Brevet FR2853092A1 — publié le 20041001

i La présente invention concerne un dispositif optique de traitement de signal, utilisé notamment pour la suppression du bruit dit de double rétro-diffusion Rayleigh. Elle concerne également une installation de transmission optique de signaux comportant un tel dispositif. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif optique destiné à être adapté sur des moyens de transmission optique d'au moins un signal porteur d'informations, et comportant des moyens de suppression de signaux rétro-diffusés dans les moyens de transmission optique. On connaît de tels dispositifs optiques visant à supprimer tout bruit de rétro-diffusion 10 dans une fibre optique de transmission. En général, ils comportent un isolateur disposé sur la fibre optique de transmission. Cet isolateur ne laisse passer les signaux optiques que dans un seul sens, c'est-à-dire dans le sens de transmission du signal porteur d'informations, mais bloque toute transmission de signaux dans l'autre sens, c'est-à-dire notamment les signaux rétro-diffusés dans la fibre optique. Cependant, pour des applications de transmission optique à longue distance et à débit élevé, il est particulièrement intéressant d'amplifier régulièrement le signal le long de la fibre optique de transmission à l'aide d'un système d'amplification Raman distribuée. Ce système d'amplification comporte l'avantage d'être efficace sur une bande plus large tout en améliorant le rapport signal sur bruit, par rapport à un amplificateur optique classique 20 localisé. Ce système d'amplification Raman distribuée est mis en oeuvre par l'injection, dans la fibre optique de transmission, d'un signal lumineux laser rétro-propagé, dit signal de pompe. La longueur d'onde de ce signal de pompe est en général d'environ 100 nm en dessous de la longueur d'onde du signal porteur d'informations transmis, c'est-à-dire par 25 exemple 1450 nm pour l'amplification d'un signal porteur d'informations dont la longueur d'onde porteuse est de 1550 nm. Cependant, l'amplification Raman distribuée pose un nouveau problème: elle génère un bruit de double rétro-diffusion Rayleigh qui interfère avec le signal porteur d'informations et engendre un bruit de battement sur le récepteur en fin de transmission. 30 Ce bruit nuit à la qualité de la propagation. L'utilisation d'un isolateur dans ce cas n'est pas idéale. En effet, l'isolateur supprime en partie le bruit de double rétro-diffusion Rayleigh, mais supprime en même temps le signal de pompe rétro-propagé, ce qui nécessite l'installation d'un deuxième système d'amplification Raman distribuée sur la fibre optique de transmission, pour amplifier le 35 signal situé en amont de l'isolateur. Cette solution est coûteuse et ne permet pas de discriminer le signal de rétro-diffusion Rayleigh du signal de pompe dans la fibre de transmission. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en fournissant un dispositif optique de traitement de signal capable de supprimer seulement une partie prédéterminée des 5 signaux rétro-diffusés, notamment pour la suppression d'un bruit dit de rétro-diffusion Rayleigh rétro-propagé dans des moyens de transmission optique sur lesquels est installé un système d'amplification Raman distribuée. L'invention a donc pour objet un dispositif optique de traitement de signal, destiné à être adapté sur des moyens de transmission optique d'au moins un signal porteur 10 d'informations, comportant des moyens de suppression de signaux rétro-diffusés dans les moyens de transmission optique, caractérisé en ce qu'il comporte un milieu de propagation optique destiné à être raccordé en parallèle sur les moyens de transmission optique, des moyens de dérivation, vers ce milieu de propagation optique, des signaux rétro-diffusés dans les moyens de transmission optique, et des moyens de discrimination 15 de signaux, raccordés au milieu de propagation optique. En effet, alors qu'il est impossible de discriminer, par exemple par filtrage, le signal porteur d'informations dans les moyens de transmission optique, étant donné que la longueur d'onde du signal de rétro-diffusion Rayleigh est la même que celle du signal porteur d'informations, il est possible de réaliser cette discrimination, dès lors que les 20 signaux rétro-diffusés et rétro-propagés sont dérivés vers un milieu de propagation optique spécifique auquel sont raccordés des moyens de discrimination. Ainsi, il est possible de supprimer un bruit de rétro-diffusion