Brevet FR2879053A1 — publié le 20060609

Dispositif régénérateur 2R/3R tout-optique à base d'un unique modulateur à électroabsorption La présente invention concerne le domaine des réseaux de transport optique, tels que les réseaux dits "DWDM" (pour "Dense Wavelength Division Multiplexing"). De ce type de technique, des fibres optiques peuvent transporter de l'information portée par un certain nombre de canaux dont la fréquence et o l'espacement entre canaux sont normalisés (grille de longueurs d'onde normalisée selon le standard ITU). Du fait de la densification des systèmes et de l'accroissement des portées, des effets non-linéaires dans les fibres, tels l'auto-modulation de phase (dite SPM), ls le mélange à quatre ondes (dit FWM) et la modulation croisée de la phase (dite XPM) sont très importants. Avec le bruit cumulé des amplificateurs (ASE), la dispersion chromatique (CD) et la dispersion modale de la polarisation (PMD), ils participent à la déformation du signal, à l'augmentation de la gigue temporelle et à la dégradation du taux d'extinction. Une limitation de la portée est également induite. Dans le souci de restituer l'information intégrale à la détection et de garantir une haute qualité de transmission, une régénération efficace du signal est recherchée. Un dispositif régénérateur dit "3R" permet de "Ré-amplifier" en améliorant le taux d'extinction, de "Remettre" en forme et de "Re-synchroniser" le signal. Actuellement le réseau de transport fait appel à une solution optoélectronique nécessitant une conversion en électrique du signal suivi d'un traitement électrique du signal puis une conversion optique. Une évolution vers des réseaux tout-optique (sans traitement Optique/Electrique/Optique) est déjà proposée. Avec ces réseaux, dits transparents, les régénérateurs tout-optique devraient permettre d'augmenter la capacité et de réduire le degré de complexité des équipements. s Pour réaliser une régénération tout-optique, les effets non- linéaires des matériaux sont souvent exploités. Parmi les dispositifs actuels, l'absorbant saturable a la propriété d'avoir un indice de réfraction variable avec la puissance optique reçue. Ainsi, à io puissance optique inférieure à celle de la saturation, le composant est absorbant, sinon il est transparent et le signal est transmis. Il permet donc de ré-amplifier le signal et d'éliminer le bruit des bits à "0" de manière passive. Pour "nettoyer" les bits à "1", une fibre de compression et un filtre passe-bande sont nécessaires. Seule une régénération 2R peut être effectuée avec ce composant. Toutefois, l'absorbant saturable présente des limitations au débit à cause des effets d'échauffement induits, ce qui réduit le contraste. Par ailleurs, le dispositif doit être combiné à la fibre de compression et un filtre pour effectuer de la régénération 2R, et encore à un dispositif supplémentaire pour effectuer de la régénération 3R. Le système final est extrêmement complexe et très consommateur. De plus, sa bande spectrale est relativement étroite (7nm). Un autre dispositif est à base de fibre dite "très non-linéaire" (ou HNF). ll permet d'effectuer une régénération 2R grâce à un effet SPM (auto-modulation de phase) et à un filtre à bande étroite. En effet, la compression du signal par la SPM induit un élargissement du spectre. L'utilisation d'un filtre à bande étroite placé après la fibre HNF élimine le bruit dans les bits à "1". Toutefois, pour effectuer une régénération 3R, un dispositif externe est indispensable pour synchroniser le signal. Le régénérateur 2R à base de fibre non-linéaire est intéressant par sa simplicité et sa faible consommation. Toutefois, il est sensible à une forte densité spectrale qui peut induire des effets non-linéaires non souhaités. De plus, il ne permet pas d'effectuer une re-synchronisation du signal. Pour ce faire, il doit être associé à un autre dispositif, ce qui entraîne une complexité de mise en oeuvre. Un dispositif à base de modulateurs à électro-absorption (dit "MEA"), à deux étages de conversion en longueur d'onde, est aussi utilisé. Un tel dispositif est ro décrit notamment dans le document: "Optical 3R regenerator using wavelength converters based on electroabsorpiion modulator for all-optical network applications", T Otani, T Miyazaki and S Yamamoto, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 12, no. 4, April 2000. On a représenté un dispositif de ce type, régénérateur à base de modulateurs MEA à deux étages, sur la figure 1 relative à l'art antérieur. Un premier étage ET-1 et un second étage ET-2 comportent chacun un modulateur à électroabsorption MEA et un circulateur C. Le signal d'entrée Si, de longueur d'onde Àp, correspondant au signal pompe du premier étage, est amplifié (AI) et appliqué, via le circulateur C, au modulateur MEA en mode contra propagatif. Un signal sonde de longueur d'onde différente À est appliqué au même modulateur MEA et le signal converti, de longueur d'onde À s, est filtré (I3PF1) et amplifié (A2) avant d'être appliqué au second étage ET-2, en tant que signal pompe. Le modulateur MEA du second étage ET-2 reçoit donc le signal converti du premier étage, ainsi qu'un signal sonde de longueur d'onde Àp (partie droite de la figure), pour délivrer finalement un signal de sortie S0, filtré (BPF2) et de longueur d'onde À. La conversion de longueur d'onde à base de MEA s'accompagne ainsi d'une régénération 2R. Il s'agit d'une modulation croisée de l'absorption (XAM). Au deuxième étage du dispositif, une récupération d'horloge permet de resynchroniser le signal et de retomber sur la longueur d'onde initiale Àp du signal. Une régénération 3R est ainsi effectuée. Le régénérateur à deux étages de conversion de longueur d'onde à base de MEA a montré des résultats intéressants à des hauts débits et sur une large bande spectrale. Cependant, le dispositif est compliqué et nécessite plusieurs ro amplificateurs de puissance augmentant sa consommation et son coût. Parmi les solutions présentées ci-avant, aucune n'est pleinement satisfaisante. La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif régénérateur d'un signal optique, notamment pour des applications de télécommunication dans des réseaux en configuration tout-optique, comprenant un modulateur à électroabsorption (MEA) comportant une première et une deuxième face, pour: - recevoir par la première face, un signal pompe, à une première longueur d'onde optique, - recevoir par la deuxième face, un signal sonde, à une deuxième longueur d'onde optique, et délivrer par ladite première face, un signal converti, représentant les modulations du signal pompe, sensiblement à ladite deuxième longueur d'onde optique. Dans le dispositif au sens de l'invention, les première et deuxième longueurs d'onde sont identiques et la première face au moins du modulateur comporte un traitement antireflet pour limiter des interactions entre le signal converti et une réflexion parasite du signal pompe sur la première face. Ces interactions peuvent être typiquement des interférences entre les deux signaux. Le dispositif de régénération au sens de l'invention, comportant avantageusement un unique modulateur, est simple et relativement peu coûteux par rapport aux dispositifs existants, nécessitant plusieurs amplificateurs et des réglages fastidieux. La présente invention vise aussi le modulateur à électroabsorption du dispositif to précité et comportant alors un traitement antireflet au moins sur sa première face recevant le signal pompe et délivrant le signal converti, de manière à limiter les interactions entre le signal converti et une réflexion parasite du signal pompe sur cette première face. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels, outre la figure 1 relative à l'art antérieur: - la figure 2 représente schématiquement le dispositif au sens de l'invention; - la figure 3 illustre le fonctionnement général d'un modulateur MEA; et - la figure 4 illustre l'influence de la diaphonie (ou "cross-talk") entre les signaux pompe réfléchie et sonde, sur le facteur Q d'un dispositif au sens l'invention, en formats de modulation RZ (courbe en traits pleins) et NRZ (courbe en traits pointillés). On se réfère à la figure 2 sur laquelle on a représenté schématiquement le dispositif au sens de l'invention. Le dispositif comporte avantageusement un unique modulateur à électroabsorption MEA en configuration XAM (modulation croisée de l'absorption), recevant un signal pompe Sp et un signal sonde Ss pour délivrer un signal converti Sc. Typiquement, le signal dit "pompe" et le signal dit "sonde" peuvent se distinguer notamment en ce sens que le signal pompe est de forte puissance pour saturer le modulateur à électroabsorption, tandis que le signal sonde peut être de puissance plus faible. Plus précisément en référence à la figure 2, un circulateur C reçoit le signal pompe Sp, modulé, en tant que signal d'entrée Si du dispositif, et l'achemine vers le modulateur MEA en mode contra propagatif. Le modulateur MEA reçoit donc, par une première face référencée AR1 sur la ro figure 2, le signal pompe Sp. II se crée naturellement une réflexion parasite Spr de ce signal pompe sur la première face AR1 du modulateur MEA. Par ailleurs, le signal sonde Ss est injecté dans le modulateur MEA par une deuxième face référencée AR2 sur la figure 2. Le modulateur MEA délivre alors par sa première face AR1 le signal converti Sc, qui se propage donc dans le même sens que la réflexion parasite Spr du signal pompe Sp. Pour effectuer, au sens de l'invention, une régénération du signal pompe Sp, la longueur d'oncle Às du signal sonde Ss et, par conséquent, la longueur d'onde du signal converti Sc est sensiblement la même que la longueur d'onde Àp du signal pompe Sp, et de sa réflexion parasite Spr (Às=Àp). Par conséquent, une diaphonie (ou "cross-talk") est susceptible d'intervenir entre le signal converti Sc et la réflexion parasite Spr. On rappelle que le terme "diaphonie" vise une superposition parasite et inopportune d'un signal sur un autre signal donnant lieu au mélange des deux. On utilise aussi couramment le terme "diaphotie" pour désigner ce phénomène. L'invention propose alors de réaliser un traitement antireflet spécifique de la première face AR1, au moins, du modulateur MEA, de manière à limiter l'intensité de la réflexion parasite Spr du signal pompe Sp et, de là, récupérer le signal converti Sc en s'assurant d'une diaphonie négligeable. Enfin, le circulateur C reçoit le signal converti Sp et l'achemine en sortie du dispositif, en tant que signal de sortie S0. Préférentiellement, un amplificateur A du signal pompe Sp est prévu en amont du circulateur C. Ainsi, on injecte simultanément, dans le modulateur MEA, polarisé en inverse, le signal sonde Ss et le signal pompe Sp (modulé), en mode contra propagatif. Grâce au circulateur C, le signal sonde, converti après passage dans le modulateur MEA, est récupéré. Des contrôleurs de polarisation de part et io d'autre du modulateur MEA (schématisés chacun par deux cercles accolés sur la figure 2) peuvent être prévus, en particulier si le modulateur MEA est sensible à la polarisation. Le modulateur MEA est polarisé en inverse, en continu, afin d'augmenter le contraste et réduire son temps de réponse. En référence maintenant à la figure 3, on rappelle que le fonctionnement général d'un modulateur MEA se définit comme suit. Le signal sonde SS (continu dans l'exemple représenté mais comportant préférentiellement un signal d'horloge pour effectuer une re- synchronisation dans le cadre d'une régénération 3R), à la longueur d'onde et le signal pompe Sp à la longueur d'onde Âp (modulé par une succession de bits à "0" ou "1") sont injectés dans le modulateur MEA dont on a fixé la tension de commande négative de façon à pouvoir saturer l'absorption par le signal pompe Si,, pour délivrer le signal converti Sc, modulé comme le signal pompe Sp, mais à la longueur d'onde Xs. Dans le cadre de la présente invention, pour pouvoir effectuer une régénération, il est avantageusement prévu de convertir à la même longueur d'onde le signal pompe (X,s=p). Pour limiter les effets de la réflexion parasite du signal pompe sur la première face AR1 du modulateur MEA, il est proposé de réaliser un traitement antireflet spécifique au moins sur cette première face AR1, permettant de récupérer le signal converti Sp en s'assurant d'une diaphonie négligeable entre le signal converti Sc et la réflexion parasite Spr du signal pompe Sp. Ainsi, le traitement antireflet sur la face AR1 qui reçoit le signal pompe Sp a avantageusement pour effet de limiter les réflexions parasites Spr du signal pompe Sp, qui sont susceptibles d'interférer avec le signal converti Sc (figure 2). On recherche par exemple une extinction de 30dB entre les deux signaux. La finesse du traitement antireflet dépend des valeurs des paramètres du modulateur MEA, typiquement: - du seuil de saturation de la structure, et de la puissance de la sonde à la tension de polarisation appliquée. Typiquement, pour une structure qui sature vers 15 dBm (valeur courante), et avec une puissance sonde de 8 dBm, on choisit par exemple un traitement antireflet de coefficient de réflexion de 10"6. Ainsi, pour mener une régénération 2R, le signal sonde Ss peut être continu et préférentiellement à la même longueur d'onde que le signal pompe Sp. Pour effectuer une régénération 3R après extraction, le signal sonde Ss comporte plutôt un signal d'horloge (par exemple une sinusoïde), préférentiellement à la même fréquence d'horloge que le signal pompe Sp et à la même longueur d'onde. La re-synchronisation (régénération 3R) est ainsi menée. En se référant maintenant à la figure 4, pour montrer le faible effet de diaphonie sur le signal converti Sc, on a représenté l'influence de la diaphonie sur la mesure du taux d'erreur binaire. On remarque en particulier la dégradation de la performance d'un canal à 10,709 Gb/s modulé au format RZ (ou NRZ) en fonction du niveau de diaphonie (cohérente). Pour cette simulation, le rapport signal à bruit du canal de référence est pris égal à 14 dB. La pénalité de performance est calculée comme suit: AQ = 20 É log Q sans diaphonie Q avec diaphonie, le facteur Q étant lui-même relié au taux d'erreur binaire par: TEB=exp( Q2/2) Q 2r Par exemple, un modulateur MEA peut nécessiter des puissances pompe et sonde respectivement de 15 et 8 dBm, avec des pertes d'insertion de 18 dB et un traitement antireflet de 10"6 (= 60 dB). Dans le cas d'une régénération au format NRZ, le niveau de signal sonde est de -13 dBm (correspondant à 8 dBm 18 dB 3 dB) et le niveau d'un signal pompe résiduel est de -45 dBm ro (correspondant à 15 dBm 60 dB). Le niveau de diaphonie est alors de 32 dB et la pénalité sur le facteur Q est avantageusement de moins de 0,2 dBQ. De manière générale, on prévoit un traitement antireflet conférant un coefficient de réflexion inférieur à 10"4 et préférentiellement