CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA REGENERATION OPTIQUE DANS LES SYSTEMES DE TRANSMISSIONS PAR SOLITONS PDF Download
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POUR REPONDRE A LA DEMANDE DE CAPACITE DANS LES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS PAR FIBRES OPTIQUES, LA TECHNIQUE DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE (WDM) S'EST RECEMMENT IMPOSEE DE FACON INCONTOURNABLE. ELLE PERMET EN EFFET UNE AUGMENTATION SUBSTANTIELLE DE LA CAPACITE TOTALE DES SYSTEMES SANS CONTRAINDRE L'ELECTRONIQUE DES TERMINAUX. UN DES AVANTAGES PRINCIPAUX DU CODAGE PAR SOLITONS PAR RAPPORT AU CODAGE CLASSIQUE NRZ EST LA POSSIBILITE DE TRANSMETTRE SUR DE TRES LONGUES DISTANCES DES SIGNAUX WDM A DES DEBITS DE LIGNE PLUS ELEVES (10-40 GBIT/S) AVEC DES ESPACEMENTS ENTRE AMPLIFICATEURS PLUS IMPORTANTS (60-200 KM). CEPENDANT, DEUX INCONVENIENTS LIES AUX DISTANCES DE PROPAGATION IMPORTANTES, I.E. LA GIGUE DE GORDON-HAUS ET LA GIGUE DE COLLISIONS, NECESSITENT DE CONTROLER LE SIGNAL OPTIQUE DANS LES DOMAINES FREQUENTIEL ET TEMPOREL. UNE DE CES TECHNIQUES DE CONTROLE EST LA REGENERATION 3R BASEE SUR LA MODULATION SYNCHRONE (D'INTENSITE ET/OU DE PHASE) EN LIGNE ASSOCIEE AU FILTRAGE SPECTRAL DU TRAIN DE DONNEES. SON EFFICACITE A ETE DEMONTREE AU TRAVERS DE PROPAGATION SUR DES DISTANCES QUASI-ILLIMITEES. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE THESE EST D'EXPLORER LES PERFORMANCES ULTIMES AUTORISEES PAR L'ASSOCIATION DE LA REGENERATION 3R ET DE LA PROPAGATION MULTICANALE (WDM). NOUS PROPOSONS ET ETUDIONS UNE NOUVELLE TECHNIQUE VISANT A REGENERER SIMULTANEMENT DES CANAUX WDM AU SEIN D'UN MEME MODULATEUR PLACE PERIODIQUEMENT LE LONG DE LA LIGNE. DEUX TRANSMISSIONS A 220 GBIT/S UTILISANT CE PRINCIPE SONT DEMONTREES EXPERIMENTALEMENT. NOUS AVONS AUSSI PORTE NOS EFFORTS SUR LA DEFINITION ET LA REALISATION D'UN MODULATEUR (MACH-ZEHNDER INP), CE QUI REPRESENTE UNE ETAPE INEVITABLE DANS LA PREPARATION DE L'EVOLUTION INDUSTRIELLE DE LA TECHNIQUE. CE TRAVAIL DE THESE CORRESPOND AUSSI A LA PERIODE EXPLORATOIRE DE L'APPROCHE NOVATRICE DE LA REGENERATION 3R SOLITON, D'OU SA DIVERSITE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE. IL REPRESENTE UNE CONTRIBUTION IMPORTANTE A L'ANALYSE DES POSSIBILITES DE LA REGENERATION PAR MODULATION SYNCHRONE DANS DES CONFIGURATIONS DE SYSTEMES MONOCANAUX ET WDM A POTENTIEL INDUSTRIEL. L'OBJECTIF ULTIME DE NOTRE ETUDE EST D'OUVRIR LA VOIE POUR DES DEMONSTRATIONS EXPERIMENTALES D'ENVERGURE METTANT RAPIDEMENT EN VALEUR L'APPROCHE REGENERATION AVEC DES COMPOSANTS INDUSTRIELS DEJA PRE-DEVELOPPES.