Rayleigh, tout en laissant passer d'autres signaux rétro-propagés, notamment un signal de pompe, lorsque ces signaux ont des longueurs d'ondes différentes. Cette solution ne nécessite pas l'installation d'un deuxième dispositif d'amplification Raman distribuée en amont du dispositif optique de traitement de signal. Un dispositif optique de traitement de signal selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de dérivation comportent deux circulateurs, disposés chacun à 30 l'un des points de raccordement du milieu de propagation optique sur les moyens de transmission optique, de manière à provoquer la circulation du signal porteur d'informations dans les moyens de transmission optique et la circulation des signaux rétro-diffusés dans le milieu de propagation optique, entre les deux circulateurs; - il comporte en outre un module fonctionnel optique disposé sur les moyens 35 de transmission optique entre les deux circulateurs; - le module fonctionnel optique comporte au moins l'un des éléments choisis dans l'ensemble constitué d'un multiplexeur optique d'insertion/extraction de longueurs d'ondes, d'un commutateur optique, d'un compensateur de dispersion modale de polarisation, et d'un régénérateur optique; - les moyens de discrimination de signaux comprennent un filtre passe- bande, centré sur la longueur d'onde d'un signal de pompe Raman destiné à être rétro-propagé dans les moyens de transmission optique; - les moyens de discrimination de signaux comprennent une fibre à réseau de Bragg, dont la longueur d'onde de réflexion correspond à la longueur d'onde d'un signal 10 de rétro-diffusion issu du signal porteur d'information; - le dispositif étant destiné à être adapté sur des moyens de transmission optique d'une pluralité de signaux porteurs d'informations, les moyens de discrimination de signaux comprennent une pluralité de réseaux de Bragg disposés en série, dont les longueurs d'ondes de réflexion correspondent respectivement aux longueurs d'ondes 15 porteuses de signaux de rétro-diffusion issus de la pluralité des signaux porteurs d'informations; et - les moyens de discrimination de signaux comprennent un démultiplexeur de signaux optiques associé à un multiplexeur de signaux optiques, le démultiplexeur étant conçu par construction pour ne transmettre que certains signaux de longueurs d'ondes 20 prédéterminées; et - les moyens de transmission optique comportent une fibre optique de ligne, et le milieu de propagation optique comporte une portion de fibre optique. L'invention a également pour objet un dispositif optique de suppression de bruit de rétro-diffusion Rayleigh comportant un dispositif optique de traitement de signal tel que 25 décrit précédemment. Enfin, l'invention a également pour objet une installation optique de transmission de signaux, comportant une fibre optique de transmission d'au moins un signal porteur d'informations et un système d'amplification Raman distribuée, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif optique de traitement de signal tel que décrit 30 précédemment. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement l'évolution de la puissance d'un signal transmis dans une fibre optique munie d'un système d'amplification 35 Raman distribuée; - la figure 2 représente schématiquement la structure d'un dispositif de traitement de signal selon un premier mode de réalisation de l'invention, installé sur la fibre optique de la figure 1; - la figure 3 représente schématiquement la structure d'un dispositif de 5 traitement de signal selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; et - la figure 4 représente schématiquement la structure d'un dispositif de transmission de signal selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une fibre optique de transmission 10 formant l'axe horizontal d'un diagramme. Ce diagramme représente l'évolution de la puissance d'un 10 signal S porteur d'informations le long de la fibre optique 10. A certains endroits, en général réguliers, des générateurs 12 de signaux de pompe sont raccordés à la fibre optique de transmission 10 pour la rétro-propagation d'un signal de pompe P dans la fibre optique. Par exemple, ces générateurs 12 sont disposés tous les 100 km. On entend par "rétro-propagation" d'un signal, la propagation de ce signal en sens inverse de la propagation du signal porteur d'informations transmis par la fibre optique 10. Le signal de pompe rétro-propagé amplifie le signal S porteur d'informations sur une longueur