Etude, realisation d'amplificateurs optiques a fibre fluoree dopee a l'erbium et applications aux systemes de transmission optique PDF Download

Author: Houmed Ibrahim
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Author: Houmed Ibrahim
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Languages : en
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LE THEME DE CETTE THESE SE SITUE DANS LE CADRE DES TRANSMISSIONS OPTIQUES. LES COMPOSANTS ETUDIES ET REALISES SONT DEUX TYPES D'AMPLIFICATEURS A FIBRE FLUOREE DOPEE ERBIUM, LE PREMIER OPERANT DANS LA FENETRE 1550 NM, LE SECOND FONCTIONNANT DANS L'INFRAROUGE MOYEN AUTOUR DE 2720 NM. LE PREMIER FIL CONDUCTEUR DE L'ETUDE A ETE L'OPTIMISATION DES DIFFERENTS PARAMETRES OPTOGEOMETRIQUES DE LA FIBRE FLUOREE AFIN DE MAXIMISER LE GAIN DE L'AMPLIFICATEUR OPTIQUE ET D'ACCROITRE LE RENDEMENT DE CONVERSION DE L'ENERGIE DU POMPAGE OPTIQUE EN GAIN NET. APRES L'OPTIMISATION DE LA FIBRE AMPLIFICATRICE A 1,5 M, LES PERFORMANCES DE CET AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE FLUOREE ONT ETE EVALUEES DANS UN SYSTEME DE TRANSMISSION NUMERIQUE HAUT DEBIT PUIS DANS UN SYSTEME DE TELEDISTRIBUTION ANALOGIQUE. AFIN D'AUGMENTER LE GAIN DE L'AMPLIFICATEUR OPTIQUE A 2,7 M, LE VIDAGE DU NIVEAU 4I#1#3#/#2 PAR LE BIAIS D'UNE LONGUEUR D'ONDE DE POMPE ADEQUATE QUI CREE UNE ABSORPTION PAR ETATS EXCITES, OU PAR LE CODOPAGE DE L'ER#3#+ AVEC DU PRASEODYME, A ETE ETUDIE. AUTOUR DE LA LONGUEUR D'ONDE 1,5 M, L'OPTIMISATION DES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DE LA FIBRE FLUOREE DOPEE ER#3#+ A PERMIS D'ATTEINDRE UN GAIN PETIT SIGNAL DE 31 DB ET AVEC UNE FIBRE FLUOREE DE GRANDE OUVERTURE NUMERIQUE UN RENDEMENT DE 3,4 DB/MW A ETE MESURE. DEUX METHODES DE MESURE DE BRUIT OPTIQUE ET ELECTRIQUE ONT ETE MISES AU POINT. UN MODULE AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE FLUOREE A 1,5 M ET A GAIN PLAT A ETE REALISE. LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'AMPLIFICATEUR: GAIN PETIT SIGNAL, PUISSANCE DE SORTIE, FACTEUR DE BRUIT SONT ANALYSEES DANS LES TROIS SCHEMAS CLASSIQUES POST-AMPLIFICATION, AMPLIFICATION EN LIGNE ET PREAMPLIFICATION. L'INSERTION DE CE MODULE AMPLIFICATEUR DANS UN SYSTEME DE TRANSMISSION NUMERIQUE A 5 GBIT/S A PERMIS D'ACCROITRE LA PORTEE DE LA LIAISON POINT A POINT. DANS UN SYSTEME DE TELEDISTRIBUTION ANALOGIQUE A 1,5 M, L'INTERET DU GAIN SPECTRAL PLAT DE L'AMPLIFICATEUR A FIBRE FLUOREE A ETE DEMONTRE

Author: VIRGINIE.. ALLOUCHE
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Languages : fr
Pages : 181

