Poly 1 JAOUEN Systemes et Réseaux Optiques

Yves Jaouën, WDM et nouvelles technologies optiques, page 1

SYSTEMES ET RESEAUX WDM

Yves JAOUENEcole Nationale Supérieure des Télécommunications

Groupe Télécommunications OptiquesDépartement Communications et Electronique, CNRS UMR 5141

46 rue Barrault, 75634 ParisTel : 01 45 81 77 32

Email : [email protected]


Présentation

• Généralités • Support de propagation

- Atténuation, dispersion chromatique, effets non-linéaires- Familles de fibres optiques

• Formats de modulations et mise en œuvre• Amplification optique

- Principes généraux : accumulation ASE, pré-amplification optique - Amplificateur à fibre dopée Erbium

• Multiplexage en longueur d’onde- Plan de fréquence - Technologies de multiplexeurs/démultiplexeurs

• Influence des effets non-linéaires- Effets inter-canaux (SPM, XPM, FWM)- Effets intra-canaux (I-XPM, I-FWM, SI-SRS)

• Nouvelles technologies• Familles de systèmes


1ère partie :

Généralités


Demande de trafic

• Trafic téléphonique commuté (64 Kb/s par voie téléphonique)

• Liaisons spécialisées (< 2 Mb/s)

• Trafic ATM (Vidéo, …)

• Trafic IP (Des routeurs IP ont désormais des interfaces optiques de sortie de 2.5 Gb/s à acheminer à travers le réseau de transmission)

Multiplexeurtemporel

Equipements de transmission

Ligne de transmission

Démultiplexeurtemporel


Evolution des systèmes optiques

1ère génération : fibre multimode (0.85µm)2ème génération : fibre monomode (1.3 µm)3ème génération : laser DFB 1.55 µm4ème génération : amplification optique (mono-λ)5ème génération : systèmes WDM

Ruptures technologiques

74 78 82 86 90 94 98 102 106

x 10 tous les 4 ans

RamanC+L

FEC (>99)DM

WDM

EDFA

1.55µm DSF

1.3µm SMF

0.85µm MMF

GIGA

TERA

PETA

103

109

100

106

Cap

acité

(Gb/

s *

Km

)

Années

L’accroissement des capacités est « tirée » par l’innovation technologique


Réseaux optiques trans-océaniques


Liaison optique longue distance (1)

Inputdata

Laser Modulateur 50 – 100 km

Amplificateur

N sections = 1000 à 10000 km

LPF

Multiplexeur Démultiplexeur

Outputdata

Transmission optique- support fibre- amplification optique

Génération de signaux optiques- transducteur E/O :lasers à semi-conducteurs- transducteur O/E : photodiode

Accroissement des capacités- augmentation du débit → limitation par dispersion, circuits électroniques- multiplexage en longueur d’onde (systèmes WDM)

Le traitement tout-optique des signaux pas encore mature


Liaison optique longue distance (2)

Inputdata

Laser Modulateur 50 – 100 km

Amplificateur

N sections = 1000 à 10000 km

LPF

Multiplexeur Démultiplexeur

Outputdata

• Source optique → Modulation directe ou externe ?

• Fibre optique → Dispersion chromatique, effets non-linéaires • Amplificateur de ligne → Accumulation de l ’ASE• Diaphotie intercanaux → Dégradation de la sensibilité du récepteur


2ème partie :

Support de propagation


Atténuation dans les fibres optiques

Origine- Diffusion Rayleigh

(la silice est un milieu amorphe)

- Absorption(résonance du matériau à différents λ)

• Silice : Absorption IR• Ions OH- : 1.24 µm & 1.39 µm• Ions métalliques

44 2170 µm/dB..CavecC −=

λ=α→

Le minimum des fibres en silice est ~.18dB/kmCommercialisation de fibres sans pic OH- à 1.38µm

→ Bande passante 1250-1650 nm (soit ~50 THz)


Propagation dans les fibres optiques

Equation de propagationb =

βko

− n2

n1 − n2( ) oE n k Eω∇ + =2 2 2 0x

y

z Coeur

Gaine optique

nc

ng

nc > ng

2 2 22 2

02 2 2 2

E 1 E 1 E E n k E 0r r r r z

∂ ∂ ∂ ∂∂ ∂ ∂φ ∂

+ + + + =

V =2πaλ

n12 − n2

2 =2πa

λONavec rE(r, , z, t) E (r) exp( jm )exp j( t z)φ φ ω β= − −

Modes de type HE, EH, TE, TM


Propagation monomode

Propagation monomode : mode fondamental HE11Dimensions du guide imposées pour maintenir propagation monomode

Φcoeur = 9 µm, ∆n = 5 10-3Domaine spectral 1.2 – 1.7 µm

Répartition déphasage deEnveloppemodale propagationcomplexe

E(r,z,t) F(r) A(z,t) exp i z t⎛ ⎞⎜ ⎟

= β − ω⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

0

F(r) Répartition modale Approximation gaussienne :

Facteur de confinement en puissance : soit G ~75% pour V = 2

A(z,t) modulation du champ optique

β constante de propagation

( )−ω

∼2

2rF(r) exp − −ω + +∼ 2 3 6avec 0.65 1.619V 2.879Va

( )Γ − −ω

∼2

22a1 exp

ββ ω( ) = βo + β1 ω − ω o( )+ 2

2ω − ω o( )2 + .... avec βn =

dωdnβ

ω=ωo

β1 = 1 v get β2 =

1c

d 1vg

⎛ ⎝ ⎜

⎞ ⎠ ⎟

dωsoit D =

1c

d 1vg

⎛ ⎝ ⎜

⎞ ⎠ ⎟

dλ


Dispersion chromatique

gL

vτ =

gvd L * * dτ λλ

⎛ ⎞∂ ⎜ ⎟⎝ ⎠= ∂

1

D en ps/nm/km

=+

=+

Dispersion matériau DM

Silice :

Dispersion Guide DW

0Sidndλ

≠

( )2 1 2effn n b n n= + −

0effnλ

∂≠

∂


Dispersion dans les fibres monomodes

Familles de fibresLa dispersion chromatique totale :

D = DM + DW

DW et DM sont de signe opposé

Profil d’indice à gradient → contrôle du paramètre Dw

Dispersion matériauDM = 20 ps/nm/km

Dispersion guide- SMF Dw = -3 ps/km/km- DSF Dw = -20 ps/nm/km- DCF DW = -100 ps/nm/km

