Brevet FR2826530A1 — publié le 20021227

DEMULTIPLEXEUR EN INTENSITE TOUT-OPTIQUE. DOMAINE TECHNIQUE GENERAL. L'invention concerne les démultiplexeurs en intensité. Plus particulièrement, elle concerne les démultiplexeurs d'un signal optique multiplexé en intensité n'utilisant que des procédés tout-optique ETAT DE L'ART. Les capacités des réseaux optiques de hauts débits augmentent avec le développement des technologies de l'information. Les réseaux optiques utilisant les procédés de multiplexage temporel optique-ou Optical Time Division Multiplexing (OTDM) selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée-et de multiplexage en longueur d'onde-ou Wavelength Division Multiplexing (WDM)-se développent. Le multiplexage en intensité-ou Intensity Division Multiplexing (IDM) en anglais-est un autre procédé de multiplexage permettant encore l'augmentation des capacités des systèmes de transmissions optiques Ce procédé de multiplexage nécessite, en sortie de transmission, des procédés de démultiplexage ultra-rapides. Généralement, les dispositifs de démultiplexage des signaux optiques multiplexés en intensité comportent des composants électroniques. Les dispositifs précédents présentent cependant des inconvénients. Ils sont souvent difficiles à mettre en oeuvre et onéreux, car ils comportent des composants électronique complexes. De plus, ils ne sont ni totalement passifs ni fondés sur un principe toutoptique. Enfin, les dispositifs comportant des composants électroniques ont des limitations en bande-passante. PRESENTATION DE L'INVENTION. L'invention propose de pallier ces inconvénients A cet effet, l'invention propose un dispositif de démultiplexage d'un signal optique multiplex en intensité comportant des moyens d'injection du signal à démultiplexer dans un milieu de propagation biréfringent, un filtre fréquentiel en sortie du milieu de propagation, caractérisé en ce que les moyens d'injection sont aptes à injecter le signal multiplexé avec une polarisation faisant un angle de 450 avec les axes principaux du milieu de propagation dans lequel le signal est injecté et ayant une intensité apte à assurer le phénomène de piégeage solitonique du signal dans le milieu de propagation, le signal démultiplexé que l'on veut obtenir étant récupéré en sortie du filtre fréquentiel. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - les moyens aptes à injecter le signal multiplexé dans le milieu de propagation comportent des moyens de poursuite de polarisation ; - le milieu de propagation comporte une fibre optique biréfringente à maintien de polarisation ; - le filtre fréquentiel comporte un filtre du type interférentiel ; - le filtre fréquentiel comporte un filtre du type Fabry-Pérot. L'invention concerne également un dispositif convertisseur multiplexage en intensité/multiplexage en longueur d'onde. L'invention concerne également les procédés de mise en oeuvre des dispositifs décrits précédemment. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de démultiplexage selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation de la répartition de l'intensité en fonction du temps et de la fréquence d'une impulsion lumineuse à l'entrée de la fibre biréfringente ; - la figure 3 est une représentation de la répartition de l'intensité en fonction du temps et de la fréquence d'une impulsion lumineuse à la sortie de la fibre biréfringente ; - la figure 4 est une représentation de la répartition de l'intensité en fonction du temps de deux impulsions lumineuses ayant des intensités différents à l'entrée de la fibre biréfringente ; et - la figure 5 est une représentation de la répartition de l'intensité en fonction de la fréquence d'une impulsion lumineuse à la sortie de la fibre biréfringente. DESCRIPTION DE L'INVENTION. La figure 1 représente un dispositif 1 de démultiplexage selon l'invention. Il comporte des moyens 2 d'injection d'une impulsion lumineuse dans un milieu de propagation 3, ledit milieu de propagation s'étendant en sortie des moyens d'injection 2. Des moyens 4 comportant un filtre optique fréquentiel sont situés en sortie du milieu de propagation 3. Le milieu de propagation 3 comporte une fibre optique biréfringente à maintien de polarisation. Le signal multiplex en intensité arrive sur les moyens d'injection 2. Lesdits moyens 2 sont aptes à injecter le signal multiplex dans le milieu de propagation 3 et comportent des moyens de poursuite de polarisation. Les moyens de poursuite de polarisation sont aptes à injecter le signal à démultiplexer avec une polarisation faisant un angle de 450 par rapport aux axes principaux du