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CETTE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES TRANSMISSIONS LONGUES DISTANCES A FIBRE ET AMPLIFICATEURS OPTIQUES. APRES UNE PRESENTATION GENERALE DE L'AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM (AO) DANS LA PREMIERE PARTIE, L'EXPOSE EST CONSACRE A L'ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DE L'AMPLIFICATEUR (DEUXIEME PARTIE). DEUX MODELISATIONS (ANALYTIQUE ET NUMERIQUE) DE L'AO SONT PRESENTEES ET VALIDEES PAR COMPARAISON A DES RESULTATS EXPERIMENTAUX. LA MODELISATION NUMERIQUE EST MISE A PROFIT POUR OPTIMISER LES PARAMETRES D'UN AO EXPERIMENTAL FORT GAIN ( 25 DB A PETIT SIGNAL). DEUX BANCS DE MESURE DU COEFFICIENT D'EXCES DE BRUIT D'UN AO ONT ETE MIS AU POINT: UN BANC OPTIQUE ET UN BANC ELECTRIQUE. LA METHODE ELECTRIQUE A CONDUIT A LA DETERMINATION DES DIFFERENTES CONTRIBUTIONS DE BRUIT (BATTEMENTS SIGNAL-SPONTANEE ET SPONTANEE-SPONTANEE) AU BRUIT TOTAL. UNE ESTIMATION QUANTITATIVE DE LA DISPERSION MODALE DE POLARISATION D'UN AMPLIFICATEUR EST FAITE A L'AIDE D'UN MONTAGE EXPERIMENTAL RAPIDE A REALISER. L'EVOLUTION DE LA ZONE D'AUTO-FILTRAGE EN FONCTION DE L'ATTENUATION ENTRE DEUX AO CONSECUTIFS EST EGALEMENT ETUDIEE DE MANIERE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE. UN LOGICIEL DE SIMULATION D'UN SYSTEME DE TRANSMISSION OPTIQUE COMPLET EST PRESENTE DANS LA TROISIEME PARTIE. IL INCLUE LA MODELISATION NUMERIQUE DE L'AO PRECEDEMMENT CITEE ET UNE MODELISATION DE LA PROPAGATION DANS LES FIBRES OPTIQUES MONOMODALES EN PRESENCE DE DISPERSION CHROMATIQUE, DE NON LINEARITE (EFFET KERR) ET D'ABSORPTION. CE LOGICIEL COMPREND NOTAMMENT UN MODULE D'ANALYSE DE RESULTATS TRES COMPLET: TRACES DES FORMES TEMPORELLES ET SPECTRALES DES IMPULSIONS, DIAGRAMME DE L'IL, EVALUATION DU FACTEUR DE QUALITE Q LE LOGICIEL EST UTILISE POUR APPROFONDIR UNE ETUDE EXPERIMENTALE LIEE A L'EVOLUTION DU BRUIT ELECTRIQUE EN FONCTION DE LA DISTANCE. LA DERNIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST CONSACREE A L'ETUDE DE L'EFFET RAYLEIGH. ON S'EST ATTACHE, TOUT D'ABORD, A CARACTERISER QUALITATIVEMENT ET QUANTITATIVEMENT LES EFFETS RAYLEIGH SIMPLE ET DOUBLE DANS LA FIBRE OPTIQUE SILICE (PASSIVE). CETTE ETUDE EST ENSUITE POURSUIVIE AU NIVEAU DE LA FIBRE DOPEE ERBIUM SEULE ET SOUS LA FORME D'UN MODULE D'AO. L'EFFET RAYLEIGH EST CARACTERISE POUR DIFFERENTES CONCENTRATIONS EN DOPANT ERBIUM. LES EVOLUTIONS DES EFFETS RAYLEIGH SIMPLE ET DOUBLE SONT DETERMINEES EN FONCTION DU GAIN ET COMPAREES AUX RESULTATS OBTENUS PAR MODELISATION. DES OBSERVATIONS DE L'EFFET RAYLEIGH SUR DES LIAISONS DE PLUSIEURS MILLIERS DE KILOMETRES SONT ILLUSTREES PAR DES MESURES EXPERIMENTALES ET UN CALCUL THEORIQUE. LE LOGICIEL DE SIMULATION EST FINALEMENT MIS A PROFIT POUR ESTIMER L'INFLUENCE DE L'EFFET RAYLEIGH SUR LES PERFORMANCES DE LIAISONS LONGUES

Author: Emmanuel Desurvire
Publisher: Wiley-Interscience
ISBN: 9780471589778
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 800

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How is light amplified in the doped fiber? How much spontaneous emission noise is generated at the output? Do detectors with optical preamplifiers outperform avalanche photodiodes? What are the current types and architectures of amplifier-based systems? Erbium-Doped Fiber Amplifiers Principles and Applications These are just a handful of the essential questions answered in Erbium-Doped Fiber Amplifiers-the first book to integrate the most influential current papers on this breakthrough in fiber-optics technology. Written by one of the pioneers in the field, this unique reference provides researchers, engineers, and system designers with detailed, interdisciplinary coverage of the theoretical underpinnings, main characteristics, and primary applications of EDFAs. Packed with information on important system experiments and the best experimental results to date as well as over 1,400 references to the expanding literature, Erbium-Doped Fiber Amplifiers illuminates such key areas as: Modeling light amplification in Er-doped single-mode fibers Fundamentals of noise in optical fiber amplifiers Photodetection of optically amplified signals Spectroscopic properties of erbium glass fibers Gain, saturation, and noise characteristics of EDFAs Device and system applications of EDFAs In so doing, the book sheds light on many new frontiers of knowledge, such as inhomogeneous modeling and nonlinear photon statistics, and demonstrates the many broadening benefits of EDFAs, including their polarization insensitivity, temperature stability, quantum-limited noise figure, and immunity to interchannel crosstalk. With the demand for transoceanic and terrestrial communications growing at a steady rate of 25% a year, the arrival of Erbium-Doped Fiber Amplifiers-destined to significantly expand the capabilities of today's hard-pressed lightwave technology-couldn't be more timely.

