Brevet FR2760581A1 — publié le 19980911

EMETTEUR OPTIQUE MULTIPLEXE EN LONGUEUR D'ONDE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une technique de communication optique multiplexée en longueur d'onde et, plus particulièrement, un émetteur optique multiplexé en longueur d'onde, qui égalise les niveaux des signaux optiques respectifs émis à partir de celui- ci. CONTEXTE DE L'INVENTION En tant que moyens destinés à réaliser un système de communication optique de grande capacité, un système de communication optique multiplexé en longueur d'onde, dans lequel une pluralité de signaux optiques de différentes longueurs d'onde sont multiplexés et propagés par l'intermédiaire d'une fibre optique unique, est activement étudié et les informations transmises par l'intermédiaire de celui-ci sont augmentées périodiquement. Dans un tel système de communication optique multiplexé en longueur d'onde, il est très important qu'une distance de transmission soit étendue autant que possible et que les niveaux de transmission des signaux optiques respectifs soient maintenus au niveau haut et égalisés. L'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde classique comprend une pluralité de sources de lumière destinées à générer, respectivement, des signaux optiques de différentes longueurs d'onde et un coupleur destiné à les multiplexer. Les niveaux des signaux optiques sont, respectivement, ajustés en commandant les courants de commande délivrés aux diodes lasers dans les sources de lumière. Chacun des niveaux des signaux optiques est surveillé à la voie de sortie du coupleur et ajusté de telle manière qu'il devienne égal à la valeur minimale à l'intérieur de celui-ci. Un autre procédé pour égaliser les niveaux de sortie des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur est le suivant. Des atténuateurs optiques variables sont, respectivement, connectés aux voies de sortie des sources de lumière et les sorties des atténuateurs optiques variables sont multiplexées par le coupleur. D'abord, chacune des sources de lumière est ajustée de telle manière que sa puissance de sortie devienne maximale. Ensuite, les atténuateurs optiques variables sont ajustés de telle manière que chacun des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur devienne égal à la valeur minimale à l'intérieur de celui-ci. Un inconvénient commun aux deux circuits de commande de sortie mentionnés ci-dessus dans les émetteurs optiques multiplexés en longueur d'onde classiques est que les niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur sont ajustés en atténuant les puissances de sortie des sources de lumière en se basant sur la valeur minimale à l'intérieur de celui-ci et, de ce fait, on ne peut pas obtenir de hauts niveaux de signaux optiques de transmission. EXPOSE DE L'INVENTION Par conséquent, l'invention a pour but de proposer un émetteur optique multiplexé en longueur d'onde qui génère des signaux optiques avec des puissances élevées de transmission et qui égalise leurs niveaux. Selon une caractéristique de l'invention, un émetteur optique multiplexé en longueur d'onde comprend: une pluralité de sources de lumière destinées à générer une pluralité de signaux optiques ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, une pluralité d'amplificateurs optiques connectés, respectivement, aux voies de sortie de la pluralité de sources de lumière, un coupleur destiné à multiplexer une pluralité de signaux optiques de sortie de la pluralité d'amplificateurs optiques, et des moyens destinés à commander les gains de la pluralité d'amplificateurs optiques, de façon que les niveaux de la pluralité de signaux optiques à la voie de sortie du coupleur soient égalisés. Dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon l'invention, les atténuateurs optiques variables sont connectés, respectivement, aux voies de sortie des sources de lumière et les sorties des atténuateurs optiques variables sont multiplexées par le coupleur et propagées par l'intermédiaire d'une ligne de transmission optique unique. Les puissances de sortie des sources de lumière sont maintenues, respectivement, constantes en commandant les courants de commande délivrés aux diodes lasers dans les sources de lumière et sont délivrées aux amplificateurs optiques. Les amplificateurs optiques amplifient, respectivement, les sorties des sources de lumière et les sorties des amplificateurs optiques sont multiplexées par le coupleur et délivrées à la ligne de transmission optique, o chacun des niveaux des signaux optiques qui lui sont appliqués sont maintenus à la même valeur prédéterminée en commandant les gains des amplificateurs optiques. