Brevet FR2755807A1 — publié le 19980515

Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde. La présente invention concerne un dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par réparti- tion en longueur d'onde et, en particulier, un dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par réparti- tion en longueur d'onde, qui est avantageux pour effectuer efficace- ment la compensation de la dispersion et la compensation des pertes d'un signal optique. Dans le système de communication par fibres optiques et à multiplexage par répartition en longueur d'onde, on a recours au procédé ci-après pour démultiplexer un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde. La figure 3 est un schéma montrant le dispositif démultiplexeur classique. Un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde transmis par l'intermédiaire d'une fibre optique 1 est compensé en dispersion par une fibre optique 2 d'égalisa- tion de dispersion (appelée ci-après simplement une "fibre d'égalisa- tion") et la perte survenant pendant une transmission est compensée par amplification dans un amplificateur optique 3 et le signal est intro- duit dans un dispositif démultiplexeur 4. Dans cet exemple, le nombre multiplexages est supposé être égal à "4". Le dispositif démultiplexeur 4 comprend un coupleur à fibres optiques (appelé ci-après simplement le "coupleur") 5, des fibres d'égalisation 6 à 11, des amplificateurs optiques 12 à 14, et des fibres optiques 15 à 18. Le coupleur 5 est un coupleur du type lx4 servant à aiguiller dans quatre directions le signal optique multiplexé par répar- tition en longueur d'onde. Le signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde, introduit dans le dispositif démultiplexeur 4 est aiguillé dans quatre directions par le coupleur 5 du type lx4, et les signaux optiques respectifs, multiplexés par répartition en longueur d'onde, sont introduits dans les fibres optiques 15 à 18 et sortent sous forme de signaux optiques Si à S4 (les longueurs d'onde X4 à k1 correspondent aux signaux S1 à S4 respectivement) conformément aux caractéristiques des filtres optiques respectifs. Les longueurs d'onde des signaux optiques respectifs présentent la relation Xl susceptible d'une dispersion en raison de la longueur d'onde de disper- sion nulle du circuit de transmission, ce signal nécessite une fibre d'égalisation plus longue. Par conséquent, comme représenté, on dispose des fibres d'égalisation 6 à 11 dans les canaux correspondant aux signaux opti- ques S2 à S3 qui ont une longueur d'onde plus courte. En particulier, les canaux destinés aux signaux optiques de longueurs d'onde plus courtes comportent un grand nombre de fibres d'égalisation. Aucune fibre d'égalisation supplémentaire n'est utilisée pour le signal optique S1 de grande longueur d'onde parce que le signal optique Si est tota- lement compensé en dispersion par la fibre d'égalisation 2. Du fait que la fibre d'égalisation atténue le signal optique, les amplificateurs 12 à 14 sont disposés respectivement en aval des fibres d'égalisation 6, 8 et 11. Les fibres optiques 15 à 18 peuvent être disposées immédiatement après le coupleur 5. Le dispositif démultiplexeur classique décrit ci-dessus soulè- ve les problèmes suivants. Comme on peut le voir sur la figure 3, dans le dispositif démultiplexeur classique, il est nécessaire de disposer des fibres d'égalisation dans les canaux respectifs d'une façon correspon- dante à tous les signaux optiques S2 à S4 autres que le signal optique S1 ayant la longueurs d'onde la plus longue. En outre, il est nécessaire de disposer un amplificateur optique dans chaque canal o sont dispo- sés les filtres optiques d'égalisation. Il en résulte que le nombre de parties augmente et que, de ce fait, on ne peut pas espérer une amélio- ration du rendement et de la fiabilité du système et qu'un problème d'économie se trouve aussi posé. Spécifiquement, du fait qu'il est pos- sible de multiplexer un nombre de longueurs d'onde plus grand que celui pris comme exemple en figure 3, par exemple de 8 à 16 ou plus, les problèmes sont plus importants dans le cas d'une utilisation prati- que. Un objectif de la présente invention est d'éliminer les problèmes ci-dessus et de fournir un dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, ce dispositif pouvant compenser efficacement la dispersion et la perte et permettant de réduire le nombre de dispositifs actifs, tels que des amplificateurs optiques. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la présente invention est en premier lieu caractérisée par le fait qu'elle comprend: des coupleurs de bifurcation connectés en plusieurs étages de manière à diviser le signal optique d'entrée, multiplexé par répartition en longueur d'onde, en des signaux correspondant aux nombres de moyens formant filtres optiques pour longueurs d'onde multiplexées, disposés sur le côté première branche des coupleurs respectifs comme cela est nécessaire; des fibres d'égalisation disposées sur le côté deuxième branche des coupleurs respectifs; un moyen formant filtre optique disposé sur le côté deuxième branche du coupleur dans l'étage final; et des amplifi- cateurs optiques disposés à des endroits prédéterminés entre le coupleur présent dans le premier étage et le moyen formant filtre opti- que présent sur le côté deuxième branche du coupleur dans l'étage fi- nal. En outre, la présente invention est caractérisée, en deuxième lieu, en ce que les amplificateurs optiques sont disposés sur le côté sortie des coupleurs connectés en plusieurs étages multiples dans au moins un étage sur deux. En outre, la présente invention est caractérisée, en troisième lieu, en ce que le moyen formant filtre optique est un filtre à film dié- lectrique multicouche destiné à filtrer un signal optique d'une lon- gueur d'onde prédéterminée. De plus, la présente invention est caracté- risée, en quatrième lieu, en ce que le moyen formant filtre optique consiste en un circulateur optique et un réseau à fibres optiques desti- né à réfléchir le signal optique ayant la longueur d'onde prédétermi- née, et ce moyen formant filtre optique est réalisé de manière que, parmi les signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde introduits à partir du coupleur et traversant le circulateur opti- que, le signal optique réfléchi au niveau du réseau à fibres optiques est émis à partir du circulateur optique. Selon les première à quatrième caractéristiques, les fibres d'égalisation se trouvant sur le côté deuxième branche des coupleurs disposés en plusieurs étages assurent une compensation de dispersion commune dans les canaux subséquents. Par conséquent, si les fibres d'égalisation sont disposées uniformément de manière à correspondre aux canaux respectifs, la dispersion se trouve compensée de façon cumulative dans les canaux situés sur le côté aval, c'est-à-dire les canaux qui, sur le côté longueurs d'onde courtes, sont divisés par les coupleurs et, de ce fait, il n'est pas nécessaire d'augmenter particuliè- rement le nombre de fibres d'égalisation. En outre, du fait que la quantité de la fibre d'égalisation devant être disposée dans chaque canal n'est pas élevée, le degré d'atténuation pour chaque canal peut être diminué. Par conséquent, on peut obtenir un degré nécessaire de compensation de perte sans placer un amplificateur optique dans chaque canal, comme indiqué par la deuxième caractéristique. Plus précisément, le dispositif démultiplexeur selon la pré- sente invention comprend: une pluralité de fibres optiques d'égalisa- tion de dispersion, connectées en série, des moyens formant filtres optiques, connectés respectivement au côté d'entrée et au côté de sor- tie de chaque fibre optique d'égalisation de dispersion, et des amplifi- cateurs optiques placés à des endroits prédéterminés entre le côté de sortie de ladite fibre optique d'égalisation de dispersion disposée dans l'étage initial et le côté de sortie de la fibre optique d'égalisation de dispersion disposée dans l'étage final, le signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde étant appliqué entre la fibre optique d'égalisation de dispersion dudit étage initial et lesdits moyens formant filtres optiques connectés au côté d'entrée de ladite fibre opti- que d'égalisation de dispersion dudit étage initial, et le signal de sortie de chacun desdits moyens formant filtres optiques est extrait en tant que sortie démultiplexée. En outre, le facteur d'amplification, le nombre et la position desdits amplificateurs optiques sont déterminés de manière à assurer le degré d'atténuation d'un signal optique par chacune desdites fibres optiques d'égalisation précitées. Dans une variante, le dispositif démultiplexeur selon la présente invention comprend: des coupleurs à fibres optiques, connec- tés en étages multiples pour diviser un signal optique d'entrée multi- plexé par répartition en longueur d'onde en plusieurs signaux dont le nombre correspond au nombre de multiplexages par répartition en lon- gueur d'onde, des moyens formant filtres optiques disposés sur le côté première branche de chaque