Brevet FR2800175A1 — publié le 20010427

DISPOSITIF POUR LE CONTROLE D'UNE FREQUENCE DE MODULATION D'UN SIGNAL OPTIQUE, ET EN PARTICULIER POUR LE CONTROLE D'UNE FREQUENCE DE MODULATION MICRO-ONDES OU MILLIMETRIQUE La présente invention est relative à un dispositif pour le controle d'une fréquence de modulation d'un signal optique, et en particulier à dispositif pour le contrôle d'une fréquence de modulation micro-ondes millimétrique. On sait qu'il a déjà été proposé des systèmes de transmission hybrides utilisant des fibres optiques pour transmettre des signaux qui sont modulés à des fréquences habituellement utilisées pour des transmissions dans domaine hertzien, c'est à dire principalement des fréquences micro- ondes millimétriques. On pourra par exemple à cet égard se référer aux deux publications suivantes : - J.F. Cadiou, D. Tanguy, E. Penard, P; Jaffré, H. Schmuck, E. Vergnol, D. Mathoorasing, Hybrid fiber-radio systems in the mm-wave range : A comparison between available optical sources , International Topical Meeting on Microwave Photonics, 5MWP'98), Princeton, N.J., pp.59-62, 1998 ; - E. Vergnol, F. Devaux, D. Tanguy, E. Penard, Integrated lightwave millimetric single side-band source : Design and issues , Journal of Lightwave Technology, Vol. 16, n07, pp. 1276-1284, 1998. L'une des principales difficultés rencontrées avec de tels systèmes hybrides tient en ce qu'ils nécessitent de pouvoir stabiliser dans le temps l'oscillateur qui module le signal optique. Les dérives de fréquence de modulation doivent en effet être empêchées de façon à éviter toute interférence entres les différentes porteuses. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant le contrôle d'une fréquence de modulation d'un signal opfique, et en particulier d'une fréquence de modulation micro-ondes ou millimétrique. On connaît depuis longtemps des filtres optiques à cristal photoréfractif. Leur principe est le suivant. Lorsqu'on envoie sur un cristal photoréfractif correctement orienté d'une part un signal optique d'écriture à une longueur d'onde ke donnée d'autre part un signal optique à filtrer, il se crée sur le cristal un réseau holographique qui réfléchit le signal à filtrer à une longueur d'onde de filtrage If telle que : Xf=#,(1 -[sin (#)In ]2)112 où est l'indice de réfraction du cristal et où (x est l'angle entre le signal optique de commande et le signal optique à filtrer. Un filtre optique à cristal photoréfractif de ce type a en particulier été décrit dans la demande de brevet français de la demanderesse publiée sous le numéro 2.739.508. L'invention propose quant à elle un dispositif pour le contrôle d'une fréquence de modulation d'un signal optique - notamment un dispositif pour le contrôle de la fréquence de modulation d'un signal optique modulé à fréquence micro-ondes ou millimétrique - qui comporte un cristal photoréfractif, un photodétecteur, des moyens pour envoyer sur ledit cristal d'une part au moins une partie du signal optique modulé et d'autre un signal optique d'écriture pour la photoinscription d'un réseau de Bragg sur ledit cristal, les orientations du signal optique modulé et du signal optique d'écriture par rapport audit cristal étant telles que, pour une longueur d'onde de signal optique donnée, le photodétecteur détecte une intensité de signal réflechi par le cristal qui atteint un maximum lorsque le signal optique est modulé à la fréquence de modulation à détecter. Avantageusement, le dispositif comporte des moyens pour dériver le signal optique d'écriture du signal optique modulé. Notamment, le signal optique d'écriture est préférentiellement une portion du signal optique modulé. L'invention propose également un dispositif pour le contrôle de la fréquence d'un oscillateur dont le signal de sortie est utilisé pour moduler signal optique. Ce dispositif comporte une boucle d'asservissement comporte : - d'une part un dispositif de contrôle du type précité recevant entrée au moins une partie du signal optique modulé par l'oscillateur, et - d'autre part des moyens qui corrigent la fréquence de l'oscillateur en fonction du signal en sortie du photodétecteur dudit dispositif de contrôle. Elle