Brevet FR2807590A1 — publié le 20011012

Dispositif transmission à fibres optiques et à multiplexage en longueur d'onde. Domaine technique de l'invention L'invention relative à un dispositif de transmission à fibres optiques et à multiplexage en longueurs d'ondes, notamment pour des réseaux de télécommunications métropolitains, comprenant: - des émetteurs optiques en liaison avec des équipements electroniques d'émission pour transmettre des signaux optiques de longueurs d'ondes correspondants à des canaux prédéterminés, - des moyens de multiplexage des signaux optiques émis par émetteurs optiques, - des moyens pour concentrer les signaux optiques multiplexés longueurs d'ondes vers un réseau de transmission à fibres optiques s'étendant sur une distance prédéterminée, - au moins un amplificateur optique, lequel restitue un niveau de signal optique avant un tri des longueurs d'ondes à travers un démultiplexeur optique, - et des récepteurs optiques recevant les signaux optiques multiplexes et sélec tionnés par ledit démultiplexeur. Etat la technique La technique de transmission DWDM de multiplexage en longueur d'onde combine l'effet de multiplexage avec l'amplification optique pour réaliser des réseaux de transmission à longue distance et à haut débit. Dans systèmes DWDM connus, un amplificateur optique est généralement implante en tête de réseau, juste après le multiplexeur et avant le réseau de transmission des fibres optiques. Le contrôle spectral du gain de l'amplificateur optique est réalisé au moyen de filtres égaliseurs ou à partir d'un contrôle@sélectif des phénomènes de saturation. Une autre solution connue consiste à utiliser des atténuateurs après le démodulateur pour atténuer les canaux présentant le gain le plus important. Ces dispositifs connus sont chers, et limitent le rendement de l'amplificateur, ainsi que sa capacité de transmission. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de transmission à fibres optiques et à multiplexage en longueurs d'ondes, ayant une structure simplifiée peu onéreuse pour des réseaux métropolitains, et bénéficiant d'une redondance pour la transmission des signaux. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que - les moyens de multiplexage comportent un combineur optique composé d'une série de n coupleurs optiques à répartition dissymétrique en cascade plusieurs étages permettant de combiner les signaux optiques reçus des émetteurs optiques de différentes longueurs d'ondes, le dernier coupleur étant agencé pour acheminer les signaux optiques multiplexés vers une ligne de transmission principale et une ligne de transmission de secours, - le rapport de couplage des différents coupleurs optiques est ajusté au niveau des canaux pour compenser la variation du gain spectral de l'amplificateur optique. Selon une caractéristique l'invention, l'amplificateur optique est disposé du côté récepteur avant le démultiplexeur optique. Selon une caractéristique l'invention, la ligne de transmission principale et la ligne de transmission de secours sont connectées à un commutateur optique piloté par un microcontrôleur pour assurer la redondance par basculement automatique sur la ligne de transmission secours en cas d'incident sur la ligne de transmission principale, la sortie du commutateur optiqùe étant reliée par une fibre optique à l'entrée de l'amplificateur. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, - chaque coupleur du premier étage reçoit deux signaux optiques de longueurs d'ondes différentes issus d'une paire d'émetteurs optiques, - chaque coupleur du deuxieme étage reçoit les signaux optiques de sortie d'une paire de coupleurs du premier étage, - les deux sorties du dernier coupleur de l'étage sont en liaison avec lesdites lignes de transmission principale de secours. Les émetteurs optiques sont formés à titre d'exemples par des transmetteurs lasers stabilisés en longueur d'onde. Les récepteurs optiques des signaux démultiplexés en longueurs d'ondes sont constitués par des photodiodes associées chacune à un circuit de contrôle automatique de gain. Le rapport de couplage des différents coupleurs optiques du combineur optique (16) est obtenu soit par polissage-assemblage, soit par fusion-étirage, soit en optique intégrée. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représente aux dessins annexés, dans lesquels: - figure 1 est une vue synoptique du dispositif de transmission à fibres optiques et à multiplexage selon l'invention; - figure 2 représente une vue schématique du combineur optique à coupleurs dissymétriques; - figure 3 montre un tableau avec les différentes combinaisons de coupleurs pour la compensation du gain spectral de l'amplificateur; - figure 4 montre la courbe de gain de l'amplicateur optique avant compensation. Description d'un mode de réalisation préférentiel En référence à la figure 1, un dispositif de transmission 10 à fibres optiques et à multiplexage en longueurs d'onde, est utilisé pour la transmission de signaux de télécommunications dans