coupleur à fibres optiques, des fibres opti- ques d'égalisation de dispersion disposées sur le côté deuxième bran- che de chaque coupleur à fibres optiques selon les besoins; un moyen formant filtre optique disposé sur le côté deuxième branche du cou- pleur à fibres optiques de l'étage final; et des amplificateurs optiques disposés à de endroits prédéterminés entre ledit coupleur à fibres opti- ques disposé dans l'étage initial et le moyen formant filtre optique pré- sent sur le côté deuxième branche du coupleur à fibres optiques de l'étage final. En outre, dans ce démultiplexeur mentionné en dernier: - lesdits amplificateurs optiques sont disposés sur le côté de sortie d'au moins un étage sur deux desdits coupleurs à fibres optiques connectés en plusieurs étages. - ledit moyen formant filtre optique est un filtre à film diélectrique multicouche destiné à filtrer un signal optique d'une longueur d'onde prédéterminée. - ledit moyen formant filtre optique consiste en un circulateur optique et un réseau à fibres optique destiné à réfléchir un signal opti- que d'une longueur d'onde prédéterminée, et ledit moyen formant filtre optique est réalisé de manière que, parmi les signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde et introduits à partir dudit coupleur optique à fibres optiques et traversant ledit circulateur optique, le signal optique réfléchi au niveau dudit réseau à fibres optiques est émis à partir dudit circulateur optique. On va maintenant décrire de façon détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique du dispositif démulti- plexeur correspondant à un mode de réalisation de la présente inven- tion, la figure 2 est un schéma synoptique montrant une variante d'exemple du moyen formant filtre dans le dispositif démultiplexeur correspondant au mode de réalisation de la présente invention, et la figure 3 est un schéma synoptique du dispositif démulti- plexeur classique. Dans la figure 1, qui est un schéma synoptique montrant l'agencement du dispositif démultiplexeur correspondant à un mode de réalisation de la présente invention, les mêmes références que celles de la figure 3 représentent les mêmes parties ou des parties identiques. Un dispositif démultiplexeur 19 comprend des coupleurs à 3 dB, 20, 21 et 22, des fibres d'égalisation 23, 24 et 25, un amplificateur optique 26, et des filtres optiques 15, 16, 17 et 18. Le signal optique multi- plexé par répartition en longueur d'onde est tout d'abord divisé par le coupleur à 20 à 3 dB du premier étage, et un des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde est introduit dans le filtre optique 15 et un signal optique Si ayant une longueur d'onde de X4 est extrait en tant que sortie. L'autre des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde et divisés par le coupleur 20 à 3dB traverse la fibre d'égalisation 23 du premier étage et est introduit dans le coupleur 21 à 3 dB du deuxième étage. Un des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde et divisés en outre par le coupleur 21 à 3 dB du deuxième étage est introduit dans le filtre optique 16, et un signal optique S2 d'une longueur d'onde X3, qui a traversé le filtre optique 16 est extrait en tant que sortie. Par contre, du fait que l'autre des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde divisé par le coupleur 21 à 3 dB est atténué par les coupleurs 20 et 21 à 3 dB et par la fibre d'égalisation 23, cet autre signal est amplifié par l'amplificateur optique 26 avant d'être introduit dans la fibre d'égalisa- tion 24 du deuxième étage. Ensuite, le signal optique mutiplexé par répartition en longueur d'onde et amplifié traverse la fibre d'égalisa- tion 24 du deuxième étage et est introduit dans le coupleur 22 à 3 dB du troisième étage. Un des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde et divisés par le coupleur 22 à 3 dB du troisième étage est introduit dans le filtre optique 17, et un signal S3 de longueur d'onde X2, qui a traversé le filtre optique 17, est extrait en tant que sortie. L'autre des signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde divisé par le coupleur 22 à 3 dB traverse la fibre d'égalisation 25 du troisième étage et est introduit dans le filtre opti- que 18, et un signal optique S4 d'une longueur d'onde)l, qui a traver- sé le filtre optique 18, est extrait en tant que sortie. Comme décrit ci-dessus, dans ce mode de réalisation, comme on le voit si on compare ce dernier avec celui représenté sur la figure 3, la longueur des fibres d'égalisation comprises dans le dispositif