Brevet FR2954637A1 — publié le 20110624

-1- PROCEDE DE RECEPTION D'UN SIGNAL La présente invention concerne le domaine des réseaux optiques de communication et plus particulièrement les moyens de protection des connections du réseau d'une part et la récupération des signaux par détection cohérente au niveau du récepteur du noeud de destination (« egress node » en anglais) d'autre part. Afin de répondre aux demandes des utilisateurs, les capacités des réseaux de communications augmentent sans cesse. Néanmoins, comme il est très coûteux de modifier complètement la technologie d'un réseau, les opérateurs cherchent à développer des équipements plus performants mais compatibles avec les équipements déjà installés. L'utilisation de la détection cohérente, associée à des formats de modulation complexes est un 15 moyen permettant d'obtenir une telle compatibilité. Par ailleurs, afin de surmonter tout problème pouvant intervenir sur une connexion du réseau, les opérateurs mettent en place des parcours optiques de protection (« protection paths » en anglais) qui peuvent être activés en cas de problème sur le parcours optique actif, c'est-à-dire le parcours optique de travail (« working path » en anglais). 20 Dans l'état de la technique, deux types de schémas de protection existent: D'une part les schémas de protections électriques tels que représentés sur la figure 1 où l'ensemble des équipements optiques du transmetteur 1 du noeud source (« ingress node » en anglais) 3 relié à un routeur électronique 4 jusqu'au récepteur 5 du noeud de destination 7 relié à un autre routeur électrique 4 en passant par les répartiteurs optiques (« optical cross connect 25 (OXC) » en anglais) 9 et les moyens de transmission optique 11 sont doublés. Cette solution est performante et permet d'activer la connexion de protection en un minimum de temps (puisque les signaux sont reçus sur deux récepteurs 5 distincts) mais est très onéreuse du fait du doublement des équipements nécessaires (en particulier les transmetteurs 1 et récepteurs optiques 5). BRT0506 (805762) 2954637 -2- D'autre part les schémas de protection optiques tels que représentés sur la figure 2 où la sortie du transmetteur 1 est reliée à un coupleur optique 13 permettant de dédoubler le signal et où un interrupteur 15 au niveau du récepteur 5 permet de sélectionner le parcours optique de travail ou le parcours de protection. 5 Néanmoins, dans le cas de signaux détectés grâce à un récepteur cohérent, la récupération des signaux associés à cette technique est réalisée comme décrit sur la figure 3 où le signal transmis est mixé au signal d'un oscillateur local 17 par un mixeur cohérent 19 de manière à récupérer différentes composantes du signal mixé, ces composantes étant transmises à un échantillonneur 21 puis à un équipement de traitement de signal numérique 23 afin de décoder les informations 10 contenues par le signal transmis à partir des composantes récupérées. Or, cette technique de récupération nécessite un oscillateur local 17 produisant un signal d'approximativement même longueur d'onde que le signal transmis. Ainsi, le basculement du parcours optique de travail vers le parcours optique de protection (qui peut correspondre à une longueur d'onde différente) nécessite de connaître la longueur d'onde du signal de protection (généralement prédéfinie par le plan de contrôle du réseau) et d'accorder l'oscillateur local à la nouvelle longueur d'onde reçue. Ainsi, le délai de mise en place de la connexion de protection (en cas d'incident sur la connexion de travail) comprend le délai de réaction du plan de commande, l'envoi d'une commande par le plan de commande à l'oscillateur local 17 et l'accord de l'oscillateur local 17. Ce délai est non négligeable et entraîne une perte d'information importante lorsque le débit est élevé. Le but de la présent invention est donc de surmonter les inconvénients précités de l'état de la technique et de proposer une méthode permettant de réduire le temps d'adaptation du récepteur lorsque la longueur d'onde du signal transmis varie comme, par exemple, lors de la mise en place d'une connexion de protection. