Brevet FR2784527A1 — publié le 20000414

AMPLIFICATEUR À FIBRE DOPÉE À L'ERBIUM À MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE ET PROCÉDÉ D'AMPLIFICATION UTILISANT CETTE FIBRE DESCRIPTION La présente invention concerne un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde (WDM-EDFA) ayant une puissance de sortie constante par canal et un procédé d'amplification utilisant cette fibre et, plus particulièrement, un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde qui maintient une puissance de sortie constante pour chaque canal lorsque le nombre des canaux est modifié. Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde sortent une puissance de sortie constante par canal, en fonction de la bande de longueurs d'onde et de la puissance du signal lumineux reçu ou du nombre de canaux dans une zone de longueur d'onde à gain applati d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium donné. Par exemple, en supposant que la puissance du signal lumineux amplifié et sorti par l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde doit être de +5 dBm/canal lorsque l'intervalle des longueurs d'onde centrales du signal lumineux reçu pour chaque canal est de 0,8 nm et que la puissance du signal lumineux reçu est de -20 dBm/canal dans un système de transmission optique à multiplexage en longueur d'onde à 16 canaux, un contrôleur de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde reçoit des informations concernant le nombre de canaux à partir du système de transmission optique et contrôle l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde en fonction des conditions de sortie requises de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde. La figure 1 est une vue de la configuration d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde classique. L'amplificateur de la figure 1 comprend un premier coupleur optique 102, un premier convertisseur photoélectrique 104, un premier isolateur 106, une unité d'amplification 108, un second isolateur 110, un second coupleur optique 112, un second convertisseur photoélectrique 114 et un contrôleur 116. Les numéros de référence 100 et 118 indiquent, respectivement, un connecteur d'entrée et un connecteur de sortie. Les numéros de référence 108a et 108b indiquent des coupleurs sélectifs en longueur d'onde. Lors du fonctionnement de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde classique, le premier coupleur optique 102 divise le signal lumineux reçu par l'intermédiaire du connecteur d'entrée 100 dans un rapport de 1 à 99. Le premier convertisseur photoélectrique 104 convertit 1 % du signal lumineux qui a été divisé à partir du signal lumineux par le premier coupleur optique 102, en un signal électrique, et transmet le signal électrique au contrôleur 116. Le contrôleur 116 mesure l'amplitude du signal converti et contrôle le niveau d'amplification de l'unité d'amplification 108. L'unité d'amplification 108 amplifie 99 % du signal lumineux qui a été divisé à partir du signal lumineux par le premier coupleur optique 102. Le second coupleur optique 112 divise le signal lumineux amplifié par l'unité d'amplification 108 dans un rapport de 1 à 99. Le second convertisseur photoélectrique 114 convertit 1 % du signal lumineux qui a été divisé à partir du signal lumineux par le second coupleur optique 112 en un signal électrique et applique le signal électrique au contrôleur 116. Le contrôleur 116 mesure l'amplitude du signal converti par le second convertisseur photoélectrique 114 et contrôle le niveau d'amplification de l'unité d'amplification 108. Le premier isolateur 106 empêche l'émission spontanée amplifiée (ASE) générée par l'unité d'amplification 108 de dégrader l'efficacité de l'amplification en étant réfléchie par le premier coupleur optique 102 et appliquée de nouveau à l'unité d'amplification 108. De même, le second isolateur 110 empêche l'émission spontanée amplifiée générée par l'unité d'amplification 108 de dégrader l'efficacité de l'amplification en étant réfléchie par le second coupleur optique 112 et appliquée de nouveau à l'unité d'amplification 108. Cependant, lorsqu'il se produit un ajout/une suppression de canaux dans un système de transmission optique à multiplexage en longueur d'onde, le signal lumineux est instantanément transmis via une fibre optique, mais les informations de canal sont transmises après un temps de retard prédéterminé. La figure 2 montre une variation de la sortie par canal d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde en fonction de la différence de temps de transmission entre