GVD GVD slope α Aeff

ps/nm/km ps/nm2/km dB/km µm2

SMF 17 0.057 .2 80

Teraligth Alcatel 8 .058 .2 65Leaf-Corning 4.25 0.085 .2 72TrueWave-RS Lucent 4.25 0.045 .2 55

DCF -80 -0.5 .5 20


Un peu de formalisme …

Evolution de l’enveloppe du champ (après changement de variable T = t – β1z)

2 32

2 32 3

12 6 2

A(z,T) i A A A i A Az T T

∂ ∂ ∂ α= − β + β − + γ

∂ ∂ ∂

Dispersion AtténuationEffets

non-linéaires

Résolution numérique : méthode Fourier itérative2

22

⇔TFARappel ( i ) Ã

t∂ ω∂

∂ ∂ α= − β + β −

∂ ∂

− = γ

2 3

2 32 3

2

12 6 2i A AˆOperateur dispersion D

T TˆOpérateur non linéarité N i A A

∆z

Dispersion seule(domaine spectral)

Effet non-linéaire seul(domaine temporel)

A(z,T)… …A(0,T)

Tronçon ∆z

- Etape 1 :

- Etape 2∆ ω ∆

∆ ∆ γ ∆

+ → +

+ = +

int int

int

Ã ( z z, ) A (z z,T )

A(z z,T ) A (z z,T )exp( i A(z,T ) z )2

ω

∆ ω ω β ω ∆ β ω ∆

→

+ = −int

A( z,t ) Ã(z, )

Ã (z z, ) Ã(z, )exp( z z )2 32 3

1 12 6


Longueurs caractéristiques

Equation de propagation réelle

∂ ∂ ∂ α= − β + β − + γ

∂ ∂ ∂A(z,T) i A A A i A A

z T T

2 32

2 32 3

12 6 2

Equation de propagation normalisée

( )τ τ= = =1, ( , ) &

D co

z TU Z A z T avec Z L TPEn posant

∂ τ β ∂ ∂ Γ= − + − +

∂ ∂τ ∂'D D NL

U(Z, ) i sign( ) U A U i U Uz L L T L

2 322

2 3

1 1 12 6 2

=β

cD

TL2

2

Longueur de dispersion > →DL L Effets dispersifs significatifs

=γ

NLo

LP1

Longueur non-linéaire > → −eff NLL L Effets non linéaires significatifs

−α−α −

= =α∫

L Lz

effeL e dz

L 0

1 1Longueur effective


Influence de la dispersion chromatique (1)

Signaux NRZImpulsion Gaussienne⎛ ⎞⎛ ⎞⎜ ⎟= − ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

21(0, ) exp2 o

TA TT

Tb22fbT σ+

σ < <bt

TCritère (Pénalité 1dB)4

νλ λ ν σλσ σ σ σ= =2

(2 ~ )bt RD L avec c

222

cB LD λ

≤

∼2 26000 / .soit B L Gb s kmpour D = 17 ps/nm/km⎛ ⎞

= + ⎜ ⎟⎝ ⎠

2

1arg 1oD

zEl issement T TL

Fibres SMF : portées maximales- 2.5 Gb/s → 800 km- 10 Gb/s → 60 km


Influence de la dispersion chromatique (2)

Phénomène de glissement de la fréquence porteuse

Impulsion gaussienne chirpéeα⎛ ⎞⎛ ⎞+⎜ ⎟= − ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠

210

2 o

i tA( ,t ) expT

n(t) = n'(t) – jn"(t)

Ein Eout(glissement fréquentiel linéaire)

L

Eout = Ein exp -jkonL

En posant α = ∆n'/∆n"

Il en résulte

φω α= = out

out

d Edddt E dt

1

—> Elargissement temporel fonction du signe de αLes sources impulsionnelles à semi-conducteur

sont chirpées β α⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2 2

21 1o

D D

Sign( ) z zT TL L


Dispersion de polarisation (PMD)

Biréfringence : → Origine : anisotropie de géométrie et de contrainte→ Conséquence :

- Onde monochromatique : évolution de l’état de polarisation avec la propagation- Impulsion optique : différence de temps de propagation

∆β β β ∆β ∆β ω ω= − = + −1x y o o

Biréfrigence Biréfringencede phase degroupe

( )

β β≠x y

x

y

z

τ = ∆β1L

→ Fibre PM : ∆β1 déterministe (proportionnel à la distance)

→ Fibre standard : ∆β1 aléatoire~ concaténation de tronçons biréfringents δτ par unité de longueur orientés de manière aléatoire

τ δτ τ τ= → = <∑ b

tronçons

TL en ps / km Pénalité dB : PMD( )2 2 21 10

< <Fibres : . ps / km PMD ps / km01 2


Effets non linéaires

Effet Kerr optiqueL ’indice de la silice dépend (faiblement) de l ’intensité du champ optique

—> Modulation de la phase optique

Diffusion Brillouin StimuléeExcitation de modes de vibration acoustique : Réseau d‘indice dans la silice

20 22

2

2 7 1050 80∼eff

n . W / mavecA m

−=− µ

2oeff

P(t)n n nS

= +

22 nl

nleff

P(t)n L et (t)S t

π ∂φφ = ∂ω = −

λ ∂Génération de

nouvelles fréquences

Limitation des puissances injectées

(+7 à +15 dBm en fonction de la source)


Diffusion Brillouin Stimulée

Onde de pompe

ωp

Onde Stokes

Onde Acousticωs = ωp-∆ωB

ωωaa

Pompe StokesAcoustique

Electrostriction

Ep : Pump wave, ωp, kp

kp Es : Stokes wave, ωs, ksks

ka A : Acoustic wave, Ωa,ka

→ La DBS introduit des distorsions pour le signal transmisth

B effeff

Pg LA

≈ 21→ Le seuil DBS peut être estimé par la relation(gB ≈ 5 10-11 m/W)


3ème partie :

Formats de modulation et mise en oeuvre


Formats de modulation

Photodiode : détecteur quadratique —> Modulation d ’intensité uniquement

• Format NRZ– Simplicité de mise en oeuvre– Occupation spectrale réduite

• Format RZ

– Meilleure résistance aux effets non-linéaires (Format soliton)– Multiplexage optique temporel possible