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de réception homodyne dans lequel un mixeur cohérent combine le signal optique transmis avec un signal optique de référence délivré par un oscillateur local dont la longueur d'onde est comprise dans un intervalle prédéfini autour de la longueur d'onde du signal optique transmis afin de produire des signaux d'interférence BRT0506 (805762) 2954637 -3- correspondant à un battement entre le signal optique transmis et le signal de référence et destinés à être détectés par des photodiodes dans lequel ledit oscillateur local comprend une cavité laser de type Fabry-Pérot comprenant un milieu holographique photoréfractif, ladite cavité laser étant alimentée par le signal optique transmis lorsque sa longueur d'onde varie de manière à produire 5 un signal de référence. Selon un autre aspect de la présente invention, le milieu holographique photoréfractif est un cristal de tellure de cadmium (CdTe). 10 Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'état de polarisation du signal optique délivré par l'oscillateur local et transmis au mixeur cohérent est aligné sur un état de polarisation prédéterminé. Selon un aspect additionnel de la présente invention, des convertisseurs analogique-15 numérique échantillonnent les signaux détectés et un équipement de traitement de signal numérique traite les signaux échantillonnés pour démoduler un signal de données. Selon un autre aspect de la présente invention, le signal optique transmis est multiplexé en polarisation. 20 L'invention concerne également un procédé de protection d'un réseau optique de communication dont les connexions entre un transmetteur et un récepteur comprennent un parcours optique actif et un parcours optique de protection dans lequel la réception d'un signal au niveau du récepteur se fait selon le procédé de réception d'un signal décrit précédemment et dans 25 lequel l'entrée du récepteur bascule sur le parcours optique de protection lors d'un incident sur le parcours optique actif. Selon un autre aspect de la présente invention, le basculement se fait par un interrupteur. 30 Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, les signaux des parcours BRT0506 (805762) -4- optiques actifs et de protection ont des longueurs d'onde différentes au niveau dudit récepteur. Selon un aspect additionnel de la présente invention, les signaux des parcours optiques actifs et de protection sont transmis, en sortie du transmetteur, par un coupleur optique vers les 5 parcours optiques respectifs. La présente invention concerne également un équipement de récupération d'un signal optique transmis comprenant: - un oscillateur local destiné à produire un signal optique de référence, 10 - un mixeur cohérent comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal optique transmis et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique-numérique, 15 - un module de traitement de signal numérique, dans lequel ledit oscillateur local comprend une cavité laser de type Fabry-Pérot comprenant un milieu holographique photoréfractif, ladite cavité laser étant alimentée par le signal optique transmis lorsque sa longueur d'onde varie de manière à produire un signal de référence dont la longueur d'onde est comprise dans un intervalle prédéfini 20 autour de la longueur d'onde du signal transmis de manière à produire un battement entre le signal transmis et le signal de référence au niveau du mixeur cohérent. L'invention concerne également un noeud optique d'un équipement de protection optique, ledit équipement de protection comprenant un parcours optique actif et un parcours optique de 25 protection, lesdits parcours optiques reliant un émetteur optique et un récepteur optique, ledit noeud optique comprenant: - des moyens de basculement du parcours optique actif vers le parcours optique de protection en cas d'incident sur le parcours optique actif, - des moyens de démodulation comprenant: 30 - un oscillateur local destiné à produire un signal optique de référence, BRT0506 (805762) 2954637 -5- - un mixeur cohérent comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal transmis par un des parcours optiques et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur comprenant des photodiodes et des convertisseurs 5 analogique-numérique, - un module de traitement de signal numérique, dans lequel l'oscillateur local comprend une cavité laser de type Fabry-Perot comprenant un milieu holographique photoréfractif et alimenté par le signal transmis par un des parcours optiques, ledit oscillateur étant configuré pour transmettre un signal de référence ayant une 10 longueur