le signal lumineux et la lumière de contrôle comprenant les informations de canal. Si le nombre des canaux est passé de 16 à 8, la puissance du signal lumineux incident est réduite à une puissance de signal lumineux pour 8 canaux, de sorte que l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde, qui effectue un contrôle de puissance de sortie constante adéquat pour 16 canaux comme montré dans une section 200, augmente la sortie par canal pour maintenir la puissance de sortie totale constante. A cet instant, un dépassement tel que celui dans une section 202 se produit. C'est-à- dire que les informations de canal associées à une variation du nombre de canaux atteignent le contrôl81eur après un temps de retard prédéterminé, de sorte que le temps de retard entraîne un effet transitoire tel qu'un dépassement. Le numéro de référence 204 indique une section o le contrôle d'amplification par rapport à 8 canaux est effectué. Un objectif de la présente invention consiste à proposer un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde qui maintient la puissance de sortie par canal constante même lorsque l'état des canaux est modifié, en installant une partie de contrôle de puissance pour contrôl81er la puissance du signal lumineux dans la partie avant de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde, et un procédé d'amplification utilisant cette fibre. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la présente invention propose un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde ayant une puissance de sortie constante par canal, qui amplifie le signal lumineux reçu d'une pluralité de canaux qui sont multiplexés, l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde comprenant: une unité de contrôle de puissance pour générer une lumière fictive dont la puissance de sortie est contrôlée en fonction d'une première valeur de contrôle, et pour contrôler la puissance du signal lumineux reçu en couplant la lumière fictive au signal lumineux reçu; une unité d'amplification à fibre optique pour amplifier le signal lumineux contrôlé en puissance par l'unité de contrôle de puissance, en utilisant une lumière de pompage générée en fonction d'une seconde valeur de contrôle; et un contrôleur pour fournir la première valeur de contrôle à l'unité de contrôle de puissance pour obtenir une puissance lumineuse fictive correspondant à la différence entre la valeur de puissance du signal lumineux reçu et une valeur de puissance cible prédéterminée, et pour fournir la seconde valeur de contrôle à l'unité d'amplification à fibre optique pour obtenir la puissance de lumière de pompage requise pour amplifier le signal lumineux reçu. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la présente invention propose aussi un procédé d'amplification utilisant une fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde, comprenant les étapes consistant à mesurer la puissance d'un signal lumineux reçu et à obtenir la différence entre la valeur de puissance mesurée et une valeur de puissance cible prédéterminée à générer une lumière fictive ayant une puissance de sortie aussi grande que la différence obtenue; à coupler la lumière fictive générée au signal lumineux reçu et à sortir la lumière couplée; et à amplifier la lumière couplée. L'objectif et l'avantage ci-dessus de la présente invention deviendront plus évidents par la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de celle-ci avec référence aux dessins joints sur lesquels: la figure 1 est un schéma de la configuration d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde classique; la figure 2 illustre la variation de la puissance de sortie par canal d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde en fonction de la différence de temps de transmission entre le signal lumineux et la lumière de contrôle comprenant les informations de canal; et la figure 3 est un schéma de la configuration d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde qui maintient une puissance de sortie par canal constante, selon la présente invention. En référence à la figure 3, un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde selon la présente invention qui maintient une puissance de sortie par canal constante, comprend une unité de contrôle de puissance 310, un premier isolateur 320, une unité d'amplification 330, un second isolateur 340, une unité de contrôle de puissance de sortie 350 et un contrôleur 360. L'unité de contrôle de puissance 310 contrôle la puissance du signal lumineux reçu. L'unité d'amplification 330 amplifie le signal lumineux