milieu de propagation 3. En effet, une impulsion lumineuse ayant une polarisation quelconque et arrivant en entrée des moyens de poursuite de polarisation des moyens d'injection 2 ressort avec une polarisation linéaire, et orientée à 45 par rapport aux axes principaux de la fibre biréfringente 3. Les moyens de poursuite de polarisation sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits plus en détail. On rappelle qu'un milieu de propagation biréfringent comporte deux axes principaux de propagation. L'un de ces axes de propagation est dit lent ,l'autre axe de propagation est dit rapide . Lorsqu'une impulsion lumineuse dont la polarisation est orientée à 450 par rapport aux axes principaux de polarisation du milieu biréfringent 3 se propage, elle s'élargit temporellement. Cela est dû au fait que la composante de polarisation de l'impulsion orientée selon l'axe rapide a une célérité plus grande que la composante de polarisation orientée selon l'axe lent. Cependant, sous certaines conditions, notamment de puissance et de dispersion chromatique-ces conditions sont connues de l'homme de métier -, l'impulsion conserve son intégrité et ne se déforme pas temporellement. En revanche, son spectre fréquentiel est déformé et a la propriété de se dédoubler. Le dédoublement s'accompagne d'un décalage fréquentiel par rapport à la fréquence initiale du spectre de l'impulsion à l'entrée du milieu de propagation. Le phénomène au cours duquel l'impulsion ne se déforme pas temporellement mais où le spectre se dédouble en se décalant fréquentiellement est connu sous le nom de piégeage solitonique-ou soliton trapping selon la terminologie anglo-saxonne généralement utilisée. On rappelle qu'un soliton est une impulsion lumineuse ayant une forme, un contenu spectral et une puissance aptes à prendre avantage des effets non linéaires lors d'une propagation dans une fibre optique, afin de rendre nulles les effets de la dispersion chromatique lors de trajets sur de longues distances. L'explication du phénomène de piégeage solitonique est la suivante La différence de célérité de propagation entre les deux composantes de polarisation d'une impulsion lumineuse dont la polarisation est orientée à 45 des axes principaux d'une fibre biréfringente est contrecarrée par une différence de célérité induite par un phénomène non-linéaire connu sous le nom d'effet Kerr. L'équilibre entre les effets dus à la biréfringence et les effets dus à la non-linéarité Kerr de la fibre biréfringente permet à une impulsion lumineuse de conserver son intégrité temporelle et de ne pas se déformer En revanche, dans le domaine fréquentiel, le phénomène se traduit par un dédoublement du spectre fréquentiel, qui s'accompagne d'un décalage spectral par rapport au spectre initial. Le décalage fréquentiel est proportionnel à la puissance lumineuse de l'impulsion injectée dans le dispositif. Le phénomène est représenté aux figures 2 et 3. La figure 2 représente les profils temporels (à gauche) et fréquentiels (à droite) de l'impulsion lumineuse à l'entrée du milieu de propagation. La figure 3 représente les profils temporels (à gauche) et fréquentiels (à droite) de l'impulsion lumineuse à la sortie du milieu de propagation. L'impulsion lumineuse a gardé son intégrité temporelle après sa propagation. Les deux composantes de polarisation de l'impulsion (lente en trait plein et rapide en traits pointillés par exemple) sont confondues Par contre, on observe un dédoublement du spectre fréquentiel ainsi qu'un décalage des deux parties dédoublées par rapport à la fréquence référencée par'0'sur le spectre de la figure 2. Le spectre en traits pointillés correspond au spectre de la polarisation rapide, le spectre en trait plein représente le spectre de la polarisation lente, en référence à la partie gauche de la figure 3. En filtrant l'une des deux parties de ce spectre dédoublé, on récupère en sortie du filtre l'impulsion que l'on avait injectée. Le décalage fréquentiel dépend de l'intensité de l'impulsion injectée dans le milieu de propagation. Les différentes impulsions multiplexées en intensité se décalent dans l'espace des fréquences de quantités différentes. Le dispositif est donc également un convertisseur multiplexage en intensité/multiplexage en longueur d'onde. Ce phénomène est représenté aux figures 4 et 5. La figure 4 représente dans l'espace des temps le signal multiplexé en intensité à l'entrée du milieu de propagation 3. On a représenté un multiplexage avec deux impulsions différentes, une en trait plein, l'autre en traits pointillés. La figure 5 montre que des impulsions