voisin de 10"6. On peut prévoir de traiter symétriquement les deux faces AR1 et AR2 du modulateur MEA pour que ce dernier puisse fonctionner de façon symétrique. Toutefois, on peut retenir qu'en principe, il suffit que seule la face recevant le signal pompe soit traitée. Par ailleurs, des tests ont montré que l'interférence du signal sonde et du signal pompe et/ou de ses réflexions parasites, à l'intérieur du modulateur MEA, ne perturbe pas le fonctionnement de ce dernier, en particulier son facteur de transmission à l'état saturé. En effet, compte tenu de la saturation instantanée du composant et de son temps de recouvrement de l'absorption, le facteur de transmission est insensible aux fluctuations locales de la puissance dans le composant. Io L'unique modulateur MEA du dispositif au sens de l'invention, traité fortement antireflet, assure une conversion sur une même longueur d'onde. La structure du dispositif au sens de l'invention est avantageusement très simplifiée et son coût est donc réduit. Ce traitement antireflet est efficace sur toute la bande téléphonique (dite "bande C"). Par rapport aux techniques de l'art antérieur décrites en introduction, une régénération 2R ou 3R est avantageusement possible sur une large bande spectrale (typiquement supérieure à 15 nm). Grâce à son court temps de to réponse et à 'absence des effets d'échauffement, le dispositif peut opérer à des hauts débits. Enfin, le dispositif au sens de l'invention est transparent au format de modulation RZ ("remise à zéro") ou NRZ ("sans remise à zéro"). Revendications 1. Dispositif régénérateur d'un signal optique, notamment pour des applications de télécommunication dans des réseaux en configuration toutoptique, du 1:ype comprenant un modulateur à électroabsorption (MEA) comportant une première et une deuxième face, pour: - recevoir par la première face (AR1), un signal pompe (Sp) à une première longueur d'onde optique (Àp), - recevoir par la deuxième face (AR2), un signal sonde (Ss) à une deuxième to longueur d'onde optique (Às), - et délivrer par ladite première face (AR1), un signal converti (Sc), représentant les modulations du signal pompe (Sp), sensiblement à ladite deuxième longueur d'onde optique (Às), caractérisé en ce que les première (Àp) et deuxième (Às) longueurs d'onde sont ts identiques et en ce que la première face (AR1) au moins du modulateur (MEA) comporte un traitement antireflet pour limiter des interactions entre le signal converti (Sc) et une réflexion parasite du signal pompe (Sp) sur ladite première face (AR1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit modulateur (MEA) est l'unique modulateur du dispositif, et en ce que: le signal pompe (Sp) est un signal modulé correspondant à un signal d'entrée (Si) du dispositif, - tandis que le signal converti (Sc) correspond à un signal de sortie (Sc)) du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal sonde (Ss) comporte un signal d'horloge pour réaliser une régénération avec resynchronisation (3R) du signal d'entrée (Si). Il 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modulateur (MEA) est monté dans le dispositif pour opérer en modulation croisée de l'absorption. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modulateur (MEA) est polarisé en inverse, en continu. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des contrôleurs de polarisation de part et d'autre du modulateur. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un circulateur (C) recevant le signal pompe (Sp) et l'acheminant vers le modulateur (MEA) en mode contra propagatif et, en retour, recevant le signal converti (Sc) et l'acheminant en sortie du dispositif. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un amplificateur (A) du signal pompe (Sp) en amont du circulateur (C). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième faces (AR1, AR2) du modulateur comportent un traitement ant reflet. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement antireflet confère un coefficient de réflexion de la première face inférieur à 10"4 et préférentiellement voisin de 10"6. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la puissance du signal sonde (Sc) est voisine de 8 dBm et la puissance du signal pompe (Sp) est voisine de 15 dBm. 12. Modulateur à électroabsorption (MEA) comprenant: - une première face (AR1) destinée à recevoir un signal pompe (Sp) modulé à une première longueur d'onde optique (Àp), - une deuxième face (AR2) destinée à recevoir un signal sonde (Ss) à une deuxième longueur d'onde optique (Às), et adapté pour délivrer par la première face (AR1) un signal converti (Sc) représentant les modulations du signal pompe (Sp), sensiblement à la deuxième longueur d'onde (Às), caractérisé en ce que la première face (AR1) au moins du modulateur (MEA) comporte un 1:raitement antireflet pour limiter des interactions entre le signal to converti (Sc) et une réflexion parasite du signal pompe (Sp) sur ladite première face (AR1).