propose en outre un système de transmission hybride comportant des moyens d'émission, des moyens de modulation du signal en sortie des moyens d'émission, un oscillateur pour la génération signal de fréquence micro-onde ou millimétrique pour la commande des moyens de modulation, une ligne à fibre optique par laquelle le signal modulé est transmis. Ce système comporte un dispositif du type précité pour le contrôle de la fréquence de l'oscillateur. L'invention propose également un système pour le contrôle d'une fréquence de modulation d'un signal optique, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de contrôle du type de ceux précités, centrés respectivement sur des fréquences de contrôle de part et d'autre de la fréquence de modulation que le système doit contrôler et en ce comporte également un amplificateur différentiel sur les entrées duquel sorties des photodétecteurs des deux dispositifs de contrôle sont injectées. Elle propose en outre un système de transmission hybride comportant des moyens d'émission, des moyens de modulation du signal en sortie des moyens d'émission, un oscillateur pour la génération d'un signal fréquence micro-onde ou millimétrique pour la commande des moyens modulation, une ligne à fibre optique pour laquelle le signal modulé transmis, caractérisé en ce qu'il comporte un système du type précité pour le contrôle de la fréquence de l'oscillateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique illustrant le principe d'un dispositif de détection conforme à un mode de réalisation particulier de l'invention -, la figure 2 est un graphe sur lequel on a porté l'allure de l'intensité du signal électrique en sortie du photodétecteur du dispositif de la figure 1 en fonction de fréquence de modulation, la figure 3 est représentation schématique illustrant le principe d'un système comportant une source optique stabilisée en fréquence au moyen d'un dispositif conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une diode laser 1, un modulateur 2 qui module le signal optique en sortie de ladite diode 1, un générateur de fréquence 3 qui commande le modulateur 2, ainsi qu'un dispositif 4 pour le contrôle de la fréquence de modulation du signal en sortie du modulateur 2. A titre d'exemple, la diode laser peut être une diode émettant à la longueur d'onde de 1 543 nm ; le modulateur 2 est un modulateur de type Mach-Zehnder ; le générateur 3 génère une fréquence variable comprise entre 21 GHz et GHz. Le dispositif 4 comporte des moyens de filtrage 5 du type à cristal photoréfractif et photodétecteur 6 sur lequel le signal filtré réfléchi par lesdits moyens de filtrage 5 est envoyé. Ces moyens de filtrage 5 sont par exemple du type de ceux décrits dans la demande de brevet FR 2.739.508, à laquelle on pourra avantageusement se référer. Ils comportent un cristal photoréfractif 7 et trois collimateurs fibrés 8a, 8b, 8c qui sont figés par rapport au cristal photoréfractif 7 et qui sont respectivement relies à une fibre optique ga qui permet d'envoyer le signal optique à filtrer le cristal 7 (collimateur 8a), à une fibre optique 9b qui permet d'envoyer ledit cristal le signal optique d'écriture (collimateur 8b) et à une fibre optique 9c par laquelle le signal filtré réfléchi par le cristal est envoyé sur le photodétecteur 6 (collimateur 8c). En l'occurrence, le signal optique d'écriture transmis par la fibre 9b est le même le signal optique à filtrer transmis par la fibre 9a, le dispositif 4 de contrôle comportant un coupleur 10 permettant de coupler signal optique dont la fréquence de modulation est à contrôler dans chacune des deux fibres 9a et 9b. Ainsi, le dispositif 4 de contrôle de fréquence présente l'avantage de nécessiter aucune source optique de référence et de ne nécessiter non plus de moyens pour séparer les différentes raies du spectre du signal à filtrer, qui rendrait sa structure complexe et moins souple d'emploi. On notera que l'utilisation comme signal d'écriture du signal optique dont fréquence est à contrôler crée sur le cristal 7 au moins deux réseaux de Bragg holographiques, mais que ceci n'affecte pas de façon importante les caractéristiques du filtre, notamment