d'intensités différentes, se retrouvent en sortie du dispositif avec des fréquences différentes (trait plein et pointillés). En sortie du dispositif on obtient un signal multiplexé en longueur d'onde, puisque les spectres sont centrées sur des fréquences différentes. En plaçant un filtre optique fréquentiel judicieusement, on récupère en sortie du filtre la composante du signal multiplexé en intensité que l'on souhaite. Le filtre fréquentiel 4 est disposé en sortie du milieu de propagation 3, comme le montre la figure 1. Le filtre 4 permet de séparer les fréquences. Il peut comporter un filtre interférentiel, et notamment un dispositif du type Fabry-Pérot par exemple. AVANTAGES DE L'INVENTION Le dispositif de démultiplexage selon l'invention n'a pas de limitation en bande passante comme c'est le cas pour les systèmes actuels comportant des dispositifs et composants électriques. Le dispositif est mis en oeuvre pour des données du type remise à zéro ( RZ selon la terminologie généralement employée par l'homme de métier), ces données du type RZ pouvant être du type soliton ou non. On rappelle qu'un signal du type RZ est un signal digital comportant deux états 0 ou 1 , ou impulsions et espaces par exemple. REVENDICATIONS. 1. Dispositif (1) de démultiplexage d'un signal optique multiplexé en intensité comportant des moyens d'injection (2) du signal à démultiplexer dans un milieu de propagation biréfringent (3), un filtre fréquentlel (4) en sortie du milieu de propagation (3), caractérisé en ce que les moyens d'injection (2) sont aptes à injecter le signal multiplexé avec une polarisation faisant un angle de 450 avec les axes principaux du milieu de propagation (3) dans lequel le signal est injecté et avec une intensité apte à assurer le phénomène de piégeage solitonique du signal dans le milieu de propagation (3), le signal démultiplexé que l'on veut obtenir étant récupéré en sortie du filtre fréquentiel (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (2) aptes à injecter le signal multiplexé dans le milieu de propagation (3) comportent des moyens de poursuite de polarisation. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu de propagation (3) comporte une fibre optique biréfringente à maintien de polarisation. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre fréquentiel (4) comporte un filtre interférentiel. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre fréquentiel (4) comporte un filtre du type Fabry-Pérot. 6. Dispositif convertisseur de multiplexage en intensité en un multiplexage en longueur d'onde comportant des moyens d'injection (2) du signal à démultiplexer dans un milieu de propagation biréfringent (3), caractérisé en ce que les moyens d'injection (2) sont aptes à injecter le signal multiplexé avec une polarisation faisant un angle de 450 avec les axes principaux du milieu de propagation (3) dans lequel le signal est injecté et avec une intensité apte à assurer le phénomène de piégeage solitonique du signal dans le milieu de propagation, le signal multiplexé en longueur d'onde étant récupéré en sortie dudit milieu de propagation (3). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (2) aptes à injecter le signal multiplexé dans le milieu de propagation (3) comportent des moyens de poursuite de polarisation. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le milieu de propagation (3) comporte une fibre optique biréfringente à maintien de polarisation. 9. Procédé de démultiplexage d'un signal optique multiplexé en intensité caractérisé en ce que : - on injecte le signal multiplexé dans un milieu biréfringent (3), le signal ayant alors une polarisation faisant un angle de 450 avec les axes principaux du milieu de propagation (3) dans lequel le signal est injecté et ayant une intensité apte à assurer le phénomène de piégeage solitonique du signal dans le milieu de propagation (3), - on filtre fréquentiellement en sortie du milieu de propagation le signal multiplexé pour obtenir en sortie du dispositif le signal démultiplexé désiré. 10. Procédé de conversion d'un signal multiplexé en intensité en un signal multiplexé en longueur d'onde caractérisé en ce que : - on injecte le signal multiplexé dans un milieu biréfringent (3), le signal ayant alors une polarisation faisant un angle de 450 avec les axes principaux du milieu de propagation (3) dans lequel le signal est injecté et ayant une intensité apte à assurer le phénomène de piégeage solitonique, - on récupère en sortie du milieu de propagation (3) le signal multiplexé pour obtenir en sortie du dispositif un signal multiplexé en longueur d'onde.