d'onde comprise dans un intervalle prédéfini autour de la longueur d'onde du signal d'alimentation dudit oscillateur local de manière à produire un battement entre les deux signaux au niveau du mixeur cohérent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va 15 maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins: 20 - la figure 1 représente un schéma de protection électrique; - la figure 2 représente un schéma de protection optique; - la figure 3 représente un schéma d'un équipement de récupération de signal comprenant une démodulation cohérente selon l'état de la technique; - la figure 4 représente un schéma d'un équipement de récupération de signal comprenant une 25 démodulation cohérente selon la présente invention; - la figure 5 représente un schéma d'une cavité laser d'un laser esclave selon la présente invention; Les modes de réalisation de la présente invention concernent un procédé de réception et de 30 récupération d'un signal, ledit procédé étant adapté à la détection cohérente et utilisant un laser BRT0506 (805762) 2954637 -6- esclave afin de produire le signal de référence nécessaire à la récupération. La figure 4 représente un schéma d'un récepteur optique selon la présente invention. Le signal transmis est envoyé à un coupleur optique 13 afin de dédoubler le signal et de transmettre une partie du signal à un laser esclave 25 par l'intermédiaire d'un circulateur optique 27 et l'autre partie du signal directement à la première entrée d'un mixeur cohérent 19. Le rôle du laser esclave 25 est de produire un signal continu à la même fréquence que le signal optique transmis. Un exemple de réalisation du laser esclave est décrit sur la figure 5. Le laser esclave 25 comprend une cavité 26 délimitée par deux miroirs R1 et R2 dont l'un est un miroir semi-réfléchissant R2 et formant ainsi une cavité 26 de type Fabry-Pérot. La cavité 26 comprend un milieu amplificateur 29, une lentille de collimation 31 et un milieu holographique photoréfractif 31. Ce milieu holographique photoréfractif 31 peut être, par exemple, un cristal de tellure de cadmium (CdTe) et force le laser à osciller en régime monomode en longueur d'onde sur toute sa plage de fonctionnement. La structure d'ondes stationnaires associées à chacun des modes longitudinaux enregistre dans le cristal un hologramme d'indice. L'inscription d'un réseau d'indice fait suite à un déplacement de charges électriques disponibles dan le cristal. Le nombre de charges étant fixe, il s'en suit un phénomène d'effacement et de renforcement des réseaux entre eux. Ce processus d'auto-organisation, couplé aux phénomènes de compétitions qui ont lieu dans le milieu amplificateur 29, conduit, sous certaines conditions, à l'oscillation du laser 25 en régime monomode. De plus, l'injection dans la cavité 26 d'une partie du signal transmis provoque l'adaptation du réseau d'indice du cristal et ainsi la cavité laser 26 émet alors autour de la longueur d'onde imposée par le signal transmis, même lorsque l'injection de signal cesse. Ainsi, le laser esclave 25 émet un signal optique dont la longueur d'onde correspond approximativement à la longueur d'onde du signal transmis. En effet, la longueur d'onde du signal de référence n'a pas besoin d'être rigoureusement identique à la longueur d'onde du signal transmis mais doit être comprise dans un intervalle relativement proche de manière à produire, par interférence des signaux, un battement entre les deux signaux et à générer ainsi un signal en bande de base qui est ensuite détecté par des photodiodes. La BRT0506 (805762) 2954637 -7- largeur de l'intervalle de longueur d'onde étant définie par les caractéristiques techniques du laser esclave 25. Ce signal émis par le laser esclave 25 peut alors être utilisé comme référence pour la récupération de signal comprenant une détection cohérente. Pour cela, le signal optique du laser 5 esclave 25 est transmis sur la deuxième entrée du mixeur cohérent 19 par l'intermédiaire du circulateur optique 27. Par ailleurs, la polarisation du signal émis par le laser esclave 25 et transmis au mixeur cohérent 19 doit être connue lorsque le signal pénètre dans le mixeur cohérent afin de permettre la récupération du signal transmis. Ainsi, l'état de polarisation du signal optique issu du laser 10 esclave est aligné sur un état de polarisation prédéterminé. Le mixeur cohérent 19 génère des composantes du signal mixé résultant d'interférences entre le signal de référence et le signal transmis. Différents modes de réalisation existent en fonction du mode de polarisation des signaux et du système de détection cohérent utilisé. 