Brevet FR2834149A1 — publié le 20030627

DISPOSITIF ELECTRO-OPTIQUE D'EGALISATION DES CANAUX DANS UNE LIAISON OPTIQUE MULTICANAUX La présente invention se rapporte à un dispositif électro-optique d'égalisation des canaux dans une liaison optique multicanaux. Dans les transmissions multicanaux d'informations par voie optique, en particulier les transmissions par multiplexage de longueur d'onde (dites WDM , soit : Wavelength Division Multiplexing ), il est important de maintenir un niveau de signal constant quel que soit le canal de transmission considéré parmi l'ensemble des canaux. Cette condition est difficile à réaliser en pratique, compte tenu des caractéristiques spectrales des composants optiques passifs et actifs présents sur la liaison de transmission (couches multidiélectriques, amplificateurs à fibre dopée à l'Erbium, fibres Raman,...). Ces composants ont une réponse en fréquence non uniforme dans la bande de longueurs d'ondes de transmission (par exemple dans la bande 1500-1600 nm). De plus, les caractéristiques de la ligne de transmission évoluent lors de la reconfiguration du réseau de transmission (nombre de modules amplificateurs traversés, de composants optiques de multiplexage et de démultiplexage, filtres...). Il est donc important de pouvoir mettre en oeuvre un dispositif programmable ou asservi permettant d'assurer dans la liaison de transmission, et en particulier à la sortie des amplificateurs de cette liaison, une répartition uniforme de la puissance optique sur tous les canaux de cette liaison. De façon typique, la distance entre canaux adjacents dans une liaison WDM est d'environ 0,5 à 1 nm. Ainsi, par exemple dans la bande 1500-1600 nm, on peut loger environ 100 canaux, dont le niveau doit être égalisé de façon programmable ou asservie. Les solutions connues d'égalisation de liaisons optiques sont limitées à un faible nombre de canaux (en général 10 à 20 canaux) et produisent une fonction d'atténuation sélective des canaux à l'aide de composants optiques à caractéristiques fixes (par exemple composants du type réseau de Bragg à période variant d'une extrémité à l'autre du réseau). La présente invention a pour objet un dispositif électro-optique d'égalisation des canaux dans une liaison optique multicanaux à multiplexage en longueur d'onde, dispositif qui puisse traiter simultanément un grand nombre de canaux (par exemple au moins 100 canaux), de façon adaptable, et ce, pour des canaux proches les uns des autres (distants de 0,5 nm par exemple) et quelle que soit la polarisation respective des différents canaux. Le dispositif conforme à l'invention comporte un dispositif séparateur de canaux suivi d'un dispositif amplificateur saturable et d'un dispositif de recombinaison de canaux. Ainsi, le dispositif de l'invention égalise les canaux sans les atténuer : il réamplifie sélectivement les signaux faibles. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel : . la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif d'égalisation conforme à l'invention ; 'ta figure 2 est une vue simplifiée en perspective d'un premier mode de réalisation du dispositif amplificateur saturable de la figure 1 et, 'ta figure 3 est une vue simplifiée en perspective d'un deuxième mode de réalisation du dispositif amplificateur saturable de la figure 1 On a représenté en figure 1 le bloc-diagramme d'une portion de liaison de transmission optique incluant le dispositif égaliseur de l'invention. Cette liaison comporte une fibre optique 1 qui véhicule un signal WDM à grand nombre de canaux (par exemple 100 ou bien plus). Le signal 1A disponible à la sortie de la fibre 1 comprend des composantes spectrales d'amplitudes différentes, par suite de la traversée de composants optiques à réponses spectrales différentes. Ce signal 1A passe par l'égaliseur 2 de l'invention, décrit en détail ci-dessous, à la sortie duquel on recueille sur une fibre optique 3 un signal 3A égalisé. Le dispositif égaliseur 2 comporte un dispositif 4 séparateur de canaux, qui est dans le cas présent un réseau de diffraction, bien connu en soi, recevant le faisceau 1A. Le dispositif 4 étale spatialement, en ligne, le faisceau 1A selon ses différentes composantes spectrales A 1 à An. Ces différentes composantes spectrales sont collimatées par une lentille 5, dont le plan focal objet est confondu avec la face de sortie du dispositif 4, vers un dispositif amplificateur optique 6. Le dispositif amplificateur 6, dont deux modes de réalisation sont représentés en figures 2 et 3, est une structure optique de type guide d'ondes optique, comportant essentiellement, sur un substrat, une couche amplificatrice fortement dopée, par exemple à l'Erbium (selon