1 0 1 1

NRZ

1 0 1 1

RZ

Temps

Temps


Modulation du champ optique

La portée admissible dépend de la qualité spectrale de source modulée

Modulation externe

Contrôle du chirp- Interféromètre Mach-Zehnder- Modulateur à électro-absorption

Portée ≈ 60 km à 10 Gb/s≈ 800 km à 2.5 Gb/s

Modulation directe

Modulation de fréquence parasite

Portée ≈ 10 km à 10 Gb/s≈ 160 Km à 2.5 Gb/s

ModulateurexterneLaser DFB

Data

Laser DFBCourantd’injection

Data

( )( ) log ( ) ( )4

dt P t P tdt

αν κπ

⎡ ⎤= +⎢ ⎥⎣ ⎦


Modulation directe d’un laser à semi-conducteur

Equations d’évolutions

porteurs

photons

fréquence

( )

sp

dN I t N GPdt e τ

= − −

1( )ph

dP G t Pdt τ

⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

log( )4

d Ptdt

ανπ

=0 1 2 3 4 5 6

0

5

10

15

20

Pui

ssan

ce (m

W)

Temps (ns)

-20-10

010203040

Fréq

uenc

e (G

Hz)

Rb = 2.5 Gb/s

τsp ~ qques nsτph ~ qques ps

Variation de la puissance optique P(t)(par la variation du gain du milieu)

Variation de la fréquence optique optique ν(t)(par la variation de l’indice de réfraction)

Indice de réfraction complexe


Modulation directe : Influence de la dispersion

Chirptransitoire

Chirpadiabatique

Puissance Optique

Longueur d ’onde

Bleu

Rouge

∂∂λ

= >1: 0g

SMF

nRappel D

C

Conséquence : → Optimisation du taux d’extinction

(10 < Rex < 15 dB)

- Pas de dégradation de la sensibilité- Excursion en fréquence minimale


Modulation externe

Modulateur de Mach-Zehnder

Principe :

- Modulateur de phase

- Interféromètre MZ → ∆φ1(t) = - ∆φ2(t) = ± π/2

Possibilité de suppression du chirp

Modulateur à Electro-absorption

Pas de Chirp adiabatiqueChirp transitoire ajustable

[ ]2(t) n V(t) Lφλπ

∆ =

Data

+∆φ1(t)

+∆φ2(t)

( ) ( )1 21 2( ) cos

2jin

outEE t e φ φ φ φ∆ +∆= ∆ − ∆


Modulation externe : optimisation du chirp

Portée des système à 2.5 Gb/s sur fibre SMF

- modulation directe : 150 Km

- modulation externe : α = 0 800 Kmα ≈ -1 1200 Km

Rappel :

Modulation directe : 3 < α < 5

Modulation externe : MZ

1- MZ équilibréα = 0 → Modulation sans chirp

2- MZ déséqulibréOptimisation de α possible

( )φ φ

φ φ

⎡ ⎤= ∆ + ∆⎣ ⎦∆ − ∆⎛ ⎞∗ ⎜ ⎟

⎝ ⎠

1 2

1 2

( ) ( ) exp ( ) ( )

( ) ( )cos2

out inE t E t i t t

t t

φ

α = 12

ddt

dII dt

φ φ∆ ≠ −∆1 2( ) ( )t t


Photo-récepteur

Signal :

Sources de bruits :

- Bruit de grenaille

- Bruit thermique

ην

= ℜ ℜ = ( / )s seI P avec en A Wh

= ℜ2 2qn s ei e P B

=2 4th e

ch

kTi BR

Cd Rch

Amplificateur

thIs iqni

Résistancede charge

Photodiode


Puissance minimum détectable

Densité de probabilité du signal reçu

( ) ( )= +0 1(1) (0)1 0TEB p P p P

( ) ( )σσ −∞

⎡ ⎤−= ⎢− ⎥

π ⎢ ⎥⎣ ⎦∫

212

11

10 exp1 22DI I I

P dI

( )σ

⎛ ⎞−= ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠1

101 2 2

Dc

I ISoit P erf


Puissance minimum détectable

Sensibilité à la limite quantiqueLe TEB dépend de la valeur de ID

Rappel : Statistique de Poissonσ σσ σ

+=

+1 1

1

' : o oD

o

I Ià l optimum I( ) = −exp( )

!

kNkP NN k

ν=

b

PNh R

En posant

σ σ−

=+

1

1

o

o

I IQEn posant

( ) ( )( )

= −

=

0 exp 211 00

p N

p

( )1 22

expTEB N= −12 2c

QTEB erf ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

TEB = 10-9 —> = 10 photons/bitNAN : Q ~ 6 —> TEB = 10-9


Puissance minimale détectable

Pour une photodiode PIN —> iqn << ith

= ℜ =1 2 0oI P et IEn posant

σ σ σ= = =14

o th ech

kT BR

= ℜ4

ech

kTP Q BR


4ème partie :

Amplification optique


Pré-amplification optique

Emetteur

AmpliFiltre optique

Signal Emissionspontanée

Bo

Signal

GPin Pout

photodétecteurfibre

Be

= ℜ +2( ) ( ) ( )s bI t E t E t

− −

⎧ ⎫⎪ ⎪

= ℜ + + +⎨ ⎬⎪ ⎪⎩ ⎭

* * *( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )s s s b b b

Signal Battement BattementSignal Ase ASE ASE

I t E t E t E t E t cc E t E t

Conclusion : pré-amplification optique

→ Apparition de nouvelles composantes de bruit


Sources supplémentaires de bruit

Battement Signal-ASE Battement ASE-ASE

BoSignal Emissionspontanée

ωo

ω δν−oω δν−o 1 ω δν−o 2

Bo

Emissionspontanée

Nsp

GPin Bo

Emissionspontanée

Nsp⊗Signal Emission

spontanée

Bo

⊗ OPTIQUEOPTIQUE

σ − = ℜ2 24S Ase in sp eGP N B σ − = ℜ2 2 24Ase Ase sp o eN B B

ELECTRIQUE= 4ℜ2

Bo/2

* GPin Nsp

ELECTRIQUE

Be

= 4ℜ2 * NspNspBo

Be

ν= −sp spRappel N G h n: ( 1)


Pré-amplification optique : sensibilité du récepteur

Si le gain de l ’amplificateur optique est suffisant :