les réseaux métropolitains. II s'agit système de DWDM à plusieurs longueurs d'onde 11 à 18 (huit à titre d'exemple), espacées de 200GHz, et permettant de transporter des signaux d'une largeur bande de plus de 2GHz sur une distance donnée, par exemple de 50 kilomètres. A l'émission, les équipements électroniques d'émission 12 sont connectés à une pluralité d'émetteurs optiques 14 équipés de transmetteurs lasers stabilisés en longueur d'ondes. Un combineur optique 16 reçoit les signaux optiques de longueurs d'ondes 11 à 18 émis par les différents transmetteurs lasers, et comporte deux sorties S1 et S2. La sortie S1 concentre les signaux l'ensemble des émetteurs optiques 14 sur une fibre optique d'une ligne de transmission principale 18 ayant une distance de plusieurs kilomètres. L'autre sortie du combineur optique 16 fournit une copie du même signal sur une fibre optique d'une ligne de transmission de secours. A la réception, un commutateur optique 22 est piloté par un microcontrôleur pour sélectionner ligne 18 ou 20 utilisée pour la transmission. Le commutateur 22 assure la redondance du dispositif de transmission 10 en provoquant basculement automatique sur la ligne de secours 20 en cas d'incident sur la ligne principale 1 La sortie du commutateur optique 22 est branchée par une fibre optique 24 à un amplificateur 26 optique, lequel restitue un niveau de signal optique prédéterminé avant un tri des longueurs d'ondes 11 à 18 à travers démultiplexeur optique 28. Ce demièr sélectionne les signaux optiques démultiplexés de longueurs d'ondes 11 à 18 délivrés à des récepteurs optiques 30. Le récepteur optique 30 pour chaque longueur d'onde 11 à 18, comporte une photodiode associée à un circuit de contrôle automatique de gain. Des équipements électroniques de réception 32 sont connectés électriquement par conducteurs 34 aux différents récepteurs optiques. L'amplificateur 26 à optique intégrée est disposé côté récepteur juste avant démultiplexeur optique 28. A titre d'exemple, les huit longueurs d'ondes choisies selon les canaux de la grille UIT et séparées de 200GHz, sont les suivantes: 11= 1531,90nm (canal 57) 12= 1533,47nm (canal 55) 13= 1535,04nm (canal 53) 14= 1536,61 nm (canal 51) 15= 1538,19nm (canal 49) 16= 1539,77nm (canal 47) 17= 1541,35nm (canal 45) 18= 1542,94nm (canal 43) Sur la figure 2, le combineur optique 16 est composé d'une série de n coupleurs optiques C01, , C03, C04, C05, C06, C07, à répartition dissymétrique en cascade selon trois étages. Un tel combineur 16 permet de combiner les signaux optiques reçus des émetteurs optiques 14 de différentes longueurs d'onde 11 à 18, et les acheminer vers la ligne de transmission principale 18, et la ligne de transmission 20 de secours. II remplace le multiplexeur classique de antérieur. La technologie des coupleurs optiques C01 à C07 peut être effectuée différentes manières connues en soi: - soit par polissage-assemblage consistant à sceller deux fibres optiques dans un bloc de verre, à effectuer le polissage en positionnant le coeur en surface à assembler les deux blocs pour assurer le couplage de la lumière entre coeurs des fibres. Le rapport de couplage peut être ajusté en faisant varier l'angle entre les deux blocs; - soit par fusion-étirage consistant à chauffer et à étirer une fibre pour diminuer diamètre de son coeur et de sa gaine. Le coupleur est formé par deux fibres adjacentes étirées constituant un adaptateur d'entrée, une région de couplage, et un adaptateur de sortie. La lumière entrant dans l'une des fibres d'entrée partagée entre deux fibres de sortie ; - soit en optique intégrée par ajustement des dimensions des guides d'ondes. Le rapport de couplage de chaque coupleur optique C01 à C07 est fonction de la longueur d'interaction des fibres couplées, et de l'état de polarisation de la lumière incidente. Il permet une répartition inégale de la puissance entre les entrées et sorties. Le rapport de couplage des coupleurs C01 à C06 du premier étage et deuxième étage est ajusté par rapport au gain spectral de l'amplificateur 26 à optique intégrée. Au niveau du premier étage, le premier coupleur C01 reçoit les signaux optiques de longueurs d'onde 11 et 13 avec un rapport de couplage 20I80. Le deuxième coupleur C02 reçoit les signaux optiques de longueurs d'onde 12 et 17 avec un rapport de couplage 40I60. Le troisième coupleur C03 reçoit les signaux optiques de longueurs d'onde 14 et 16 avec un rapport de couplage 30I70. Le quatrième coupleur C04 reçoit les signaux optiques de longueurs d'onde 15 et 18 avec un rapport de couplage 50I50. Au niveau du deuxième étage, le cinquième coupleur C05 reçoit les signaux de sorties de longueurs d'onde 11, 13, 12 et 17 des premier et deuxième coupleurs C01 et C02 avec un rapport de couplage' 40I60. Le sixième coupleur C06 reçoit les signaux de sorties de longueurs d'onde 14, 16, 15 et 18 des troisième et quatrième coupleurs C03 et C04 avec un rapport de couplage 50I50. Le septième coupleur C07 du troisième étage reçoit les signaux de