15 Selon un mode préférentiel, les signaux sont modulés selon une modulation en quadrature de phase (« Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) » en anglais), la détection des signaux se faisant sur deux polarisations et la correction du non alignement des axes de polarisation se faisant numériquement de sorte que quatre photodiodes et quatre convertisseurs analogique-numérique sont nécessaires. 20 Néanmoins, d'autres formats de modulation peuvent être utilisés. De plus, l'alignement des axes de polarisation peut se faire mécaniquement. Dans ce cas, la détection peut se faire sur une seule polarisation et deux photodiodes ainsi que deux convertisseurs analogique-numérique suffisent. Par ailleurs, le laser esclave 25 requiert que le signal de commande (c'est-à-dire le signal 25 transmis dans notre cas) arrive avec un certain niveau de puissance dans l'état de polarisation préférentiel de la cavité laser 26. Ainsi, selon un mode de réalisation de la présente invention, les signaux transmis sont multiplexés en polarisation (« polarization division multiplexed (PDM) » en anglais) ce qui permet d'éviter que le signal de commande du laser esclave 25 arrive avec une polarisation orthogonal à l'état de polarisation privilégié de la cavité 26 du laser esclave 25.Les 30 composantes du signal mixé sont ensuite envoyées vers un échantillonneur 21. BRT0506 (805762) 2954637 -8- Au niveau de l'échantillonneur 21, les signaux sont détectés par des photodiodes. Dans le cas de la modulation en quadrature de phase, quatre photodiodes délivrent quatre signaux électriques en quadrature de phase. Les signaux électriques sont alors échantillonnés par des convertisseurs analogique-numérique et transmis à un équipement de traitement de signal numérique 23. 5 Ainsi, contrairement au laser accordable 17 utilisé dans l'état de la technique nécessitant une commande du plan de contrôle et un certain délai pour s'accorder lorsque le récepteur bascule d'un signal à une certaine longueur d'onde vers un autre signal à une longueur d'onde différente, le laser esclave permet de s'accorder automatiquement et rapidement à la longueur d'onde du signal de protection et permet ainsi de réduire le délai nécessaire à la mise en oeuvre de la 10 connexion de protection. De plus, l'implémentation des modes de réalisation de la présente invention a un coût limité puisque les modifications par rapport à un équipement de récupération de signal comprenant une démodulation cohérente de l'état de la technique ne concernent que le remplacement du laser accordable 17 (correspondant à l'oscillateur local) par un laser esclave 25 et l'utilisation d'un coupleur optique 13 et d'un circulateur optique 27 de manière à transmettre 15 une partie du signal transmis vers le laser esclave 25 puis de transmettre le signal de référence issu du laser esclave 25 vers le mixeur cohérent 19. Grâce à l'utilisation d'un laser esclave 25, les modes de réalisation de la présente invention permettent de réduire le temps d'adaptation du circuit de récupération de signal comprenant une 20 détection cohérente lorsque la longueur d'onde du signal transmis change et par conséquent, permet d'utiliser un schéma de protection optique tout en utilisant une détection cohérente. La présente invention permet donc d'une part de limiter la quantité de signal perdu en cas d'incident sur une connexion active et d'autre part de limiter le coût nécessaire à la mise en oeuvre d'une protection efficace. BRT0506 (805762) REVENDICATIONS5 1. Procédé de réception homodyne d'un signal optique transmis, dans lequel un mixeur cohérent (19) combine le signal optique transmis avec un signal optique de référence délivré par un oscillateur local (25) dont la longueur d'onde est comprise dans 10 un intervalle prédéfini autour la longueur d'onde du signal optique transmis afin de produire des signaux d'interférence correspondant à un battement entre le signal optique transmis et le signal de référence et destinés à être détectés par des photodiodes dans lequel ledit oscillateur local (17, 25) comprend une cavité laser (26) de type Fabry-Pérot comprenant un milieu holographique photoréfractif (33), ladite cavité laser (26) étant 15 alimentée par le signal optique transmis lorsque sa longueur d'onde varie de manière à produire un signal de référence. 