démultiplexeur 19 a diminué (la longueur de chaque fibre d'égalisation est supposée être la même), et le nombre d'amplificateurs optiques a aussi diminué. La longueur des fibres d'égalisation peut être diminuée, comme décrit ci-dessus, en raison du fait que les fibres d'égalisation respectives 23, 24 et 25 sont disposées en série, et en raison du fait que les signaux optiques, multiplexés par répartition en longueur d'onde, introduits dans les filtres optiques respectifs 16, 17 et 18, sont compensés en ce qui concerne la dispersion non seulement par la fibre d'égalisation précédente mais également par les fibres d'égalisation disposées en amont de cette dernière. D'une façon similaire, les ampli- ficateurs optiques peuvent être moins nombreux parce que le degré d'atténuation des signaux optiques se trouve diminué du fait de la diminution de la longueur des fibres d'égalisation. L'amplificateur optique 26 peut être placé non seulement à l'endroit représenté sur la figure 1, mais aussi en n'importe quel endroit eu égard au degré d'atténuation du signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde au niveau de chaque coupleur et de chaque filtre d'égalisation de telle manière que le degré d'atténuation ne dépasse pas une valeur de référence prédéterminée. Si l'espacement des longueurs d'onde du signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde est déterminé, on peut aussi déterminer la longueur de la fibre d'égalisation disposée après le branchement à un coupleur. Ceci permet de prédire le degré d'atténuation du signal optique et il est possible de déterminer préalablement le facteur d'amplification et le nombre d'amplificateurs optiques ainsi que la position de ces derniers en se basant sur la prédiction. On peut augmenter le nombre des amplificateurs optiques si le nombre de multiplexages par réparti- tion en longueur d'onde est plus grand que dans l'exemple de la figure 1, et dans ce cas, si les espacements des longueurs d'ondes sont égaux, il est préférable que les amplificateurs optiques soient aussi placés avec des espacements égaux. Le filtre optique décrit ci-dessus est supposé être le filtre optique du type film multicouche diélectrique mais, au lieu d'utiliser un tel filtre optique, on peut réaliser le filtre optique, par exemple en combinant un circulateur optique et un réseau à fibres optiques comme représenté en figure 2. Sur la figure 2, le filtre optique est supposé être une variante du filtre optique 15 mentionné ci-dessus. Un réseau 28 à fibres optiques est connecté à un circulateur optique 27, et un équipement terminal 29 non réflecteur est connecté au réseau 28 à fibres optiques. Le coupleur 20 à 3 dB est connecté au côté d'entrée du circulateur optique 27 dans lequel est introduit un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde et divisé par le coupleur à 3 dB. Le signal optique d'entrée multiplexé par répartition en longueur d'onde traverse le circulateur optique 27 et est introduit dans le réseau 28 à fibres optiques. Au niveau du réseau 28 à fibres opti- ques, seul le signal optique d'une longueur d'onde désirée, dans ce cas le signal optique de longueur d'onde XA, est réfléchi en fonction des caractéristiques du réseau 28 à fibres optiques. Le signal optique réfléchi ayant la longueur d'onde X4 revient au circulateur optique 27 et il est émis à partir du côté de sortie du circulateur optique 27 en tant que signal S1. Les signaux optiques de longueurs d'onde autres que la longueur d'onde k4 traversent le réseau 28 à fibres optiques et sont absorbés au niveau de l'équipment terminal 29 non réflecteur. Si les moyens formant filtres, consistant en une combinaison du circulateur optique 27 et du réseau 28 à fibres optiques, sont dispo- sés en plusieurs étages au lieu des filtres 15 à 18, des signaux optiques de deux ou plus de deux longueurs d'onde peuvent être extraits du signal optique prélevé par un des coupleurs. Comme on peut le voir d'après la description ci-dessus, conformément à la présente invention, des coupleurs sont placés en plusieurs étages, et une fibre d'égalisation est disposée dans une des branches. En d'autres termes, une pluralité de fibres d'égalisation sont disposées en série. Par conséquent, dans le canal d'un dernier étage, c'est-à-dire dans un canal pour signal de longueur d'onde plus courte, les fibres d'égalisation, disposées dans le canaux des étages antérieurs ou dans les canaux pour signal de longueur d'onde plus longue, agis- sent de façon cumulative pour effectuer une compensation de disper- sion. Il