efficace Leff d'une vingtaine de kilomètres de la fibre optique de transmission 10. Ainsi, le signal S porteur d'informations qui tend à s'atténuer le long de la fibre optique de transmission 10 est amplifié par le signal de pompe P introduit par l'un des générateurs 12 dans la portion optique de fibre optique de transmission 10 se trouvant à une distance inférieure à Leff en amont de ce générateur 12. Dans cette même portion de fibre optique de transmission 10, on insère un dispositif 25 optique 14 de traitement de signal selon l'invention pour supprimer le bruit de rétrodiffusion Rayleigh engendré par la présence de ce générateur 12, tout en laissant passer le signal de pompe. Comme cela est représenté sur la figure 2, selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif optique 14 comporte une portion de fibre optique 16 raccordée en 30 parallèle sur la fibre optique de transmission 10, au moyen de deux circulateurs 18 et 20 situés chacun à une extrémité de la portion de fibre optique 16. Chaque circulateur 18, 20 comporte trois bornes dont deux sont reliées à la fibre optique de transmission 10 par insertion des circulateurs dans celle-ci et dont l'une est reliée à l'une des extrémités de la portion de fibre optique 16. Le premier 18 des deux circulateurs rencontré par le signal porteur d'informations S, est disposé sur la fibre optique de transmission 10 de telle sorte que: - un signal provenant de la portion de fibre 16 est dirigé dans la fibre de transmission 10 dans le sens de rétro-propagation; - un signal provenant de la fibre de transmission 10 dans le sens de propagation du signal porteur d'informations S est dirigé vers la fibre de 5 transmission 10, toujours dans le sens de propagation du signal porteur d'informations S; et - un signal provenant de la fibre de transmission 10 dans le sens de rétropropagation est stoppé et supprimé. Le second circulateur 20 est disposé sur la fibre de transmission 10 à l'autre 10 extrémité de la portion de fibre 16 de telle sorte que: - un signal provenant de la fibre optique de transmission 10 dans le sens de propagation du signal porteur d'informations S est dirigé vers la fibre de transmission 10, toujours dans le sens de propagation du signal porteur d'informations S; - un signal en provenance de la fibre de transmission 10 dans le sens de rétropropagation est dirigé dans la portion de fibre optique 16; et - un signal en provenance de la portion de fibre optique 16 est stoppé et supprimé. Ainsi, le signal porteur d'informations S, se propageant dans la fibre de transmission 20 10 dans le sens de propagation, traverse tout d'abord le premier circulateur 18. En sortie de ce circulateur 18 il continue à se propager dans le sens de propagation dans la fibre de transmission 10 puis arrive en entrée du second circulateur 20. En sortie de celui-ci il continue à se propager dans la fibre de transmission 10 dans le sens de propagation. Par contre, le signal de pompe P et le bruit de rétro-diffusion Rayleigh RS, induit par 25 la présence du générateur 12 sur la fibre de transmission 10 se propagent dans le sens inverse du signal porteur d'informations S. Ces deux signaux rétro-diffusés arrivent tout d'abord en entrée du second circulateur 20 et sont dérivés par ce dernier dans la portion de fibre optique 16. Ils arrivent ensuite en entrée du premier circulateur 18 situé à l'autre extrémité de la portion de fibre optique 16 et sont de nouveau dirigés dans la fibre de 30 transmission 10 dans le sens de rétro-propagation. On constate donc que les deux circulateurs 18 et 20 permettant de raccorder la portion de fibre optique 16 à la fibre de transmission 10 forment des moyens de dérivation des signaux rétro-diffusés P et RS dans la fibre de transmission 10 vers cette portion de fibre optique 16. Le dispositif de traitement de signal 14 comporte en outre des moyens de discrimination de signaux raccordés à la portion de fibre optique 16 dans laquelle se propagent le signal de pompe P et le bruit de rétro-diffusion Rayleigh RS. Ces moyens de discrimination comprennent par exemple un filtre passebande, dont 5 la fréquence centrale est centrée sur la longueur d'onde du signal de pompe P et excluant notamment les signaux de longueur d'onde égale à celle du bruit de rétro-diffusion Rayleigh RS, qui est d'environ 100 nm supérieure à celle du signal de pompe. Ainsi, les signaux rétro-diffusés se propageant dans la portion de fibre optique 16 traversent le filtre passe-bande 22, de