σ σ σ− −<<2 2 2th S Ase Ase Aseet

( )( )σ σ σ− − −

ℜ=

+ +1/ 22 2

2'

S Ase Ase Ase Ase Ase

G Pd où Q

Sensibilité du récepteur

⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

2

2o

e

BFN Q QB

0

100

200

300

400

500

1 10Ph

oton

s/bi

t100 1000

F = 6 dB

4 dB

Bo/Rb

5 dB

3 dB


Systèmes optiques amplifiés (1)

Chaine d’amplificateurs

Amplificateur

( ) ( ), , 1

(2 )

2 1ASE

out i i out i i sp o

P polarisations

P G LP G n h Bν−= + −

Le S/B se dégrade avec le nombre d’amplificateurs

…

Modélisation d’un amplificateur

Puissance de sortie constante (fonction de puissance de pompe)

→ auto-contrôle automatique du gain

ASE

⊕GPin

Pout

ASEN ampli = N ASE1 ampliPuissance signal diminuée (GL < 1)



Accumulation de l’ASE

( ) σσ σ σ −− − −

ℜ ℜ= → =

+ +/

S Ase sp eS Ase Ase Ase Ase Ase

G PG P G PQ ~ QN B1 22 2

2 22

1 amplificateur :

N amplificateurs :

ν= −ASE sp oP G h n B2( 1)ν

−

= − +ASE sp onm

ASE nmopre amplificateur

ASE accumulée

GPP G h n B BOSNR B0.1

0.1

2( 1)*

2 zones de fonctionnement

ν=

⎡ ⎤+⎢ ⎥

⎣ ⎦0.1 0.1

2*sp elec

nm nm

PQPn h B

OSNR B

ν<< → =0.1 0.1

1*2nm nm

sp elec

PP OSNR B Qn h B

Zone linéaire

>> → = 0.1 0.10.1 0.1

** nm nmnm nm plancher

elec

OSNR BP OSNR B QB

Plancher d’erreur



Rapport S/N requis en extrémité

ν

−=

⎡ ⎤++⎢ ⎥

⎣ ⎦0.1 0.1

1 *1 2

*sp elecnm nm

r PQr Pn h B

OSNR Bσ σ− −

ℜ − ℜ+S Ase S Ase

G P G PQ ~(' ') (' ')

1 0

1 0

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -51E-19

1E-16

1E-13

1E-10

1E-7

1E-4

Belec = 6.5 dBTEx = 15 dB

TEB

Input power (dB)

OSNR = 15 dB OSNR = 18 dB OSNR = 20 dB OSNR = 25 dB OSNR = 30 dB

- 4 5 - 4 0 - 3 5 - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 - 51 E - 1 9

1 E - 1 6

1 E - 1 3

1 E - 1 0

1 E - 7

1 E - 4

TE x

= 1 5 d BO S N R = 1 8 d B

TEB

B e l e c = 6 . 5 G H z B e l e c = 7 . 5 G H z B e l e c = 1 0 G H z

- 4 5 - 4 0 - 3 5 - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 - 51 E - 1 9

1 E - 1 6

1 E - 1 3

1 E - 1 0

1 E - 7

1 E - 4

B e l e c = 6 . 5 d BO S N R = 1 8 d B

TEB

I n p u t p o w e r ( d B m )

T E x = 1 0 d B T E x = 1 5 d B T E x = 2 0 d B T E x = 2 5 d B T E x = 3 0 d B

(Influence du taux d’extinction)

10 Gb/s : OSNR0.1nm = 16-19 dB40 Gb/s : OSNR0.1nm = 22-25 dB

Influence TEx & Belec


Système optiques amplifiés (4)

= − − − +. nm outà dB nbred ' ampliG en dBFonction du débit

OSNR (endB) P (endBm) SpanLoss NF log(N )0 15 6

10 58

10 100-20

-10

0

10

20

P out (

dBm

)

Tronçon de fibre (Km)

1000 Km 10000 Km

10 Gb/s / 1000 Km : pas 100 km10 Gb/s / 10000 Km : pas < 50 km

OSNR = 20 dB

ν=

−out

. nmsp . nm

POSNRN(G )h n B0 1

0 12 1

0 1 2 3 4 5 610

15

20

25

30

OSNR10 Gb/S

Pout = 0dBm, NF = 5dB, loss = 0.2 dB/km

OS

NR

(dB

)

Distance (Mm)

Perte/tronçon 13 dB Perte/tronçon 18 dB Perte/tronçon 23 dB Perte/tronçon 28 dB Perte/tronçon 33 dB

La dégradation de OSNR est une fonction de pertes/tronçon


Amplificateur à fibre dopée Er3+

Niveaux d’énergie de l’ion Er3+

980nm

N3 49 2/I

τ32 ~ 1µs3 populations : N1+ N2 + N3 = NEr

τ32 << τ21 → N3 << N1, N2N2 413 2/I

τ21 ~ 10 ms Evolution des populationsRpa 1480 nm

= − = − −τ

pa sedN dN NR N R Ndt dt

2 1 21 2

211/τ21 Rse

1530-1560 nmN1 4

15 2/I

Emissionspontanée

Emissionstimulée

Pompage



Evolution des populations Gain par unité de longueur

( )∂ ∂ Γ= − = σ − σ −

∂ ∂ ν τ∑ ka e

k k

N N P NN Nt t h A2 1 2

1 221

[ ]( )

= σ − σ Γ

⎡ ⎤= σ + σ − σ⎣ ⎦

e a

a e a Er

g N N

soit g N N2 1

2

La courbe de gain est dépendante de l’inversion de population n2 = N2/NEr

1500 1550 16001500 1550 16000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Sec

tions

effi

cace

s (*

10-2

4 )

Longueur d'onde (nm)

Absorption Emission

sa et se : sections efficaces d’absorption/émission

inversion de population

gain > 1

gain < 1

1

gain

(u.a

.)


