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Communications optiques haut débit - Introduction et caractérisationArticle de référence | Réf : E7081 v1
Auteur(s) : Sébastien BIGO
Date de publication : 10 juil. 2014
Relu et validé le 16 juin 2017
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Fibres optiques pour télécommunicationsCet article fait partie de l’offre
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Si les systèmes optiques n'étaient limités que par les effets linéaires susmentionnés, on pourrait imaginer relier tous les points du globe sans autre difficulté que la disponibilité de puissance optique suffisante. Malheureusement, des phénomènes physiques s'opposent à l'augmentation de la puissance dans la fibre, donc à une augmentation illimitée de la distance. Il s'agit des effets non linéaires optiques. Ces effets ont la particularité d'être distribués le long des câbles à fibre. À ce titre, ils sont spécifiques des systèmes optiques et constituent le frein principal à l'introduction de nombreuses recettes éprouvées dans d'autres domaines des télécommunications. Parce que le faisceau optique dans une fibre est guidé dans un cœur de très faible surface (50 à 100 μm2) et que les distances en jeu peuvent atteindre plusieurs centaines de kilomètres, l'indice de réfraction de la fibre devient dépendant de manière notable de la puissance du signal. Ainsi, l'indice varie selon que l'information transmise sur un canal est un « 1 » ou un « 0 », mais aussi selon que l'information transmise par les canaux voisins est un « 1 » ou un « 0 ». Il en résulte des déformations temporelles des données optiques, qui se combinent à celles causées par le bruit des amplificateurs et rendent la discrimination entre les symboles plus problématique, voire impossible.
3.1 Effets non linéaires apparaissant lors la propagation d'un canal unique
La description théorique détaillée des effets non linéaires optiques que l'on rencontre dans les systèmes de télécommunications dépasse le cadre de cet article. La segmentation que les experts des télécommunications en donnent est guidée par le souci, plus pragmatique que théorique, d'identifier des leviers sur lesquels ils pourraient agir. Nous nous limiterons à en donner une description sommaire, en séparant les effets non linéaires qui affectent la propagation d'un canal unique et ceux qui résultent de la présence de plusieurs canaux.
L'effet Kerr est la principale source de non-linéarité dans les fibres optiques. C'est un effet dont le temps de réponse n'est que de quelques femtosecondes. À l'échelle des télécommunications, il peut donc être considéré comme instantané. Dans le cas général,...
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(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...
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/
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Jean-Michel Jonathan, cours dispensé à l'Institut d'Optique GraduateSchool ParisTech, Optique des ondes guidées http://www.paristech.institutoptique.fr/
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