sorte qu'en sortie de ce filtre, seul le signal de 10 pompe se propage. Ainsi, ce filtre 22 constitue des moyens de discrimination des signaux rétro-diffusés se propageant dans la portion 16 de fibre optique, permettant en outre de supprimer le signal de rétro-diffusion Rayleigh par filtrage pour ne laisser passer que le signal de pompe P. Il est possible de remplacer le filtre passe-bande 22 par une fibre à réseau de Bragg 15 22, dont la longueur d'onde de réflexion correspond à la longueur d'onde du bruit de rétrodiffusion RS. Cette fibre à réseau de Bragg 22 est connue et se comporte de la façon suivante - les signaux dont la longueur d'onde est proche de la longueur d'onde de réflexion du réseau de Bragg sont réfléchis par ce réseau de Bragg; et 20 - les signaux dont la longueur d'onde est éloignée de la longueur d'onde de réflexion du réseau de Bragg, c'est-à-dire notamment le signal de pompe P, sont transmis par le réseau de Bragg; De la sorte, le signal de pompe P se propageant dans la portion de fibre optique 16 traverse le réseau de Bragg 22 et est dirigé par le circulateur 18 dans la fibre de 25 transmission dans le sens de rétro-propagation. Par contre, le signal de rétro-diffusion Rayleigh RS se propageant dans la même portion de fibre optique 16 est réfléchi par le réseau de Bragg 22 vers le second circulateur 20, puis est stoppé et supprimé par ce dernier qui fait alors office de filtre. De façon optionnelle, le dispositif optique de traitement de signal 14 comporte, entre 30 les deux circulateurs 18 et 20, sur la fibre de transmission 10, un module fonctionnel optique 24. Ce module fonctionnel optique 24 comporte par exemple un multiplexeur optique d'insertion/d'extraction de longueurs d'ondes, un commutateur optique, un compensateur de dispersion modale de polarisation, un générateur optique, ou une combinaison de plusieurs de ces éléments. Un deuxième mode de réalisation est représenté sur la figure 3. Sur cette figure, on utilise la fibre optique de transmission 10 pour la transmission d'une pluralité de signaux porteurs d'informations. Par exemple, on transmet trois signaux S", S2 et S3 se propageant à des longueurs d'ondes différentes, Àl, À 2 et À 3. Le système d'amplification Raman distribuée matérialisé par le générateur 12 est alors adapté pour la génération de trois signaux de pompe Raman Pl, P2 et P3. Cette propagation de trois signaux induit en outre la rétro-propagation de trois signaux de bruit de rétro-diffusion Rayleigh RS1, RS2 et RS3, avec les signaux de pompe Pl, P2 et P3. Dans ce cas, la portion de fibre optique 16 comporte trois fibres à réseau de Bragg 22a, 22b et 22c, chacune de ces fibres à réseau de Bragg étant centrée sur l'une des 10 longueurs d'ondes des bruits de rétro-diffusion Rayleigh RS,, RS2 et RS3. Ces trois fibres à réseau de Bragg sont tout simplement montées en série et provoquent chacune la réflexion d'une partie du signal rétro-diffusé se propageant dans la portion de fibre optique 16, c'est-à-dire respectivement le bruit rétro-diffusé RS, induit par le signal Si, le signal rétro-diffusé RS2 induit par le signal S2 et le signal rétrodiffusé RS3 1 5 induit par le signal S3. Par contre, les trois signaux de pompe Raman Pl, P2 et P3 sont intégralement transmis à travers les fibres à réseau de Bragg 22a, 22b et 22c. Un troisième mode de réalisation est représenté sur la figure 4. Sur cette figure, on utilise également la fibre optique de transmission 10 pour la transmission d'une pluralité 20 de signaux porteurs d'informations S. S2 et S3, comme dans le cas du deuxième mode de réalisation. Mais dans ce cas, en alternative, la portion de fibre optique 16 comporte un démultiplexeur 26a associé à un multiplexeur 26b. Le démultiplexeur 26a est conçu par construction pour ne laisser passer que les signaux de pompe Raman Pl, P2 et P3 sur 25 trois portions de fibre optique branchées en parallèle entre le démultiplexeur 26a et le multiplexeur 26b. Ainsi, les signaux rétro-propagés dans la portion de fibre optique 16 arrivent en entrée du démultiplexeur 26a. De l'ensemble de ces signaux, seuls les trois signaux de pompe Pl, P2 et P3 sont fournis en sortie du multiplexeur 26b pour être de nouveau 30 injectés dans la fibre de ligne 10. Les signaux de bruit de rétro-diffusion Rayleigh RS,, RS2 et RS3 sont filtrés par le démultiplexeur 26a. Il apparaît clairement qu'un dispositif optique de traitement du signal selon l'invention permet la suppression de tout bruit de rétro-diffusion Rayleigh, tout en permettant la propagation du signal de pompe dans le sens de rétro-propagation en aval 35 et en amont du dispositif optique de traitement de signal, dans la fibre de transmission 10. Ce dispositif permet, à moindre frais, d'utiliser un système d'amplification Raman distribuée, dans un dispositif de transmission optique de signaux, en résolvant le problème de la présence de bruit de rétro-diffusion Rayleigh. