information de différence de temps. L'information de différence de temps détectée est émise aux contrôleurs de longueur d'onde 21 à 23. Chaque contrôleur de longueur d'onde 21, 22 ou 23 commande l'unité d'émetteur de lumière correspondante 11, 12 ou 13 en fonction de l'information de différence de temps sortie par le contrôleur de longueur d'onde 7 afin que la longueur d'onde du signal lumineux corresponde à la longueur d'onde déterminée. En outre, le contrôleur de longueur d'onde 7 compare l'information de différence de temps émise par chaque détecteur de différence de temps 31, 32 ou 33 avec un temps prédéterminé + At et émet un signal d'alarme lorsque l'information de différence de temps devient supérieure au temps prédéterminé + At. Comme décrit ci-dessus, dans un émetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon la présente invention, il n'est pas nécessaire d'utiliser un multiplexeur possédant une caractéristique de longueur d'onde optique et les longueurs d'onde d'émission de la lumière peuvent être déterminées arbitrairement. De plus, une répartition des longueurs d'onde du signal d'émission lumineux est convertie en un intervalle de temps des impulsions électriques et les longueurs d'onde d'émission de lumière peuvent être contrôlées directement. En outre, il est inutile de superposer un signal particulier pour commander le signal d'émission de la lumière comme signal principal et la dégradation du signal d'émission de la lumière peut être évitée. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à des modes de réalisation particuliers, donnés en exemple, elle ne se limite pas à ces modes de réalisation, mais est limitée uniquement par les revendications jointes. Les spécialistes de la technique comprendront que des changements et modifications peuvent être apportés sans trahir l'étendue ni l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Emetteur à multiplexage de longueurs d'onde, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux unités d'émetteur de lumière (11, 12, 13) pour sortir des signaux lumineux ayant des longueurs d'onde différentes des moyen de balayage des longueurs d'onde (3) pour convertir les longueurs d'onde des signaux lumineux émis par les unités d'émetteur de lumière (11, 12, 13) en un signal de longueur d'onde sur une base de temps ; et des moyens de contrôle (21, 22, 23) pour contrôler les longueurs d'onde des signaux lumineux émis par les unités d'émetteur de lumière (11, 12, 13) sur la base du signal de longueur d'onde émis par les moyens de balayage des longueurs d'onde. 2. Emetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon la revendication 1, dans lequel les moyens de balayage des longueurs d'onde comprennent un filtre variable de longueurs d'onde (4) commandé en tension et un dispositif de régulation de balayage de longueurs d'onde (3). 3. Emetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon la revendication 1 comprenant en outre des moyens de détection du niveau de lumière (6) pour détecter des niveaux de crête du signal de longueur d'onde émis par les moyens de balayage des longueurs d'onde des moyens de détection de la déviation pour détecter une valeur de déviation de la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière (11, 12, 13) par rapport à une valeur de référence en comparant chaque position de niveau de crête du signal de longueur d'onde avec chaque position de temps de référence ; et des moyens de contrôle de longueur d'onde (7) pour contrôler la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière (11, 12, 13) sur la base de la valeur de déviation. 4. Emetteur à multiplexage de longueurs d'onde selon la revendication 1 comprenant en outre des moyens de détection du niveau de lumière (6) pour détecter des niveaux de crête du signal de longueur d'onde émis par les moyens de balayage des longueurs d'onde des moyens de détection de la déviation pour détecter une valeur de déviation de la longueur d'onde de chaque signal lumineux émis par chaque unité d'émetteur de lumière (11, 12, 13) par rapport à une valeur de référence en comparant chaque position de niveau de crête du signal de longueur d'onde avec chaque position de temps de référence ; et des moyens (7) pour détecter si la valeur de déviation est supérieure à une valeur prédéterminée.