sorties de l'ensemble des longueurs d'onde du cinqui coupleur C05 et du sixième coupleur C06 avec un rapport de couplage 50I50. II permet d'assurer la redondance des lignes de transmission 18 et 20. Une seule sortie est utilisée pour les coupleurs C01-C06 des deux premiers étages, tandis que le coupleur C07 du troisième étage fait usage des deux sorties pour alimenter la ligne de transmission 18 principale, et la ligne de transmission 20 de secours. En référence aux figures 3 et 4, le couplage dissymétrique des coupleurs C01 à C07 permet de compenser la variation de gain de l'amplificateur optique 26 en fonction des différents canaux. Les pertes de transmission dans les différents coupleurs C01 à C07 permet d'obtenir à la sortie de l'amplificateur optique 26 un gain global sensiblement constant. Un tel contrôle spectral du gain est réalisé sans faire usage de filtres égaliseurs, et d'atténuateurs affectés aux canaux de gain important. La présence au niveau de l'émission d'un tel combineur optique 16 à coupleurs dissymétriques C01-C07, permet d'assurer à la fois le multiplexage des longueurs d'onde 11 à 18 en provenance émetteurs optiques 14, et l'égalisation du gain de l'amplificateur optique 26 trouvant du côté de la réception. Le nombre des sorties du combineur optique 16 est variable en fonction de la répartition des coupleurs. Revendications 1. Dispositif de transmission à fibres optiques et à multiplexage en longueurs d'ondes, notamment pour des réseaux de télécommunications métropolitains, comprenant: - des émetteurs optiques (14) en liaison avec des équipements électroniques d'émission (12) pour transmettre des signaux optiques de longueurs d'ondes (11 à 18) correspondants à des canaux prédéterminés, - des moyens de multiplexage des signaux optiques émis par les émetteurs optiques (14), des moyens pour concentrer les signaux optiques multiplexes en longueur d'onde vers un réseau de transmission à fibres optiques s'étendant sur une distance prédéterminée, au moins un amplificateur (26) optique, lequel restitue un niveau signal optique avant un tri des longueurs d'ondes (11 à 18) à travers un démultiplexeur optique (28), et des récepteurs optiques (30) recevant les signaux optiques multiplexés et sélectionnés par ledit démultiplexeur (28), caractérisé en ce que les moyens de multiplexage comportent un combineur optique (16) composé d'une série de n coupleurs optiques (C01, C02, ...C07) à répartition dissymétrique en cascade sur plusieurs étages (A, B, C...) permettant de combiner les signaux optiques reçus des émetteurs optiques (14) de différentes longueurs d'ondes (11 à 18), le dernier coupleur (C07) étant agencé pour acheminer les signaux optiques multiplexés vers une ligne de transmission principale (18) et une ligne de transmission de secours (20), - le rapport de couplage des différents coupleurs optiques est ajusté au niveau des canaux pour compenser la variation du gain spectral de l'amplificateur (26) optique. 2. Dispositif de transmission à fibres optiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur (26) optique est disposé du côté récepteur avant le démultiplexeur optique (28). 3. Dispositif de transmission à fibres optiques selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne de transmission principale (18) et la ligne de transmission de secours (20) sont connectées à un commutateur optique (22) piloté par un microcontrôleur pour assurer la redondance par basculement automatique sur ligne de transmission de secours (20) en cas d'incident sur la ligne de transmission principale (18), la sortie du commutateur optique (22) étant reliée par une fibre optique (24) à l'entrée de l'amplificateur (26). 4. Dispositif de transmission à fibres optiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque coupleur (C01, C02, C03, C04) du premier étage (A) reçoit deux signaux optiques de longueurs d'ondes différentes issus d'une paire d'émetteurs optiques (14), chaque coupleur (C05, C06) du deuxième étage (B) reçoit les signaux optiques de sortie d'une paire de coupleurs (C01, C02; C03, C04) du premier étage - les deux sorties du dernier coupleur (C07) de l'étage (C) sont en liaison avec lesdites lignes de transmission principale (18) et de secours (20). 5. Dispositif de transmission à fibres optiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les émetteurs optiques (14) sont formés des transmetteurs lasers stabilisés en longueurs d'ondes. 6. Dispositif de transmission à fibres optiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé ce que les récepteurs optiques (30) des signaux démultiplexés en longueurs d'ondes sont constitués par des photodiodes associées chacune à un circuit de contrôle automatique de gain. 7. Dispositif de transmission à fibres optiques selon l'une des revendications précédentes, caractérisé ce que le rapport de couplage des différents coupleurs optiques (CO 1-C07) du combineur optique (16) est obtenu soit par polissage- assemblage, soit par fusion-étirage, soit par optique intégrée.