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention va être expliquée plus en détail conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels: les figures 1A et lB sont des schémas fonctionnels destinés à montrer des exemples d'émetteurs optiques classiques multiplexés en longueur d'onde, les figures 2A et 2B sont des schémas fonctionnels destinés à montrer un mode de réalisation préféré de l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon l'invention, la figure 3 montre les valeurs numériques des niveaux des signaux optiques et des gains des amplificateurs optiques dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 2A, et la figure 4 montre un exemple d'un circuit de commande de gain destiné à ajuster le gain d'un amplificateur à fibre optique utilisé dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 3. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Avant d'expliquer un émetteur optique multiplexé en longueur d'onde dans le mode de réalisation préféré selon l'invention, l'émetteur optique classique multiplexé en longueur d'onde mentionné ci-dessus va être expliqué avec référence aux figures 1A et lB. Les figures 1A et lB montrent des émetteurs optiques classiques multiplexés en longueur d'onde, dans lesquels des signaux optiques sont multiplexés et leurs niveaux de transmission sont égalisés. Dans les cas ordinaires, une unité de coupleurs 31 comprenant les coupleurs 32 à 34 est utilisée afin de multiplexer une pluralité de signaux optiques générés par des sources de lumière 11 à 14, mais les coefficients d'atténuation des coupleurs 32 à 34 varient en fonction d'une longueur d'onde de signal et les niveaux des signaux optiques multiplexés par l'unité de coupleurs 31 deviennent inégaux les uns par rapport aux autres. Dans l'émetteur optique classique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 1A, les sources de lumière 11 à 14 sont ajustées de telle manière que les niveaux des signaux optiques délivrés à partir de la voie de sortie de l'unité de coupleurs 31 soient égalisés. Dans l'émetteur optique classique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure lB, des atténuateurs optiques variables 51 à 54 sont connectés, respectivement, aux voies de sortie des sources de lumière 11 à 14 et ils sont ajustés de telle manière que chacun des niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur 31 devienne égal à la valeur minimale dans celui-ci. Les inconvénients de l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde mentionné ci-dessus ont été décrits dans le Contexte de l'invention. Ensuite, un émetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon l'invention va être expliqué dans un mode de réalisation préféré avec référence aux dessins annexés. Les figures 2A et 2B sont des schémas fonctionnels d'émetteurs optiques multiplexés en longueur d'onde montrés en tant que modes de réalisation préférés de l'invention. L'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 2A comprend des sources de lumière 11 à 14, des amplificateurs optiques 21 à 24 destinés à amplifier, respectivement, les sorties des sources de lumière 11 à 14, et un coupleur 34 destiné à multiplexer les sorties des amplificateurs optiques 21 à 24. Les sources de lumière 11 à 14 comprennent, respectivement, des diodes lasers ayant différentes longueurs d'onde d'émission laser et leurs puissances optiques de sortie sont commandées, respectivement, par la commande de niveau des courants de commande délivrés à partir de l'extérieur. Les amplificateurs optiques 21 à 24 comprennent des fibres optiques dopées avec des métaux des terres rares et des diodes lasers pour les pomper. La fibre optique dopée avec un métal des terres rares est une fibre optique dopée avec de l'erbium Er (FDE) au coeur de laquelle une faible quantité d'erbium est ajoutée, dans la plupart des cas. La diode laser de pompage génère une puissance lumineuse dans la bande de longueur d'onde de 1,48 pm ou de 0,98 pm. Le niveau de puissance de sortie de l'amplificateur à fibre optique est commandé en ajustant la puissance de sortie de la diode laser de pompage pour la fibre optique dopée avec de l'erbium. Les puissances de sortie des amplificateurs optiques 21 à 24 sont multiplexées par un coupleur 31 et propagées par l'intermédiaire d' une ligne de transmission optique de signaux. Bien que les courants de commande délivrés aux sources de lumière respectives aient la même amplitude, les puissances de sortie des sources de lumière sont différentes les unes des autres. Cependant, les gains des amplificateurs optiques sont commandés de sorte que les niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur 31 soient égalisés indépendamment du coefficient d'atténuation dépendant de la longueur d'onde du coupleur 31 en commandant les gains des amplificateurs optiques. Le coupleur 31 peut être remplacé par l'unité de