reçu. L'unité de contrôle de puissance de sortie 350 contrôle la puissance du signal lumineux amplifié par l'unité d'amplification 330. Les numéros de référence 300 et 370 indiquent, respectivement, un connecteur d'entrée et un connecteur de sortie. L'unité de contrôle de puissance 310 comprend un convertisseur électrooptique 311, un premier coupleur optique 312, un premier convertisseur photoélectrique 313 et un comparateur 314. L'unité d'amplification 330 comprend une première source de lumière de pompage 331, un premier coupleur sélectif en longueur d'onde 332, une fibre dopée à l'erbium 333, un second coupleur sélectif en longueur d'onde 334 et une seconde source de lumière de pompage 335. L'unité de contrôle de puissance de sortie 350 comprend un second coupleur optique 351 et un second convertisseur photoélectrique 352. Lors du fonctionnement de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde selon la présente invention, lorsque le signal lumineux est reçu par l'intermédiaire du connecteur d'entrée 300, le premier coupleur optique 312 divise le signal lumineux d'entrée dans un rapport de 1 à 99. 99 % du signal lumineux sont appliqués à l'unité d'amplification à fibre optique 330 via le premier isolateur 320, et 1 % du signal lumineux est converti en un signal électrique par le premier convertisseur photoélectrique 313. Le comparateur 314 compare la puissance totale du signal lumineux reçu à la puissance totale du signal lumineux requise par la fibre dopée à l'erbium 333. Lorsque la puissance totale du signal lumineux reçu est inférieure à la puissance totale du signal lumineux requise par la fibre dopée à l'erbium 333, le contrôleur 360 contrôle le courant de commande du convertisseur électro-optique 311 connecté au premier coupleur optique 312 de sorte que le convertisseur électro-optique 311 sorte une puissance correspondant à la différence. Le convertisseur électro-optique 311 génère une lumière fictive en fonction d'un courant de commande contrôlé. La lumière fictive générée est couplée au signal lumineux reçu par le premier coupleur optique 312, de sorte que la puissance totale du signal lumineux appliqué à l'unité d'amplification à fibre optique 330 soit contrôlée. Ici, le convertisseur électro-optique 311 est une diode laser qui génère une lumière de longueurs d'onde qui ne sont pas utilisées pour le signal lumineux reçu. L'unité d'amplification à fibre optique 330 amplifie le signal lumineux dont la puissance est contrôlée par l'unité de contrôle de puissance 310. Les première et seconde sources de lumière de pompage 331 et 335 génèrent une lumière de pompage en fonction du courant de commande qui est contrôlé par le contrôleur 360. Le courant de commande de chacune des première et seconde sources de lumière de pompage 331 et 335 est déterminé par le gain d'amplification de la fibre dopée à l'erbium 333. La lumière de pompage générée par les première et seconde sources de lumière de pompage 331 et 335 est appliquée à la fibre dopée à l'erbium 333, respectivement, via les premier et second coupleurs sélectifs en longueur d'onde 332 et 334. Lorsque la lumière de pompage excite les ions d'erbium (Er) dans la fibre dopée à l'erbium 333, le signal lumineux est amplifié par l'émission stimulée de l'erbium excité. Si le nombre des canaux du signal lumineux transmis à une puissance constante pour chaque canal est abaissé de 16 canaux à 8 canaux, la puissance du signal lumineux reçu est inférieure à la puissance de référence requise par la fibre dopée à l'erbium 333, et le contrôleur 360 contrôle la puissance du signal lumineux reçu en ajustant le courant de commande du convertisseur électro-optique 311. L'unité d'amplification à fibre optique 330 a une puissance de sortie correspondant à 16 canaux, mais la puissance par canal du signal lumineux de 8 canaux est constante. Le second coupleur optique 351 divise le signal lumineux amplifié par l'unité d'amplification à fibre optique 330 dans un rapport de 1 à 99. 