en résulte que, comme l'ensemble du dispositif démultiplexeur, la longueur des fibres d'égalisation peut être diminuée. Du fait que la fibre d'égalisation devant être utilisée pour chaque canal n'est pas grande, il est possible de réduire le degré d'atténuation du signal optique pour chaque canal. Par conséquent, on peut obtenir un degré nécessaire de compensation des pertes sans avoir à placer obligatoirement un amplificateur optique dans chaque canal, comme dans le cas de l'invention du mode de réalisation précédent de l'invention. Ainsi, conformément à la présente invention, on peut ré- aliser un dispositif démultiplexeur extrêmement fiable en réduisant le nombre de composants et on peut augmenter les performances du point vue coûts du système de communication complet comprenant le dispo- sitif démultiplexeur en réduisant le nombre de dispositifs actifs. REVENDICATIONS 1. Dispositif démultiplexeur (19) pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, caractérisé en ce qu'il comprend: une pluralité de fibres optiques (23, 24, 25) d'égalisation de dispersion, connectées en série; des moyens formant filtres optiques (15, 16, 17, 18), connec- tés respectivement au côté d'entrée et au côté de sortie de chaque fibre optique d'égalisation de dispersion; et des amplificateurs optiques (26) placés à des endroits prédé- terminés entre le côté de sortie de ladite fibre optique d'égalisation de dispersion disposée dans l'étage initial et le côté de sortie de la fibre optique d'égalisation de dispersion disposée dans l'étage final, le signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde étant appliqué entre la fibre optique d'égalisation de dispersion dudit étage initial et lesdits moyens formant filtres optiques connectés au côté d'entrée de ladite fibre optique d'égalisation de dispersion dudit étage initial, et le signal de sortie de chacun desdits moyens formant filtres optiques est extrait en tant que sortie démultiplexée. 2. Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, selon la revendication 1, caractérisé en ce que: le facteur d'amplification, le nombre et la position desdits amplificateurs optiques sont déterminés de manière à assurer le degré d'atténuation d'un signal optique par chacune desdites fibres optiques d'égalisation précitées. 3. Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, carac- térisé en ce qu'il comprend: des coupleurs (20, 21, 22) à fibres optiques, connectés en étages multiples pour diviser un signal optique d'entrée multiplexé par répartition en longueur d'onde en plusieurs signaux, dont le nombre correspond au nombre de multiplexages par répartition en longueur d'onde; des moyens formant filtres optiques disposés sur le côté première branche de chaque coupleur à fibres optiques; des fibres optiques (23, 24, 25) d'égalisation de dispersion disposées sur le côté deuxième branche de chaque coupleur à fibres optiques selon les besoins; un moyen formant filtre optique disposé sur le côté deuxième branche du coupleur à fibres optiques de l'étage final; et des amplificateurs optiques disposés à de endroits prédéter- minés entre ledit coupleur à fibres optiques disposé dans l'étage initial et le moyen formant filtre optique présent sur le côté deuxième branche du coupleur à fibres optiques de l'étage final. 4. Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, selon la revendication 3, caractérisé en ce que: lesdits amplificateurs optiques sont disposés sur le côté de sortie d'au moins un étage sur deux desdits coupleurs à fibres optiques connectés en plusieurs étages. 5. Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, selon la revendication 3, caractérisé en ce que: ledit moyen formant filtre optique est un filtre à film diélec- trique multicouche destiné à filtrer un signal optique d'une longueur d'onde prédéterminée. 6. Dispositif démultiplexeur pour des communications par fibres optiques, multiplexées par répartition en longueur d'onde, selon la revendication 3, caractérisé en ce que: ledit moyen formant filtre optique consiste en un circulateur optique (27) et un réseau à fibres optique (28) destiné à réfléchir un signal optique d'une longueur d'onde prédéterminée, et ledit moyen formant filtre optique est réalisé de manière que, parmi les signaux optiques multiplexés par répartition en longueur d'onde et introduits à partir dudit coupleur optique à fibres optiques et traversant ledit circulateur optique, le signal optique réfléchi au niveau dudit réseau à fibres optiques est émis à partir dudit circulateur optique.