coupleurs 31 comprenant les coupleurs 32 à 34. En tant qu'autre manière de commander les niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur, les étapes suivantes peuvent être adoptées. Les courants de commande délivrés aux sources de lumière sont commandés de telle manière que chacune des puissances de sortie des sources de lumière devienne maximale compte tenu de la relation entre la puissance de sortie et le courant de commande. Ensuite, les gains des amplificateurs optiques sont commandés de telle manière que les niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur puissent être égalisés. Les structures des émetteurs optiques multiplexés en longueur d'onde montrées sur les figures 2A et 2B sont identiques à l'exception de la connexion des modules de coupleurs. Dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 2B, la dépendance du coefficient d'atténuation du coupleur vis-à-vis de la longueur d'onde du signal optique devient visible, parce que le coupleur est réalisé par la connexion en cascade d'une pluralité de modules de coupleurs, comportant chacun deux voies d'entrée. Cependant, les niveaux des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur peuvent être augmentés et égalisés de manière satisfaisante en ajustant les gains des amplificateurs optiques. Dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 3, un dispositif à réseau de phase ou PHASAR est utilisé en tant que coupleur 31 et un amplificateur à fibre optique, qui comprend une fibre optique dopée avec de l'erbium et une diode laser pour pomper la fibre optique dopée avec de l'erbium, est utilisé pour chacun des amplificateurs optiques 21 à 24. Dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde, le niveau de puissance de chacun des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur 31 est fixé à + 7 dBm et les longueurs d'onde et les puissances de sortie des signaux optiques respectifs sont les suivants: 1547 nm..... + 3,0 dBm 1549 nm..... + 2,5 dBm 1552 nm..... + 3, 5 dBm 1554 nm..... + 4,0 dBm Les coefficients d'atténuation du coupleur 31 sont les suivants: 1547 nm..... 8,0 dBm 1549 nm..... 8, 0 dBm 1552 nm..... 9,5 dBm 1554 nm..... 9,0 dBm Par conséquent, les gains requis pour les amplificateurs optiques respectifs sont les suivants: 1547 nm..... + 12,0 dBm 1549 nm..... + 12,5 dBm 1552 nm..... + 13,0 dBm 1554 nm..... + 12,0 dBm Selon les données montrées ci-dessus, les différences parmi les niveaux de puissance des signaux optiques à la voie de sortie du coupleur 31 peuvent être annulées. De plus, dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde montré sur la figure 3, un amplificateur à fibre optique pour la bande de 1,55 um est utilisé pour chacun des amplificateurs optiques 21 à 24 et le coupleur de multiplexage en longueur d'onde est utilisé comme coupleur 31. Par conséquent, un bruit d'émission spontanée amplifiée dans la bande de 1,53 um peut être supprimé par le coefficient d'atténuation, dépendant de la longueur d'onde, du coupleur et, de ce fait, la dégradation du rapport signal sur bruit du signal optique transmis peut être évitée. Ensuite, des moyens destinés à commander les gains des amplificateurs optiques 21 à 24 vont être expliqués avec référence aux figures 3 à 4. Les moyens destinés à commander les gains des amplificateurs à fibre optique comprennent une pluralité de circuits de commande de gain, qui correspondent, respectivement, aux puissances de sortie générées par les sources de lumière 11 à 14. Un circuit de commande de gain montré sur la figure 4 correspond à la puissance de sortie générée par la source de lumière 11. Une partie de la puissance optique générée par la source de lumière 11 est dérivée par un dispositif séparateur 41 et transmise par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande optique 42. La sortie du filtre passe-bande optique 42 est délivrée à un convertisseur optique- électrique 43 et convertie en un signal électrique, qui est délivré à l'une des bornes d'entrée d'un amplificateur différentiel 44. Une autre borne d'entrée de l'amplificateur différentiel 44 est connectée à une tension standard (référence) 45. La sortie de l'amplificateur différentiel 44 est délivrée à un circuit de commande de diode laser 46 destiné à commander la diode laser de pompage dans l'amplificateur à fibre optique 21. Par conséquent, le gain de l'amplificateur à fibre optique 21 est commandé sur la base de la comparaison entre le niveau de la puissance optique et la tension standard, de ce fait, le niveau du signal optique généré par la source de lumière 11 est maintenu égal à un niveau prédéterminé à la voie de sortie du coupleur 31. Les niveaux des autres signaux optiques à la voie de sortie du coupleur sont commandés, respectivement, par des circuits de