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique (14) de traitement de signal, destiné à être adapté sur des moyens (10) de transmission optique d'au moins un signal (S; Si, S2, S3) porteur 5 d'informations, comportant des moyens (20, 22) de suppression de signaux (RS; RS1, RS2, RS3) rétro-diffusés dans les moyens (10) de transmission optique, caractérisé en ce qu'il comporte un milieu de propagation optique (16) destiné à être raccordé en parallèle sur les moyens (10) de transmission optique, des moyens (18, 20) de dérivation, vers ce milieu de propagation optique (16), des signaux (P, RS; P, RS,, RS2, RS3) rétro-diffusés 10 dans les moyens (10) de transmission optique, et des moyens (22) de discrimination de signaux, raccordés au milieu de propagation optique (16). 2. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dérivation comportent deux circulateurs (18, 20), disposés chacun à l'un des points de raccordement du milieu de propagation optique (16) 15 sur les moyens (10) de transmission optique, de manière à provoquer la circulation du signal porteur d'informations dans les moyens (10) de transmission optique et la circulation des signaux rétro-diffusés dans le milieu de propagation optique (16), entre les deux circulateurs. 3. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon la revendication 1 ou 2, 20 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module fonctionnel optique (24) disposé sur les moyens (10) de transmission optique entre les deux circulateurs (18, 20). 4. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module fonctionnel optique (24) comporte au moins l'un des éléments choisis dans l'ensemble constitué d'un multiplexeur optique 25 d'insertion/extraction de longueurs d'ondes, d'un commutateur optique, d'un compensateur de dispersion modale de polarisation, et d'un régénérateur optique. 5. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (22) de discrimination de signaux comprennent un filtre passe-bande, centré sur la longueur d'onde d'un signal de pompe 30 Raman (P) destiné à être rétropropagé dans les moyens (10) de transmission optique. 6. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (22) de discrimination de signaux comprennent une fibre à réseau de Bragg, dont la longueur d'onde de réflexion correspond à la longueur d'onde d'un signal de rétro-diffusion (RS; RS", RS2, RS3) issu 35 du signal porteur d'information. 7. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, destiné à être adapté sur des moyens (10) de transmission optique d'une pluralité de signaux porteurs d'informations (Si, S2, S3), caractérisé en ce que les moyens de discrimination de signaux comprennent une pluralité de réseaux de Bragg 5 (22a, 22b, 22c) disposés en série, dont les longueurs d'ondes de réflexion correspondent respectivement aux longueurs d'ondes porteuses de signaux de rétrodiffusion (RS1, RS2, RS3) de la pluralité des signaux porteurs d'informations. 8. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, destiné à être adapté sur des moyens (10) de transmission optique 10 d'une pluralité de signaux porteurs d'informations (S1, S2, S3), caractérisé en ce que les moyens de discrimination de signaux comprennent un démultiplexeur de signaux optiques (26a), associé à un multiplexeur de signaux optiques (26b), le démultiplexeur étant conçu par construction pour ne transmettre que certains signaux de longueurs d'ondes prédéterminées. 9. Dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens (10) de transmission optique comportent un fibre optique de ligne, et en ce que le milieu de propagation optique (16) comporte une portion de fibre optique. 10. Dispositif optique de suppression de bruit de rétro-diffusion Rayleigh 20 comportant un dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. Installation optique de transmission de signaux, comportant un système d'amplification Raman distribuée, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un dispositif optique (14) de traitement de signal selon l'une quelconque des revendications 1 25 à9.