une technique analogue à celle utilisée pour la fabrication des fibres optiques amplificatrices des oscillateurs laser). Cette structure est pompée par diodes laser. Dans les cas présent, l'intensité du faisceau 1A et les caractéristiques de la couche amplificatrice, en particulier sa section, sont telles que cette couche puisse être amenée à la limite de la saturation lorsque l'intensité de l'un quelconque des faisceaux incidents kl à à n est minimale. Le dispositif amplifacateur 6 est suivi d'une lentille de focalisation 7 dans le plan focal image de laquelle est disposé un dispositif de recombinaison 8, qui peut être qualifié de symétrique du dispositif 4, car il recombine les différents faisceaux dz 1 à Àn en un seul faisceau 3A qui a les mêmes caractéristiques que le faisceau incident 1A (en particulier même modulation W. D. M. ), à la seule différence que les différents canaux de longueurs d'onde À 1 à kn ont tous la même amplitude. En effet, pour les canaux dont l'amplitude est minimale à la sortie de la fibre 1, le dispositif 2 les amplifie à la limite de sa saturation à une valeur Asat. Pour ce qui est des canaux dont l'amplitude est supérieure à cette valeur minimale, ils saturent le dispositif 6, et en fin de compte, leur amplitude, à la sortie du dispositif 6 est également pratiquement égale à Asat. Il en résulte qu'à la sortie de dispositif amplificateur 6, l'amplitude de tous les canaux est pratiquement égale à Asat. On a schématiquement représenté en figure 2 un mode de réalisation du dispositif amplificateur 6 à canaux d'amplification séparés. Ce dispositif 6 comporte un substrat 9, en forme de parallélépipède rectangle, sur la face supérieure duquel sont formées des bandes 10 à section rectangulaire, toutes parallèles entre elles formant guides d'ondes. Le substrat 9 est par exemple en niobate de lithium ou en silice, dont la couche supérieure est fortement dopée à l'Erbium par exemple. Les guides 10 sont gravés dans cette couche supérieure fortement dopée. Bien entendu, le dispositif 6 est placé, dans l'architecture 2 de la figure 1, de façon que les guides 10 soient parallèles à l'axe optique de la lentille 5, et que les faisceaux À 1 à Àn passent chacun par l'axe du guide 10 correspondant. Il est également bien entendu que le nombre de guides 10 est égal ou supérieur au nombre de canaux compris dans le faisceau arrivant par la fibre 1, c'est-àdire très fortement supérieur à celui des bandes représentées sur la figure 2. Un matériau 11, tel que de la silice, remplit les espaces compris entre les guides 10. De façon bien connue en soi, des diodes laser de pompage sont disposées au-dessus des guides 10, et une électrode commune est disposée sous le substrat 9. Le dispositif amplificateur 6A, représenté en figure 3, comporte sur un substrat 9A une couche continue 10A ayant la même composition que les guides d'ondes 10. Ce dispositif 6A est complété, de la même façon que le dispositif 6, par des diodes laser de pompage et une électrode commune. Du fait que la couche fortement dopée est continue, les différents canaux A 1 à An n'ont pas besoin d'être dirigés aussi précisement que dans le cas du dispositif 6. Il suffit que ces canaux soient alignés le long de l'axe 12 de la face d'entrée de la couche 10A. Selon une variante, non représentée, on peut remplacer le dispositif de recombinaison 8 par un miroir renvoyant les faisceaux provenant de la lentille 7 vers le dispositif séparateur 4 par-dessus ou par-dessous le dispositif amplificateur 6 ou 6A. Bien entendu, le dispositif 4 est alors modifié pour pouvoir séparer et recombiner à la fois les faisceaux correspondants. REVENDICATIONS 1. Dispositif électro-optique d'égalisation des canaux dans une liaison optique multicanaux, recevant un faisceau multicanaux incident à multiplexage en longueurs d'onde (1A), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif séparateur de canaux (4), suivi d'un dispositif amplificateur saturable (6) et d'un dispositif de recombinaison de canaux. (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif séparateur est un réseau de diffraction étalant spatialement le faisceau multicanaux incident selon les différentes longueurs d'onde de ces canaux. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif amplificateur comporte, sur un substrat (9), des guides d'ondes (10) en matériau fortement dopé, amené en limite de saturation par le faisceau incident ayant la plus faible amplitude. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif amplificateur comporte, sur un substrat (10A), une couche continue en matériau fortement dopé amené en limite de saturation par le faisceau incident ayant la plus faible amplitude.