0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %



MuxMux

Input Output Valeurs typiquesGain :10 – 30 dBNF : 4-6 dBBande : 1529-1562 nmPout : 10 – 23 dBm

Pompe 980/1480 nm Pompe 980/1480 nm

1450 1500 1550 1600 16500

2

4

6

8

dB/m


Absorption Gain

α = σ Γa ErN= σ Γe Erg N

Estimation du gain : Equations d’évolution

( )∂⎡ ⎤= α + − α −⎣ ⎦∂ τ∑ k

k

n ng n Pt2 2

221

Evolution de la pompe et du signal

( )2= α + − αkk

dP ( g)n Pdz

( )2 2±

±ν= ± α + − α ± ν∆νASE

ASEdP ( ) ( g)n P h g

dz

Pris en compte de l’ASE

Coubes d’absorption/gain fournies par fabricant


Amplification Erbium en régime WDM

• Pré-égalisation

• Fibre dopée à verre fluoré EDFA

• Filtre-égaliseur passif

1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

1 ampli 5 ampli

∆G = 2.5 dB

1529-1562 nm

Gai

n flu

ctua

tion

(dB)


Non-uniformité de la courbe de gaindes amplificateur EDFA

Solutions :


Amplificateurs à verre fluoré dopé Er3+

Gain uniforme naturellementPompage à 1480 nm (ASE à 980 nm)Soudure difficile avec fibre en silice (θ° de fusion différente)

Matrice hôte : verre fluoré

Platitude du gain (pour G ~ 20 dB)

Fibre à silice- 1dB variation over 20nm (154-1560 nm)- 2.5 dB over 30nm

Fibre à verre fluoré- 1.1 dB over 30 nm


Techniques d’égalisation de gain

Pré-égalisation des signauxSortie de chaîne d’EDFAEntrée

Egalisation du gain de l’amplificateur

MuxInput

Pompe

MuxOutput

Pompe PompePompe

Mux Mux

Techniques : réseaux photo-inscrits, films diélectriques, …Atténuation : 1 à 10 dB en fonction de la longueur d’onde et de l’architecture de l’EDFANFtotal = NF1 + NF2 /(G1 . T) ~ NF1 si G1T >> 1

Sans pré-égalisation

Avec pré-égalisation

Nbre d’EDFA et bande de gain réduits

1530 1540 1550 1560-6

-4

-2

0Transmission


5ème partie :

Multiplexage en longueur d’onde


Plan de fréquence

EDFABan

de C

EDFABan

de L

Longueur d’ondede référence

Spectre d’absorptioncyanure d’hydrogène (H13C14N)

Système de stabilisation d’une source laser(laser DFB, laser à cavité externe)


Technologies de multiplexage (1)

Technologies « bulk »

Films dichroïques(Avanex, …)

Réseaux de diffraction(Yenista, Kylia, …)

Input (λ1,λ2,λ3 )

Réseau dediffraction

λ = θn 4necos

…, λn-1, λn, λn+1, …

Filtre interférentiel(couches λ/4)

λn

( )α + β = λd sin sin mAngle de diffraction b

d

αβ

Indice élevéIndice faible

β=

λ βd md dcos

Dispersion angulaire

λ1, λ2, λ3, λ4, λ5,… λ1

λ3

λ5λ2

λ4

λ6Input (λ1,λ2,λ3 )

Lentille gradient d’indice

Réseau dediffraction



Technologies « intégrées »

Phasars(JDSU, …)

Principe

1 - Spectre WDM dans fibre d’entrée2 - Propagation en espace libre3 - Retard de phase entre guide (∆L)4 - Plan d’onde fonction de λ5 - Recombinaison des ondes6 - Interférence constructive dans 1 guide de sortie

(1 λ par fibre de sortie)



Exemple : Multiplexeur 40 canaux, 100 GHz

Kylia 100GHz spacing < 18 ch. < 45 ch.

Insertion loss < 2.5 dB < 3 dB

PDL < 0.1 dB < 0.2 dB

IL uniformity < 0.3 dB < 0.7 dB

Adjacent X-talk > 33 dB

Cumulative X-talk > 30 dB

Channel width@-1dB > 14 GHz

Channel width@-3dB > 24 GHZ

PMD < 0.2 ps

Chromatic dispersion ±10 ps/nm

Operating °C range -5 to 70 °C

Caractéristiques typiques- Espacements: 25 (?), 50, 100 & 200 GHz - Nbr de canaux variables : 100GHz / 8 à 80 Ch- Gabarit de filtre : flat-top ou gaussien- pertes d’insertion : 2-3 dB- PDL < 0.2 dB- Pas de dépendance à la température


6ème partie :

Influence des effets non-linéaires


Effets non-linéaires

Interactions intra-canal Interactions entre canaux

MImodulationinstability

FWMSPM XPM

Diaphotiecohérente

Distortion temporelleGigue temporelleISI non-linéaire

I- FWM I- XPM

SI-SRSGigue temporelle Distortion d’amplitudeGigue d’amplitude

Transfert de puissance entre canaux


Auto-modulation de phase

( )( )∂= γ → = φ

∂2

nlA(z,t) i A A A(z,t) A(0,t) exp i z,t)

z ( )φ = γ2

nlavec A 0,t L

Il en résulte la génération de nouvelles fréquences optiques ∂φ⎛ ⎞∆ω = −⎜ ⎟∂⎝ ⎠nl

SPM(t)t

Impulsion optique

Temps

Transmission NRZ(10 Gb/s, 100 km de fibre SMF)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Pin = 12 dBm

Opt

ical

pow

er (u

.a.)

Temps (en ns)

Pin = 2 dBm

Temps

Phase induite par SPM

Temps

Décalage en fréquence


Combinaison de SPM et dispersion

Dispersion normale (D < 0)

Temps

Emargissement accru par SPM

Dispersion anormale (D > 0)

Temps

Effet de compression engendré par SPM

Système NRZ à 10 Gb/s


Phénomènes non-linéaires Kerr inter-canal

22

2 22 2A i A A i A Az t

αβ γ∂ ∂= − − +

∂ ∂( )

1 1

( ) expM M

i i ii i

A A A t i tω= =

= =∑ ∑avec

2*

2 21 1 , ,2 2

M M Mi i

i m n pi i m n p

A Ai A i A A Az t

αβ γ= =

⎛ ⎞∂ ∂= − − +⎜ ⎟∂ ∂⎝ ⎠

∑ ∑ ∑soit

22 2 *

2 2 22 2

n nn i m n p

i nSPM FWMXPM

A Ai A i A A A i A A Az t

αβ γ γ≠

⎧ ⎫⎪ ⎪∂ ∂

= − − + + +⎨ ⎬∂ ∂ ⎪ ⎪⎩ ⎭

∑

Il en résulte :