1 % du signal lumineux divisé est converti en un signal électrique par le second convertisseur photoélectrique 352 et, ensuite, appliqué au contrôleur 360. Le contrôleur 360 contrôle la puissance du signal lumineux amplifié et ajuste le niveau d'amplification de l'unité d'amplification à fibre optique 330. Le premier isolateur 320 empêche l'émission spontanée amplifiée générée par l'unité d'amplification à fibre optique 330 de dégrader l'efficacité de l'amplification en étant réfléchie par le premier coupleur optique 312 et appliquée de nouveau à l'unité d'amplification à fibre optique 330. De même, le second isolateur 340 empêche l'émission spontanée amplifiée générée par l'unité d'amplification à fibre optique 330 de dégrader l'efficacité de l'amplification en étant réfléchie par le second coupleur optique 351 et appliquée de nouveau à l'unité d'amplification à fibre optique 330. Selon la présente invention, un amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde, dans lequel une pluralité de canaux sont multiplexés et amplifiés, peut supprimer un effet transitoire et maintenir une puissance de sortie constante par canal de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde en contrôlant la puissance du signal lumineux incident des canaux ajoutés/supprimés. REVENDICATIONS 1. Amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde ayant une puissance de sortie constante par canal, qui amplifie le signal lumineux reçu d'une pluralité de canaux qui sont multiplexés, caractérisé en ce que l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde comprend: une unité de contrôle de puissance (310) pour générer une lumière fictive dont la puissance de sortie est contrôlée en fonction d'une première valeur de contrôle, et pour contrôler la puissance du signal lumineux reçu en couplant la lumière fictive au signal lumineux reçu; une unité d'amplification à fibre optique (330) pour amplifier le signal lumineux contrôlé en puissance par l'unité de contrôle de puissance (310), en utilisant la lumière de pompage générée en fonction d'une seconde valeur de contrôle; et un contrôleur (360) pour fournir la première valeur de contrôle à l'unité de contrôle de puissance (310) pour obtenir une puissance de lumière fictive correspondant à la différence entre la valeur de puissance du signal lumineux reçu et une valeur de puissance cible prédéterminée, et pour fournir la seconde valeur de contrôle à l'unité d'amplification à fibre optique (330) pour obtenir une puissance de lumière de pompage requise pour amplifier le signal lumineux reçu. 2. Amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde selon la revendication 1, dans lequel l'unité de contrôle de puissance (310) comprend: un coupleur optique (312) pour diviser le signal lumineux reçu dans un rapport prédéterminé et pour fournir en sortie un des groupes de signaux lumineux divisés à l'unité d'amplification à fibre optique (330); un convertisseur photoélectrique (313) pour convertir le signal lumineux divisé restant en un signal électrique; un comparateur (314) pour comparer la puissance du signal électrique à une valeur de puissance prédéterminée; et un convertisseur électro- optique (311) pour convertir un signal électrique généré par la première valeur de contrôle sortie par le contr1ôleur (360) en fonction de la sortie du comparateur (314), en un signal optique, et pour fournir le signal optique en tant que lumière fictive au coupleur optique (312). 3. Amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde selon la revendication 2, dans lequel le convertisseur électro-optique (311) est une diode laser qui génère une lumière de longueurs d'onde qui ne sont pas utilisées en tant que signal lumineux reçu. 4. Amplificateur à fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde selon la revendication 1, comprenant en outre: un second coupleur optique (351) pour diviser un signal optique amplifié par l'unité d'amplification à fibre optique (330), dans un rapport prédéterminé; et un second convertisseur photoélectrique (352) pour convertir un des groupes de signaux lumineux en lesquels le signal optique est divisé par le second coupleur optique (351), en signaux électriques, et pour appliquer les signaux électriques au contr1ôleur (360), dans lequel le contrôleur (360) contrôle la puissance du signal lumineux amplifié par l'unité d'amplification à fibre optique (330) et détermine la seconde valeur de contrôle. 5. Procédé d'amplification utilisant une fibre dopée à l'erbium à multiplexage en longueur d'onde (333), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: (a) mesurer la puissance d'un signal lumineux reçu et obtenir la différence entre la valeur de puissance mesurée et une valeur de puissance cible prédéterminée; (b) générer une lumière fictive ayant une puissance de sortie aussi grande que la différence obtenue; (c) coupler la lumière fictive générée au signal lumineux reçu et sortir la lumière couplée; et (d) amplifier la lumière couplée. 6. Procédé selon la revendication 5, comprenant en outre le contrôle du niveau d'amplification en contrôlant la puissance de la lumière amplifiée à l'étape (d).