Article

1 - SOURCES LINÉAIRES DE DISTORSIONS

2 - TYPES DE FIBRES

3 - SOURCES NON LINÉAIRES DE DISTORSIONS

4 - DÉTERMINATION DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT D'UN SYSTÈME OPTIQUE

5 - FORMATS DE MODULATION

6 - DES RÉCEPTEURS COHÉRENTS AUX SYSTÈMES DE TRANSMISSION COHÉRENTS

7 - CONCLUSION, PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : E7081 v1

Communications optiques haut débit - Conception et validation

Auteur(s) : Sébastien BIGO

Relu et validé le 16 juin 2017

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RÉSUMÉ

Dans cet article consacré aux télécommunications à fibre optique, nous passons en revue les effets physiques les plus pénalisants en fonction du type de fibre, qu’ils soient linéaires ou non linéaires. Nous décrivons une technique générique de conception d’un système de transmission à partir de ses constituants élémentaires, que nous déclinons selon les formats de modulation. Enfin nous décryptons le mode opératoire et les résultats d’une expérimentation de laboratoire, qui valident la définition d’un système de transmission cohérent.

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ABSTRACT

Optical communications : design and validation

In this article devoted to fiber-optic telecommunications, we review the physical effects, whether linear or nonlinear, which take place during fiber propagation and cause waveform distortions. We particularly discuss how they depend on the type of fiber. We provide a generic rule for designing a transmission system out of its basic constituents, while confronting it to various sorts of modulation formats. We then analyze the experimental protocol and the results of a laboratory experiment, supporting the definition of a high-bit-rate coherent system.

Auteur(s)

  • Sébastien BIGO : Directeur du département des réseaux optiques Bell Labs, Alcatel-Lucent, Nozay, France

INTRODUCTION

Plusieurs dizaines d'années avant son arrivée jusqu'aux abonnés, la fibre optique s'est installée dans l'ombre d'internet au point d'en devenir son plus solide pilier. Mais autour de cette fibre doit être bâti un système optique de télécommunications à l'architecture souvent complexe.

Cet article se focalise plus particulièrement sur les systèmes dits « terrestres ». Les systèmes terrestres forment les artères de communication qui relient les grandes villes d'un même pays ou d'un même continent entre elles, sur des distances de quelques dizaines à quelques milliers de kilomètres. Les signaux optiques qui s'y propagent doivent y être régénérés régulièrement (typiquement 80 km), dans des sites de régénération et peuvent être aiguillés vers leur destination dans des sites de routage optiques.

Nous encourageons vivement le lecteur à prendre connaissance de l'article qui introduit celui-ci [E 7 079]. Dans la suite, nous présupposerons que le lecteur maîtrise le vocabulaire conventionnel du domaine des télécommunications optiques et ses concepts élémentaires.

Nous emploierons ici la démarche inverse de l'article précédent. Plutôt que de décomposer le système en ses briques élémentaires, notre intention est de fournir au lecteur les clefs pour bâtir un système performant à partir de ces briques. Nous montrerons que la conception de systèmes complexes ne se limite pas à la juxtaposition de leurs éléments constitutifs et que les interactions complexes entre ces briques portent en elles la plus grande partie des innovations qui ont marqué l'histoire des télécommunications optiques. Dans ce registre, nous nous attarderons sur les résultats étonnants produits par l'association simultanée de cinq briques nouvelles, toutes mises de côté auparavant pour le trop faible bénéfice qu'elles apportaient lorsqu'elles étaient prises isolément. On résume aujourd'hui ces cinq briques sous le vocable de technologies cohérentes.

Nous passons en revue les effets physiques, qui se manifestent lors de la propagation d'une onde optique dans une fibre. Notre motivation est moins de détailler leur origine fondamentale, que d'anticiper la nature et l'amplitude des distorsions qu'ils engendrent en fonction des paramètres du système. En particulier, nous déclinons ces distorsions en fonction des types de fibres. Nous décrivons ensuite une méthode générique pour déterminer les points de fonctionnement du système qui maximisent sa portée, à l'équilibre des effets linéaires et non linéaires. Bien sûr, ces points de fonctionnement dépendent de[nbsp ]la technique de modulation employée, dont nous donnons ensuite les principales variantes.

Enfin, il nous faut valider nos choix de conception par des expériences, qui seront d'abord conduites en laboratoire. Ces expériences devront répondre à un mode opératoire exigeant pour pouvoir être extrapolées à un système réel. À partir de l'exemple d'une expérience de transmission cohérente de canaux à 100 Gbit/s, nous discutons des meilleures pratiques en vigueur.

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KEYWORDS

multiplexing   |   modulation   |   propagation   |   detection   |   optical fibres   |   digital communications

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e7081


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BROMAGE (J.) -   Raman amplification for fiber communications systems.  -  J. Lightwave Technol., vol. 22, no 1, p. 79-93 (2004).

  • (2) - AGRAWAL (G.P.) -   Nonlinear fiber optics.  -  Academic Press. 4th Edition (2006).

  • (3) - SCHUH (K.), LACH (E.) -   High-bit-rate ETDM transmission systems.  -  Optical Fiber Telecommunications VB, chap. 5, édité par KAMINOV (I.P.), LI (T.), WILLNER (A.E.), Academic Press. Elsevier (2008).

  • (4) - POOLE (C.D.), NAGEL (J.) -   Polarization effects in lightwave systems.  -  Optical Fiber Telecommunications IIIA, édité par KAMINOV (I.P.) et KOCH (T.L.), Academic Press, San Diego, CA (1997).

  • (5) - DESURVIRE (E.), BAYART (D.), DESTHIEUX (B.), BIGO (S.) -   Erbium-doped fiber amplifiers, device and system developments.  -  Wiley (2002).

  • (6) - MOLLENAUER (L.F.), GORDON (J.P.) -   Solitons...

1 Outils logiciels

Optilux, logiciel libre pour la simulation de systèmes de transmission optiques http://www.optilux.sourceforge.net/

VPI transmission Maker™, suite logiciellepour la simulation de composants et systèmes optiques, éditée par VPI photonics http://www.vpiphotonics.com/

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

Jean-Michel Jonathan, cours dispensé à l'Institut d'Optique GraduateSchool ParisTech, Optique des ondes guidées http://paristech.institutoptique.fr/index.php?domaine=149...

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