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POUR REPONDRE A LA DEMANDE DE CAPACITE DANS LES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS PAR FIBRES OPTIQUES, LA TECHNIQUE DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE (WDM) S'EST RECEMMENT IMPOSEE DE FACON INCONTOURNABLE. ELLE PERMET EN EFFET UNE AUGMENTATION SUBSTANTIELLE DE LA CAPACITE TOTALE DES SYSTEMES SANS CONTRAINDRE L'ELECTRONIQUE DES TERMINAUX. UN DES AVANTAGES PRINCIPAUX DU CODAGE PAR SOLITONS PAR RAPPORT AU CODAGE CLASSIQUE NRZ EST LA POSSIBILITE DE TRANSMETTRE SUR DE TRES LONGUES DISTANCES DES SIGNAUX WDM A DES DEBITS DE LIGNE PLUS ELEVES (10-40 GBIT/S) AVEC DES ESPACEMENTS ENTRE AMPLIFICATEURS PLUS IMPORTANTS (60-200 KM). CEPENDANT, DEUX INCONVENIENTS LIES AUX DISTANCES DE PROPAGATION IMPORTANTES, I.E. LA GIGUE DE GORDON-HAUS ET LA GIGUE DE COLLISIONS, NECESSITENT DE CONTROLER LE SIGNAL OPTIQUE DANS LES DOMAINES FREQUENTIEL ET TEMPOREL. UNE DE CES TECHNIQUES DE CONTROLE EST LA REGENERATION 3R BASEE SUR LA MODULATION SYNCHRONE (D'INTENSITE ET/OU DE PHASE) EN LIGNE ASSOCIEE AU FILTRAGE SPECTRAL DU TRAIN DE DONNEES. SON EFFICACITE A ETE DEMONTREE AU TRAVERS DE PROPAGATION SUR DES DISTANCES QUASI-ILLIMITEES. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE THESE EST D'EXPLORER LES PERFORMANCES ULTIMES AUTORISEES PAR L'ASSOCIATION DE LA REGENERATION 3R ET DE LA PROPAGATION MULTICANALE (WDM). NOUS PROPOSONS ET ETUDIONS UNE NOUVELLE TECHNIQUE VISANT A REGENERER SIMULTANEMENT DES CANAUX WDM AU SEIN D'UN MEME MODULATEUR PLACE PERIODIQUEMENT LE LONG DE LA LIGNE. DEUX TRANSMISSIONS A 220 GBIT/S UTILISANT CE PRINCIPE SONT DEMONTREES EXPERIMENTALEMENT. NOUS AVONS AUSSI PORTE NOS EFFORTS SUR LA DEFINITION ET LA REALISATION D'UN MODULATEUR (MACH-ZEHNDER INP), CE QUI REPRESENTE UNE ETAPE INEVITABLE DANS LA PREPARATION DE L'EVOLUTION INDUSTRIELLE DE LA TECHNIQUE. CE TRAVAIL DE THESE CORRESPOND AUSSI A LA PERIODE EXPLORATOIRE DE L'APPROCHE NOVATRICE DE LA REGENERATION 3R SOLITON, D'OU SA DIVERSITE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE. IL REPRESENTE UNE CONTRIBUTION IMPORTANTE A L'ANALYSE DES POSSIBILITES DE LA REGENERATION PAR MODULATION SYNCHRONE DANS DES CONFIGURATIONS DE SYSTEMES MONOCANAUX ET WDM A POTENTIEL INDUSTRIEL. L'OBJECTIF ULTIME DE NOTRE ETUDE EST D'OUVRIR LA VOIE POUR DES DEMONSTRATIONS EXPERIMENTALES D'ENVERGURE METTANT RAPIDEMENT EN VALEUR L'APPROCHE REGENERATION AVEC DES COMPOSANTS INDUSTRIELS DEJA PRE-DEVELOPPES.