→ Les interactions XPM sont reliés à

→ Les composantes FWM sont situées à wm-wn+wp

2XPM ii nP zφ γ

≠

∆ = ∆∑


Intermodulation de phase (XPM)

1 2

1 1 ~ cw

g g

TLv v D λ

= −∆

Longueur caractéristique : longueur de glissement

temps

Puissance à λp

temps

∆ωXPM à λs

temps

Puissance à λs

XPMD L

Variation de temps de groupe→ gigue temporelle

Fibre dispersive

τ λ∆ = ∆

Distorsiond’amplitude

Application : D = 17 ps/nm/km, Dl = 100 GHz- 10 Gb/s → Lw ~ 8 km ( ~ Leff)- 40 Gb/s → Lw ~ 2 km ( << Leff)

Phénomène significatif à 10 Gb/s

2XPM pi n

P zφ γ≠

∆ = ∆∑


Intermodulation de phase (XPM)

Pum

p po

wer

(λp)

Temps

Pro

be P

ower

(λs)

Temps

Mise en évidence de l’impact du XPM : configuration pompe-sonde

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

Pro

be p

ower

(λs)

Temps

Pum

p po

wer

(λp)

Temps

Dispersivefibre

Expression de la pénalité XPM

12 21

o

XPM oi n

I IQσ σ σ

≠

−=

+ +∑


Mélange à quatre ondes (FWM)

m n p= - + β β β β∆3

* 2

, ,2

MFWM

FWM m n pm n p

propagation génération FWM

A A i A A A ez

α βα γ− + ∆∂

= − +∂ ∑ ( )( )2 m n p nβ β ω ω ω ω∆ − −∼

avecFWM m n p= - + ω ω ω ω

Il en résulte

( )2( ) (0) (0) (0) LFWM m n pP L D L P P P e αγ η−=

( )( )

2

22 2

4 sin / 21

1

L

L

e L

e

α

α

βαηα β

−

−

⎡ ⎤∆⎢ ⎥= +⎢ ⎥+ ∆ −⎣ ⎦

1 ( 2 ) 2 ( 3 )D systèmeà ondes ou systèmeà ondes=


Mélange à quatre ondes (FWM) (1)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5-60

-50

-40

-30

-20

-10

Effic

acité

FW

M re

lativ

e


0 ps/nm/km 1 ps/nm/km 4 ps/nm/km 17 ps/nm/km

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5-60

-50

-40

-30

-20

-10

Effic

iaci

té F

WM

rela

tive


0 ps/nm/km 1 ps/nm/km 4 ps/nm/km 17 ps/nm/km

Pin/ch = 3dBm, L = 10 km, 0.2 dB/km

Pin/ch = 3dBm, L = 100 km, 0.2 dB/km

Système à 3 porteuses

1546 1548 1550 1552 1554-50

-40

-30

-20

-10

0

10

Opt

ical

pow

er (d

Bm

)


Pin/ch = 3dBm, D = 0.2 ps/nm/km L = 25 km, 0.2 dB/km)

λ1 λ2 λ3

λ132λ221

λ231

λ223λ112λ123

La puissance de chaque composante FWM peut être déterminée analytiquement

mnp m n pλ λ λ λ= + −

λ113λ332

λ331


Mélange à quatre ondes (FWM) (2)

Le nombre des composantes de FWM est proportionnel au

nombre N de canaux

( )= −3 21M N N2

1546 1548 1550 1552 1554-40

-30

-20

-10

0

10

Pui

ssan

ce o

ptiq

ue (d

Bm

)


1546 1548 1550 1552 1554-40

-30

-20

-10

0

10

Puis

sanc

e op

tique

(u.a

.)


1546 1548 1550 1552 1554-40

-30

-20

-10

0

10

Pui

ssan

ce o

ptiq

ue (d

Bm

)


0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Am

plitu

de (u

.a.)

Temps bit

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Am

plitu

de (u

.a)

Temps bit

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Am

plitu

de (u

.a.)

Temps bit

Pin/ch = 0dBm, 10 Gb/s, L = 5*100 km, 0.2 dB/kmD = 17 ps/nm/km

D = 4 ps/nm/km

D = 1 ps/nm/km

~18 dB

Ch 4

Ch 4

Ch 4

(8 canaux → 224 composantes FWM)

Outil de simulation numérique


Interaction SRS intercanaux (SI-SRS)

0 10 20 300,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Gai

n ra

man

(*10

-13 m

/W)

Fréquence (THz)

L’interaction entre le champ optique et le matériau engendre un gain pour des signaux distants de qques THz

Amplication Raman Niveau de puissance maximal ??

Entrée (5.6 dB/ch) 100 km

Bigo et al. , Photon. Technol. Lett. 99

Transfert de puissance entre canaux- Fonction de la puissance/canal- Nbre de canaux- Bande spectrale WDM

Transfertde puissance

Reff

Pgain exp g LS

⎛ ⎞= ⎜ ⎟

⎝ ⎠


2 types de diaphotie

Diaphotie incohérente (XPM, démultipleur, …)Les sources de bruit s’ajoute en puissance au niveau du détecteur (→ fo – fX-talk >> Be)

−− == + = +

d

o

X talko X talk d

o

P(t)P

P

P (t)P(t) P P (t) P ( ) 1P

−= → < −X talkd

o

P (t)P 1dB 10dBP

Diaphotie cohérente (FWM, sortie de brasseur optique, …)Les sources de bruit s’ajoute en amplitude au niveau du détecteur (→ fo – fX-talk < Be)

= + = + θ∑ ∑o FWM o o FWM FWME(t) E E (t) P(t) P P P cos (t)

= + ∑ FWMd

o

1 P (t)P 12 P

(θFWM uniformément distribué 0-2π)

= → < −∑ FWMd

o

P (t)P 1dB 20dB

P


Gestion de dispersion

Règles d’ingénieurie- Limitation des puissances injectées (~ 0 dBm/ch)- Espacement entre canaux suffisant

→ dégradation de l’efficacité spectrale→ fonction du paramètre de dispersion de la fibre

fibre DSF < 1 ps/nm/km : qques nmfibre NZ-DSF : espacement 50 GHz (0.4 nm) possiblefibre SMF : espacement 25 GHz envisageable

50 – 100 km

D L + Dcomp*Lcomp = 0Fibre de ligne Fibre de compensation

Système à gestion de dispersion

Contrainte technologique

λ λ=comp

comp

dD dDd d

D Dsur bande optique C&L


Phénomènes non-linéaires intra-canal

22

2 22 2A i A A i A Az t

αβ γ∂ ∂= − − +

∂ ∂

0 100 200 300 400 500

D = 8 ps/nm/km

Opt

ical

pow

er (u

.a.)