commande identiques à ceux montrés sur la figure 4. Dans le mode de réalisation mentionné ci-dessus selon l'invention, un coupleur à multiplexage en longueur d'onde est utilisé en tant que coupleur, mais un coupleur d'un autre type, tel qu'un coupleur de branchement de n vers 1 peut être adopté. De plus, dans la description ci-dessus, l'explication est donnée pour un cas dans lequel le signal optique dans la bande de 1,55 pm est amplifié par l'amplificateur à fibre optique comprenant une fibre optique dopée avec de l'erbium, mais un amplificateur à fibre optique comprenant une fibre optique dopée avec du praséodyme peut être adopté dans un cas o la longueur d'onde du signal optique est dans la bande de 1,3 pm. De plus, un amplificateur optique du type à semi- conducteurs peut être adopté à la place de l'amplificateur à fibre optique afin d'égaliser les niveaux des signaux optiques de sortie. Comme mentionné ci-dessus, selon l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon l'invention, étant donné que les niveaux des signaux optiques de sortie à la voie de sortie de l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde peuvent être ajustés compte tenu du coefficient d'atténuation dépendant de la longueur d'onde du coupleur optique, les niveaux des signaux optiques de sortie peuvent être augmentés et facilement égalisés. De plus, dans l'émetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon l'invention, l'amplificateur à fibre optique est utilisé en tant qu'amplificateur optique et le coupleur à multiplexage en longueur d'onde est utilisé en tant que coupleur. Par conséquent, le bruit d'émission spontanée amplifiée généré dans l'amplificateur à fibre optique peut être supprimé par le coefficient d'atténuation dépendant de la longueur d'onde du coupleur à multiplexage en longueur d'onde et la dégradation du rapport signal sur bruit du signal optique transmis peut être évitée. Bien que l'invention ait été décrite en ce qui concerne un mode de réalisation spécifique pour une présentation complète et claire, les revendications annexées ne doivent pas être ainsi limitées mais doivent être interprétées comme incorporant toutes les modifications et variantes de construction qui peuvent se présenter à l'homme du métier et qui cadrent avec l'enseignement de base présenté ici. REVENDICATIONS 1. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde caractérisé en ce qu'il comprend: une pluralité de sources de lumière (11 à 14) destinées à générer une pluralité de signaux optiques ayant des longueurs d'onde différentes les unes des autres, une pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24) connectés, respectivement, aux voies de sortie de ladite pluralité de sources de lumière (11 à 14), un coupleur (31) destiné à multiplexer une pluralité de signaux optiques de sortie de ladite pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24), et des moyens destinés à commander les gains de ladite pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24), de façon que les niveaux de ladite pluralité de signaux optiques à la voie de sortie dudit coupleur (34) soient égalises. 2. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon la revendication 1, dans lequel: chacun de ladite pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24) est un amplificateur à fibre optique comprenant une fibre optique dopée avec un métal des terres rares et une diode laser pour le pomper. 3. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon la revendication 2, dans lequel: ladite fibre optique dopée avec un métal des terres rares est une fibre optique dopée avec de l'erbium ou du praséodyme. 4. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon la revendication 1, dans lequel: chacun de ladite pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24) est un amplificateur optique du type à semi-conducteurs. 5. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon la revendication 1, dans lequel: ledit coupleur (31) est un coupleur à multiplexage en longueur d'onde ou un coupleur de branchement de n vers 1, o n signifie une densité multiplexée. 6. Emetteur optique multiplexé en longueur d'onde selon la revendication 2, dans lequel: lesdits moyens destinés à commander les gains de ladite pluralité d'amplificateurs optiques (21 à 24) comprennent une pluralité de circuits de commande de gain pour lesdits amplificateurs optiques (21 à 24) respectifs, chacun d'eux comprenant: des moyens destinés à extraire un signal optique à contrôler, des moyens destinés à commander un courant de commande de ladite diode laser de pompage pour ladite fibre optique dopée avec un métal des terres rares sur la base de la comparaison entre un niveau dudit signal optique extrait et une tension standard prédéterminée.