pour l'application visée, Le cristal photoréfractif 7 est préférentiellement un cristal phosphure d'indium dopé au fer (InP:Fe). Ce cristal est par exemple d'une longueur de 18 mm, d'une largeur de 10 mm, d'une épaisseur de Il mm et d'une orientation . D'autres cristaux photoréfractifs peuvent bien entendu être envisagés. Pour un angle a de 3" d'une part entre les collimateurs 8a et 8b - ci dire entre le signal optique à filtrer et le signal optique d'écriture - et d'autre part entre les collimateurs 8b et 8c - c'est à dire entre le signal optique d'écriture et le signal réfléchi, l'intensité du signal électrique en sortie du photodétecteur 6 a, en fonction de la fréquence de modulation l'allure représentée sur la figure 2. Cette intensité est maximale pour une fréquence de modulation 24, GHz (une telle modulation génère en effet en longueur d'onde décalage de 0,2 nm par rapport à une longueur d'onde d'émission de 1,55 #im) et pratiquement nulle en dessous de 22 GHz et au dessus de 27 GHz. Ainsi, le dispositif 4 permet de contrôler de façon particulièrement sélective la fréquence de modulation d'un signal optique, la fréquence contrôlée étant bien entendu fonction de l'angle a entre la portion de signal qui de signal optique d'écriture et la portion de signal qui joue le rôle signal optique à filtrer. On notera toutefois que l'angle entre les collimateurs 8b et 8c n'a pas besoin d'être figé avec une aussi grande précision que l'angle entre les collimateurs 8a et 8b. Ainsi que l'illustre la figure 3, un dispositif 4 du type de celui vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2 est avantageusement intégre dans une boucle d'asservissement d'un oscillateur générant fréquence utilisée pour moduler un signal optique, notamment dans un systeme de transmission hybride. Le système de transmission représenté sur cette figure 3 comporte - diode laser 11, - un modulateur 12 qui module en amplitude le signal optique en sortie ladite diode 11, - un oscillateur 13 qui génère un signal électrique micro-ondes millimetrique, - un dispositif de contrôle 14 qui est similaire au dispositif de contrôle décrit référence aux figures 1 et 2 et dont le signal en sortie de photodétecteur est envoyé sur un circuit en entrée de l'oscillateur 13 corrige la fréquence d'oscillation dudit oscillateur en fonction dudit signal, - un coupleur 15 qui envoie le signal optique en sortie du modulateur 12 une fibre optique F qui assure une transmission, par exemple vers une unité émettrice, et qui prélève une partie de ce signal pour l'envoyer sur le dispositif de contrôle 14, - un modulateur de phase 16 qui reçoit par exemple en entrée un signal binaire correspondant à des données codées et qui module en phase le signal électrique généré par l'oscillateur 13, le signal électrique ainsi module en phase commandant le modulateur 12. Dans le cas d'une modulation à double bande latérale ("DSB" Double side band selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée par l'homme du métier), l'angle a des moyens de filtrage est choisi de façon à ce que lesdits moyens de filtrage puissent détecter l'écart fréquentiel entre la bande latérale inférieure et la porteuse, ainsi que l'écart fréquentiel entre la porteuse et la bande latérale supérieure. On notera que ces deux écarts sont identiques, mais correspondent à deux réseaux Bragg distincts sur le cristal. Dans le cas d'une bande latérale unique, un seul accord de Bragg lieu l'angle (x des moyens de filtrage est choisi en fonction de l'écart entre la raie latérale et la porteuse. D'autres variantes de réalisation que celle qui ont été décrites dessus sont encore envisageables. Notamment, un système de contrôle de fréquence de modulation comprend avantageusement deux dispositifs de contrôle du type de ceux qui viennent d'être décrits, centrés sur une fréquence de détection décalee de et d'autre de la fréquence de détection du système dont dispositifs font partie. Par exemple, pour une fréquence de détection de 25 GHz pour le système de contrôle, les deux dispositifs de contrôle qu'il comporte sont centrés l'un sur 24 GHz, l'autre sur 26 GHz. Les sorties photodétecteurs de ces deux dispositifs sont respectivement injectées les deux entrées d'un amplificateur différentiel. Le signal en sortie de l'amplificateur différentiel est facilement utilisable dans une boucle de réaction pour asservir un oscillateur sur la fréquence centrale du système de contrôle. Une telle structure a l'avantage de simplifier l'électronique de la boucle de réaction. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le contrôle d'une fréquence de modulation d'un signal optique, caractérisé en ce qu'il comporte un cristal (7) photoréfractif, un photodétecteur (6), des moyens (8a, 8b, 8c ; 9a, 9c) pour envoyer sur ledit cristal (7) d'une part au moins une partie du signal optique modulé et d'autre part un signal optique d'écriture pour la photoinscription d'un réseau de Bragg sur ledit cristal (7), les orientations du signal optique modulé et signal optique d'écriture par rapport audit cristal (7) étant telles que,pour longueur d'onde de signal optique donnée le photodétecteur (6) détecte une intensité de signal réfléchi par le cristal (7) qui atteint un maximum lorsque le signal optique est modulé à la fréquence de modulation à détecter. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10) pour dériver le signal optique d'écriture du signal optique modulé. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal optique d'écriture est une portion du signal optique modulé. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte trois collimateurs fibrés (8a, 8b, 8c) qui sont figés par rapport audit cristal (7) et qui sont respectivement reliés l'un à une fibre optique laquelle une partie du signal optique modulé est envoyée sur le cristal un autre à une fibre optique par laquelle le signal optique d'écriture est envoyée sur le cristal (7), le troisième à une fibre optique par laquelle le signal filtré réfléchi par le cristal (7) est envoyé sur le photodétecteur (6). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cristal (7) est un cristal d'InP : Fe. 6. Dispositif pour le contrôle de la fréquence de modulation d'un signal optique modulé à une fréquence micro-ondes ou millimétrique, caractérisé en ce qu'il est constitué par un dispositif selon l'une des revendications précédentes. 7. Dispositif pour le contrôle de la fréquence d'un oscillateur dont signal de sortie est utilisé pour moduler un signal optique, caractérisé en qu'il comporte une boucle d'asservissement qui comporte: - d'une part un dispositif de contrôle (4) selon l'une des revendications précédentes recevant en entrée au moins une partie du signal optique modulé par l'oscillateur (13), et - d'autre part des moyens qui corrigent la fréquence de l'oscillateur en fonction du signal en sortie du photodétecteur (6) dudit dispositif de contrôle. Système de transmission hybride comportant des moyens d'émission (11), des moyens (12) de modulation du signal en sortie des moyens d'émission (11), un oscillateur (13) pour la génération d'un signal de fréquence micro-onde ou millimétrique pour la commande des moyens de modulation (12), une ligne à fibre optique par laquelle le signal modulé est transmis, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (4) selon la revendication 7 pour le contrôle de la fréquence de l'oscillateur (13). Système pour le contrôle de la fréquence de modulation d'un signal optique, caractérisé en ce qu'il comporte deux dispositifs de contrôle selon l'une des revendications 1 à 7, centrés respectivement sur des fréquences de contrôle de part et d'autre de la fréquence de modulation que le système doit contrôler et en ce qu'il comporte également un amplificateur différentiel sur les entrées duquel les sorties des photodétecteurs des deux dispositifs de contrôle sont injectées. 0. Système de transmission hybride comportant des moyens d'émission, des moyens de modulation du signal en sortie des moyens d'émission, un oscillateur pour la génération d'un signal de fréquence micro- onde ou millimétrique pour la commande des moyens de modulation, une ligne à fibre optique par laquelle le signal modulé est transmis, caractérisé en ce qu'il comporte un système selon la revendication 9 pour le contrôle de la fréquence de l'oscillateur.