Temps (ps)

D = 4 ps/nm/km

1 1

( ) ( )M M

i i bi i

A A A t t iTδ= =

= = ⊗ −∑ ∑

22 2 *

2 2 22 2

n nn i m n p

i nSPM I FWMI XPM

A Ai A i A A A i A A Az t

αβ γ γ≠

−−

⎧ ⎫⎪ ⎪∂ ∂

= − − + + +⎨ ⎬∂ ∂ ⎪ ⎪⎩ ⎭

∑

Les interactions I-FWM sont situées approximativement à (m – n + p) * Tb

Il en résulte :

avec

Débit > 40 Gb/s : dispersion chromatique → Recouvrement entre impulsions

Modèle d’interaction non-linéaire

0 100 200 300 400 500

D = 2 ps/nm/kmO

ptic

al p

ower

(u.a

)

Temps (ps)

D = 0 ps/nm/km

Impulsion 5 psL = 5 km


FWM intra-canal (I-FWM)

temps

fréquences

temps

Fibre dispersive

Impulsions chirpées

Impulsionfantôme

Fibre dispersive

temps

Application : D = 17 ps/nm/km, L = 100 km - 10 Gb/s → Ldisp ~ 40 km ( >> Leff)- 40 Gb/s → Ldisp ~ 2.5 km ( << Leff)



Intermodulation de phase intra-canal (I-XPM)

temps tem

∆ωXPM

Dispersivefibre

ps

Dispersivefibre

temps

temps

Application : D = 17 ps/nm/km, L = 100 km - 10 Gb/s → Ldisp ~ 40 km ( >> Leff)- 40 Gb/s → Ldisp ~ 2.5 km ( << Leff)



Comparaison 10/40 Gb/s des marges système

N * 10 Gb/sDlch = 50 GHz0.2 bit/s/Hz

N * 40 Gb/sDlch = 100 GHz0.4 bit/s/Hz

Puis

sanc

e/ca

nal

(0 à 5 dB en fonctionde la configuration)

FEC 5 dB

FEC 5 dBFEC 5 dB

N * 40 Gb/s

AmplificationErbium/Raman

6 dB

Limitation pareffects non-linéaires

Limitation parBruit optique


7ème partie :

Nouvelles technologies


Evolution des performances

rechercheNbre canaux256

déploiement80

103 km 106 km

10 Gb/s

1024 Gb/s

Distance

Débit


1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 200210

100

1000

10000

100000

Cap

acité

tota

le (G

b/s)

Années

10 Gb/s 40 Gb/s

Performances obtenues en laboratoire

- Efficacité spectrale (Rb/Dfch)- Distance (amplification EDFA ou amplification Raman)- Bande passante de gain des amplis (EDFA bande C 32nm)- Formats de modulations

Paramètres importants


Nouvelles technologies

Amplification RamanDistribution du gain pour accroître la transparence de la fibre

- Réduction de l’ASE accumulée : accroissement de l’OSNR- Puissance injectée plus faible : minimisations des effets non-linéaires

Utilisations de codes correcteur d’erreur (FEC)- TEB = 10-9 → TEB = 10-4 : gain 6 à 8 dB sur l’OSNR requis en extrémité- Sur-débit 5 à 12% en fonction du code utilisé- Codes utilisés : Reed-Salomon, BCH, Turbo-codes …

Nouveaux formats de modulations (CS-RZ, DPSK, …)- OSNR requis plus faibles

modulation DPSK : gain ~ 6 dB / format NRZ- Occupation spectrale plus faible

accroissement efficacité spectrale : 0.2 Bit/s/Hz → >1 Bit/s/Hz- Modulation DPSK : format à enveloppe constante

réduction des effets NL, gain de format

Très haut débits : techniques OTDM

Accroissement de la bande de gain des amplificateurs optiques


Amplification Raman (1)

Spectre de gain Raman

0 10 20 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Gai

n ra

man

(*10

-13 m

/W)

Fréquence (THz)

Matrice vitreuse

= pumpR eff

eff

PG exp(g L )

A

Niveau virtuel

Pompe

Emission spontanée

Phonon(= état vibrationnel)

Niveau fondamental

Emission stimulée

SignalLongueurs et angles des liens +/- aléatoires

→ grande étendue de modes de vibration

- Maximum de gain : 13.2 THz (soit ~100nm à 1480 nm)- Bande de gain ~7.5 THZ (soit 25 nm)



Variation du gain Ramanen fonction du type de fibres

- Dépendance Aeff (CR = gR/Aeff)- Influence des pertes- Influence des dopages (Ge02, …)

2 définitions du gain

Gain entrée-sortieλ

= −αλ

out sR pump eff loss

in s

P ( ) exp(C P L L )P ( )

Gain On-Offλ

=λ

out s PumpOnR pump eff

in s PumpOff

P ( )exp(C P L )

P ( )

Exemple : fibre SMF28 50 kmPpump = 540 mW

Gain entrée-sortie = 3 dBGain On-Off = 18 dB



Structure d’amplificateur Raman

Gon-Off = 20 dB → Ppump ~ 150-250 mW

PompeContra

Fibre

PompeCo

−

− +

=

= = + =

outOn Off

out

ef

Pompage Pompageco contr

f p p

a

R

P (PumpOn)GP (PumpOff )exp( L [P (z L) P (z 0)C ])

Exemple 100 km de SMF28



Amplificateur Ramanà grande bande passante

(→ pompage multi-λ)

Intérêts de l’amplification Raman

- Amplification à toute longueur d’onde(→ Amplification en dehors bande Er3+)

- Amplification à grande bande passante(→ Bande passante > 100 nm)

- Amplification distribuée(→ Minimisation de l’ASE)

L’interaction Raman entre pompes influence fortement le gain composite

(gain dépendant des puissances et des longueurs d’onde des pompes)



2 11ase

spannet o net

PNF(G )h B G

= +− ν

Fibre passive=NF Loss

Obtenu par résolution numérique

=NF Loss

Amplification distribuée

Amplification localisée« équivalente »