Author: Thierry Georges Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 239
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DEUX GRANDES INNOVATIONS ONT PERMIS D'AUGMENTER CONSIDERABLEMENT LES CAPACITES DES SYSTEMES DE TRANSMISSION TRANSOCEANIQUES: L'AMPLIFICATEUR OPTIQUE ET LE SOLITON. L'AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE A L'ERBIUM AINSI QUE LA PROPAGATION DE SOLITONS ONT ETE MODELISES DE MANIERE A PERMETTRE L'ETUDE ET L'OPTIMISATION DES SYSTEMES DE TRANSMISSION A SOLITONS. LE MODELE DE L'AMPLIFICATEUR QUE NOUS AVONS DEVELOPPE EST SIMPLE D'EMPLOI ET S'APPLIQUE A TOUS LES MODES DE FONCTIONNEMENT: FORT GAIN (SATURATION PAR L'EMISSION SPONTANEE AMPLIFIEE), SATURATION PAR LE SIGNAL, NOMBRE ET DIRECTION QUELCONQUES DES SIGNAUX ET DES POMPES IL PERMET EN OUTRE DE CARACTERISER SIMPLEMENT LA FIBRE AMPLIFICATRICE, D'OPTIMISER LES AMPLIFICATEURS ET DE CALCULER LE MODE DE FONCTIONNEMENT DES AMPLIFICATEURS EN CASCADE AINSI QUE LEUR SPECTRE DE BRUIT. CE DERNIER POINT EST D'UN INTERET MAJEUR POUR LES SYSTEMES AMPLIFIES. POUR L'ETUDE DE LA PROPAGATION DE SOLITONS EN PRESENCE D'IMPERFECTIONS ET DE BRUIT, UNE THEORIE DES PERTURBATIONS A ETE APPLIQUEE. ELLE PERMET DE CALCULER LES STATISTIQUES DU TEMPS D'ARRIVEE DES SOLITONS ET DE LEUR AMPLITUDE. LES EFFETS DES IMPERFECTIONS DU SYSTEME, DE L'INTERACTION OU DES COLLISIONS DE SOLITONS SONT PRIS EN COMPTE. DEUX NOTIONS DE BASE D'UN SYSTEME DE TRANSMISSION SE DEDUISENT DIRECTEMENT DE CES STATISTIQUES, LA GIGUE DU TEMPS D'ARRIVEE ET LE RAPPORT SIGNAL A BRUIT OPTIQUE. LA THEORIE DES PERTURBATIONS PERMET EGALEMENT D'EVALUER L'EFFICACITE DES DIFFERENTES TECHNIQUES DE CONTROLE DU SOLITON, TELS QUE LE FILTRAGE EN LIGNE ET LA MODULATION SYNCHRONE DES SOLITONS.
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Ce mémoire est consacré à la régénération 2R dans un système de transmission optique. Après une présentation de généralités sur les systèmes de transmission, la régénération est abordée. La nécessité de caractériser un régénérateur dans une liaison pour s'assurer de son efficacité est ensuite montrée.L'évolution du taux d'erreur binaire (TEB), quand le bruit d'amplitude limite la transmission, est déterminée grâce à l'étude d'une cascade de régénérateurs 3R.L'efficacité d'un régénérateur 2R composé d'un absorbant saturable suivi d'un amplificateur à semiconducteur est montrée dans une boucle à recirculation à 10 Gbit/s. Un facteur d'amélioration de la distance de 9,5 pour un TEB de 10-8 est obtenu. Le dispositif, efficace sur une bande de 13 nm, est prometteur pour une application WDM.De manière plus générale, l'étude du pas de régénération, dans une boucle à pas variable, révèle qu'il existe un pas optimal pour le meilleur compromis entre gigue temporelle et bruit d'amplitude.
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Dans les lignes de transmissions optiques où la dispersion chromatique est compensée régulièrement pour laisser une dispersion moyenne positive, dispersion chromatique et effets non linéaires permettent l'existence de Solitons Gérés en Dispersion (SGD) stationnaires et périodiques de comportements analogues aux solitons. Nous étudions les propriétés spectrales, de périodicité, de résistance aux perturbations des SGD via des méthodes variationnelles appliquées à des impulsions gaussiennes chirpées. La théorie des perturbations nous permet de caractériser l'influence du canal de transmission non linéaire: interaction, XPM, ICFWM qui induisent gigues temporelle, d'amplitude et fréquentielle. Puis nous étudions l'influence de techniques de contrôle en ligne classiques: filtrage optique, modulation synchrone de phase ou d'amplitude. Nous terminons par l'étude numérique de systèmes " réalistes ": systèmes terrestres non-linéaires du type SMF/DCF puis transatlantiques à base de NZDSF- et SMF.
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Nous présentons dans ce rapport de thèse plusieurs études relatives à l'amélioration des signaux optiques d' information numérique dans les systèmes de télécommunications à très haut débit. La première partie du travail de cette thèse porte sur la caractérisation de régénérateurs optiques à l'aide d'un émetteur et récepteur à 10Gbit/s. Un modèle numérique a été développé pour comprendre l'évolution de différents paramètres comme le taux d'erreurs binaires (TEB), le facteur de qualité et la densité de probabilité de la puissance optique à travers un régénérateur optique. Ce modèle a été comparé à des résultats expérimentaux obtenus à l'aide de régénérateurs optiques. La deuxième partie traite de la caractérisation de régénérateurs optiques dans une ligne de transmission. Une étude numérique a permis de comprendre l'évolution du TEB avec le nombre de passages dans le régénérateur. Pour la première fois, une étude expérimentale d'un régénérateur optique 3R testé en boucle à recirculation à 10Gbit/ s a permis de montrer que le TEB évolue linéairement avec le nombre de passage dans le régénérateur. Ce résultat a été également observé avec un régénérateur optique-électronique-optique. Le modèle numérique développé au cours de cette thèse a permis d'évaluer la capacité d'un régénérateur 3R à améliorer la performance d'un système de télécommunication et comprendre l'impact des paramètres de sa fonction de transmission sur l'évolution du TEB. Enfin, il est montré expérimentalement que l'utilisation de la mesure classique du facteur Q n'est pas adaptée au cours des liaisons optiques régénérées.