2. Procédé de réception d'un signal selon la revendication 1 dans lequel le milieu holographique photoréfractif (26) est un cristal de tellure de cadmium (CdTe). 3. Procédé de réception d'un signal selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'état de polarisation du signal optique délivré par l'oscillateur local (25) et transmis au mixeur cohérent (19) est aligné sur un état de polarisation prédéterminé. 25 4. Procédé de réception d'un signal selon l'une des revendications précédentes, dans lequel des convertisseurs analogique-numérique échantillonnent les signaux détectés et dans lequel un équipement de traitement de signal numérique (23) traite les signaux échantillonnées pour démoduler un signal de données. 30 5. Procédé de réception d'un signal selon l'une des revendications précédentes, dans BRT0506 (805762) 20 -10- lequel le signal optique transmis est multiplexé en polarisation. 6. Procédé de protection d'un réseau optique de communication dont les connexions entre un transmetteur (1) et un récepteur (5) comprennent un parcours optique actif et un parcours optique de protection dans lequel la réception d'un signal au niveau du récepteur (5) se fait selon le procédé de réception d'un signal de l'une des revendications 1 à 5 et dans lequel l'entrée du récepteur (5) bascule sur le parcours optique de protection lors d'un incident sur le parcours optique actif. 7. Procédé de protection selon la revendication 6 dans lequel le basculement se fait par un interrupteur (15). 8. Procédé de protection selon la revendication 6 ou 7 dans lequel les signaux des parcours optiques actifs et de protection ont des longueurs d'onde différentes au niveau dudit récepteur (5). 9. Equipement de récupération d'un signal optique transmis comprenant: - un oscillateur local (17, 25) destiné à produire un signal optique de référence, - un mixeur cohérent (19) comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal optique transmis et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur (21) comprenant des photodiodes et des convertisseurs analogique-numérique, - un module de traitement de signal numérique (23), dans lequel ledit oscillateur local (17, 25) comprend une cavité laser (26) de type Fabry-Pérot comprenant un milieu holographique photoréfractif (33), ladite cavité laser (26) étant alimentée par le signal optique transmis lorsque sa longueur d'onde varie de manière à produire un signal de référence dont la longueur d'onde est comprise dans un intervalle prédéfini autour de la longueur d'onde du signal transmis de manière à produire un battement entre le signal transmis et le signal de référence au niveau du mixeur cohérent BRT0506 (805762) 2954637 -11- 10. Noeud optique d'un équipement de protection optique, ledit équipement de protection comprenant un parcours optique actif et un parcours optique de protection , 5 lesdits parcours optiques reliant un émetteur optique et un récepteur optique, ledit noeud optique comprenant: - des moyens de basculement (15) du parcours optique actif vers le parcours optique de protection en cas d'incident sur le parcours optique actif, - des moyens de démodulation comprenant: 10 - un oscillateur local (17, 25) destiné à produire un signal optique de référence, - un mixeur cohérent (19) comprenant deux entrées destinées à recevoir d'une part le signal transmis par un des parcours optiques et d'autre part le signal de référence et des sorties destinées à transmettre des composantes du signal mixé, - un échantillonneur (21) comprenant des photodiodes et des convertisseurs 15 analogique-numérique, - un module de traitement de signal numérique (23), dans lequel l'oscillateur local (17, 25) comprend une cavité laser (26) de type Fabry-Perot comprenant un milieu holographique photoréfractif (33) et alimenté par le signal transmis par un des parcours optiques, ledit oscillateur (19) étant configuré pour transmettre un 20 signal de référence ayant une longueur d'onde comprise dans un intervalle prédéfini autour de la longueur d'onde du signal d'alimentation dudit oscillateur local (19) de manière à produire un battement entre les deux signaux au niveau du mixeur cohérent (19). 25 BRT0506 (805762)