<spanNF NF

NFspan GOn-Off

−= +

=

effspan

eff

NF 1NF NF1/ Loss

Loss NFNFeff GOn-Off

Gon-Off

NFeff

eff spanNF (dB) NF (dB) Loss(dB)= −


Principales limitations de l’amplification Raman

Double diffusion Rayleigh

Signal

SimpleRayleigh

DoubleRayleigh

Interférences

Limitation de G et L(→ Gmax ~ 25 dBpour L = 100 km)

RIN de la pompe (→ transfert du bruit de la pompe vers le signal)

Signal de sortieSignal

Pompe Pompage contrat préférable- RINmax contra ~ -90 dB/ Hz- RINmax copro ~ -120 dB/Hz


Formats de modulation traditionnels

Modulation NRZ- Simplicité de mise en œuvre (1 modulateur MZ)- Occupation spectrale faible

0 5 10 15 20

Pha

se

Bit time

0.0

0.5

1.0

Pow

er

0 5 10 15 20

Pha

se

Bit time

0.0

0.5

1.0

Pow

er

Modulation RZ- Mise en œuvre aisée (2 modulateurs MZ : génération d’impulsion + modulation NRZ)- Occupation spectrale élevée- Meilleure résistance aux effets non-linéaires (SPM et XPM en particulier)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Pow

er (1

0 dB

/div

)

Wavelength (nm)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

P

ower

(10

dB/d

iv)

W avelength (nm )


Nouveaux formats de modulation

Modulation CSRZ- Mise en œuvre ~ modulation RZ (2 modulateurs MZ )- Détection directe- Gain ~ 2 dB sur OSNR/ modulation NRZ OOK (NRZ→ RZ : puissance crête *~2)

Modulation DPSK- Mise en œuvre aisée (1 modulateurs MZ + encodeur binaire électrique)- Démodulation DPSK optique (complexité de mise en œuvre)- Meilleure résistance aux effets non-linéaires (enveloppe constante)- Gain ~ 3 dB sur OSNR / modulation NRZ-OOK (OOK : ½ énergie dans porteuse)

0 5 10 15 20

Phas

e

Bit time

0,0

0,5

1,0

Pow

er

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Pow

er (1

0 dB

/div

)

Wvalength (nm)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Pow

er (1

0 dB

/div

)

Wavelength (nm)0 5 10 15 20

Pha

se

Bit time

0,0

0,5

1,0

Pow

er


160 Gb/s : techniques OTDM

Multiplexage temporel1/Rb

TDM - //

RZ pulseGenerator

TDM - ⊥

La polarisation bit-à-bitalternée permet de réduire les contraintes imposées sur :- niveau du taux d’extinction- largeur d’impulsion- les interactions NL (I-FWM)4 x Rb ETDM

Démultiplexage temporelPINEO modulator

Rb ETDMNx Rb RZ signal

RécupérationD’horloge Horloge à Rb


Accroissement de la bande spectrale

λ

Rayleigh

CurvatureFIBRE

AMPLIFIERS

XS band S+ band S band C band L band L+ band

EDF(F)A

EDFA + gain equalizing filter

EDF(F)A + gain equalizing filter + Raman amplification

Telluride EDFA

RAMAN

30nm 40nm

47nm52nm

75nm

76nm

80nm

SOAs achievable range

Multi-pump Raman achievable range

P(praseodymium)DFA

36nm38nmTm( thullium)DFA Multi-pump RAMAN

22nm 36nm

1390 nm

-OH

1250 1350 1450 1490 1530 1570 1610 1650

EDFA


8ème partie :

Familles de systèmes


Familles de systèmes

années 80

1990

1996

2-8 canaux2.5 Gb/s, espacement 400 GHzPré-égalisation des signaux3 à 4 amplificateurs en cascade

16-32 canaux2.5 Gb/s, espacement 100-200 GHzEgalisation du gain des EDFA8 * 100 km (limitation par l’ASE)

64 canaux → 80 canaux10 Gb/s, espacement 50 GHzGestion de dispersion 10 * 100 kmUtilisation de fibres NZ-DSF (> 1000 km)

2000

2 canaux :1300/1550nm


Solutions commerciales (1)

13 x 29.4 dB = 1529 km

40 λ2.5 Gb/s

13 x 26.4 dB = 1373 km

11 x 26.3 dB = 1157 km

10 x 25 dB = 1000 km

80 λ2.5 Gb/s

40 λ10 Gb/s

80 λ10 Gb/s

3 x 35 dB = 1000 km

80 λ10 Gb/s


Solutions commerciales (2)

Systèmes terrestres longues distancesPrincipaux fabricants

- Equipementiers historiques : Alcatel, Lucent, Nortel, NEC, CISCO (ex-Pirelli)- Nouveaux acteurs : Ciena, Marconi, Mintera (40 Gb/s), Huawei (Chine), …

Familles de systèmes- Nombres de longueurs d’onde (espacement 50 GHz)

Bande C (1529-1562 nm) 80 canauxBande L (1569-1603 nm) 80 canaux (optionnel)

- Chargement des canaux au fur et à mesure de la charge de trafic (limitation des coûts)

Caractéristiques techniques- Utilisation de FEC généralisée- EDFA : 20 dBm max, ∆G < 1 dB, NF < 5 dB- EDFA : structure 2 étages → insertion de fibre DCF à mi-étage (pertes ~ 9dB)

Adaptation des configurations (nbre de tronçons, débit/canal, …) - atténuation = 25 dB → 10 tronçons de 100 km- atténuation = 35 dB → 3 tronçons de 150 km

Accroissement des distances : utilisation de l’amplification Ramansolution proposée mais pas encore utilisée (normes de sécurité renforcées)

Systèmes sous-marins (Alcatel, Tyco (USA) , KDD (japon))Atténuation = 15 dB → distance > 10000 km


Conclusion

L’accroissement continue des performances depuis 20 anstirée par l’innovation technologique

ChalIenge actuell’introduction massive des technologies dans les réseaux d’accèsimpose une réduction des coûts

Bibliographie conseillée- G. Agrawal : Optical fiber systems, Wiley-Intersciences, 2002- I. Kaminov and T. Li : Optical fiber Telecommunications IVA & IVB,

Academic press, Avril 2002- M. Joindot et I. Joindot : Les télécommunications par fibres optiques,

Dunod, 1996

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Poly 1 JAOUEN Systemes et Réseaux Optiques