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CETTE THESE CONCERNE L'ETUDE DES AMPLIFICATEURS OPTIQUES A FIBRE DOPEE POUR LES SYSTEMES DE TRANSMISSION SUR LONGUE DISTANCE UTILISANT LA TECHNIQUE DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE. UNE TELLE APPLICATION PRESENTE DES EXIGENCES SEVERES SUR LA REPONSE DES AMPLIFICATEURS: TOUS LES CANAUX DOIVENT ETRE AMPLIFIES APPROXIMATIVEMENT DU MEME FACTEUR ET CONSERVER LE MEME RAPPORT SIGNAL-A-BRUIT S/B EN SORTIE DE L'AMPLIFICATEUR. UNE PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL A CONCERNE L'ETUDE DU PROBLEME TECHNOLOGIQUE MAJEUR DES AMPLIFICATEURS A FIBRE EN VERRE FLUORE A SAVOIR CELUI DE LA CONNEXION ENTRE FIBRE EN VERRE FLUORE ET FIBRE EN SILICE. UNE TECHNIQUE D'EPISSURE PAR COLLAGE ASSURANT DES PERTES D'INSERTION INFERIEURES A 0.1 DB ET UN TAUX DE REFLEXION INFERIEUR A -80 DB A ETE MISE AU POINT. IL A DES LORS ETE POSSIBLE D'EXPLOITER LA GRANDE EFFICACITE DES NOUVELLES GENERATIONS DE FIBRE EN VERRE FLUORE, LA PUISSANCE DE POMPE INJECTEE N'ETANT PLUS LIMITEE PAR LES PERTES ET LES REFLEXIONS AUX EXTREMITES DE LA FIBRE DOPEE. LE DEUXIEME POINT FORT DE CE TRAVAIL A ETE DE METTRE AU POINT UNE NOUVELLE STRUCTURE D'AMPLIFICATEUR A FIBRE POUR LES LIAISONS SUR LONGUE DISTANCE OU PLUSIEURS AMPLIFICATEURS DOIVENT ETRE MIS EN SERIE. UN NOUVEL AMPLIFICATEUR DENOMME AMPLIFICATEUR HYBRIDE A ETE CONSTRUIT A PARTIR DE FIBRE EN SILICE DOPEE ET DE FIBRE EN VERRE FLUORE DOPE. CECI A ETE RENDU POSSIBLE GRACE A LA NOUVELLE TECHNIQUE D'EPISSURE. CET AMPLIFICATEUR ASSURE UNE FAIBLE DIFFERENCE DE GAIN (
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Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est consacré à l’étude théorique et expérimentale de la régénération optique 2R (Ré-amplification et Remise en forme) destinée aux systèmes de transport longue distance par fibre optique fonctionnant à 40Gbit/s. Après une description succincte du marché des télécommunications optiques et une introduction aux principes physiques régissant la propagation de la lumière le long d’une fibre optique, nous comparons (chapitre II) les différentes techniques de régénération optiques compatibles à 40Gbit/s en prenant en compte pour chacune l’adéquation aux contraintes industrielles. Nous étudions ensuite (chapitre III) une architecture de régénérateur optique 2R à base d’absorbant saturable (AS) à semi-conducteurs rapides et mettons en évidence expérimentalement et numériquement les limitations en performance de cette structure pour les transmissions à 40Gbit/s. Un chapitre (chapitre IV) est consacré à l’étude complète d’une solution alternative permettant de lever les limitations de la solution à base d’absorbants saturables : le NOLM en auto-commutation. A ce titre, nous démontrons expérimentalement sa grande efficacité comme régénérateur 2R au travers d’une transmission à 40Gbit/s sur 20000km qui représente une première mondiale. Dans une dernière partie (chapitre V), une étude numérique destinée à mieux comprendre les mécanismes de la régénération 2R est conduite avec notamment la proposition et la validation d’un modèle numérique original prenant en compte le temps de réponse des régénérateurs 2R.
Author: Olivier Leclerc
Author: Olivier Leclerc
Author: Thierry Georges
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Author: Mathilde Gay
Author: Fabien Merlaud
Author: Laurent Bramerie
Author: Quyen Dinh Xuan
Author: Gaëlle Le Meur
Author: MATHILDE.. SEMENKOFF
Author: Frédéric Seguineau