Author: DIDIER.. GUILLAUMOND
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Languages : fr
Pages : 223

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CES TRAVAUX DE THESE ONT POUR OBJET DE CONCEVOIR, DEVELOPPER ET REALISER UNE SOURCE A FIBRE DOPEE ERBIUM CAPABLE DE DEVENIR LA SOURCE OPTIQUE DE GYROMETRES A FIBRES OPTIQUES DE HAUTE PERFORMANCE (GFO HP). TOUT D'ABORD, NOUS DEFINISSONS LES PROPRIETES ET LES BESOINS DES GFO HP DE MANIERE A ELABORER LE CAHIER DES CHARGES DE LA SOURCE RECHERCHEE ET SA TECHNOLOGIE. ENSUITE, NOUS MODELISONS LES SOURCES A FIBRES DOPEES ERBIUM POMPEES A 980NM, EN DETAILLANT LA RESOLUTION NUMERIQUE UTILISEE. L'OUTIL DE SIMULATION MIS EN PLACE EST A LA BASE DE L'ETUDE DE DIMENSIONNEMENT DE LA SOURCE SUSCEPTIBLE DE CONVENIR AUX GFO HP. NOUS ARRIVONS AINSI A LA SPECIFICATION DE LA SOURCE. PUIS, NOUS NOUS INTERESSONS A L'ETUDE DE CHACUN DES COMPOSANTS A FIBRE OPTIQUE DE CETTE SOURCE. EN PARTICULIER, NOUS PRESENTONS DE LEUR CONCEPTION A LEUR REALISATION, LES FILTRES ADAPTES DEVELOPPES SUIVANT DEUX TECHNOLOGIES : LES COUCHES MINCES ET LES RESEAUX DE BRAGG. NOUS COMPARONS AINSI LES PERFORMANCES DES PREMIERES SOURCES REALISEES AVEC CES DEUX TYPES DE FILTRES. NOUS NOUS PENCHONS ENSUITE SUR L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMIQUE DES SOURCES A FIBRES DOPEES ERBIUM, AUSSI BIEN D'UN POINT DE VUE EXPERIMENTAL QUE THEORIQUE. CE QUI NOUS PERMET D'ATTEINDRE LA STABILITE THERMIQUE DE LA LONGUEUR D'ONDE MOYENNE DE LA SOURCE SANS DEGRADER LES AUTRES PERFORMANCES. DANS UN SOUCI DE FAISABILITE INDUSTRIELLE, NOUS PRESENTONS LES DIFFERENTES MAQUETTES JUSQU'A LA REALISATION DE LA SOURCE OPTIMISEE ET INDUSTRIALISABLE.

Author: Wandji Tchana
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Languages : fr
Pages : 244

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Dans une conjoncture de plein essor des systemes de telecommunications, il parait utile de developper une technologie bas cout de type sol-gel, pouvant entrer dans la constitution de modules integres optoelectroniques comprenant des agdes (amplificateurs a base de guides dopes a l'erbium) pour la distribution optique de l'information chez l'abonne. Nous presentons dans ce travail l'etat de l'art concernant les differentes technologies utilisees en optique integree, notamment dans la fabrication des amplificateurs optiques a base d'erbium. Cette these aborde aussi les techniques de conception (methode des indices effectifs et methode des faisceaux propages) des guides passifs a geometrie fixe ou variable, et decrit la theorie des amplificateurs optiques suivant un modele a trois niveaux d'energie. Les problemes lies a la detection des signaux preamplifies optiquement sont analyses et une etude comparative est faite avec l'amplification electrique. La derniere partie de cette these traite enfin de la technologie sol-gel dans ses aspects chimiques, physiques et technologiques. Des amplificateurs sont realises par cette technique et presentent des proprietes optiques interessantes (pertes de propagation inferieures a 0,2 db/cm a 633 nm, indice de refraction = 1,52) et un gain lineaire de l'ordre de 1 db/cm. Une methode de calcul des caracteristiques des agdes et fondee sur la methode des faisceaux propages est ensuite proposee.

Author: XAVIER.. ORIGNAC
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Languages : fr
Pages : 332

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DES AMPLIFICATEURS SONT NECESSAIRES A LA REGENERATION DU SIGNAL DANS LES LIGNES DE TRANSMISSION A GRANDES DISTANCES. LES AMPLIFICATEURS OPTIQUES PERMETTENT DE CONSERVER LA BANDE PASSANTE DES SYSTEMES DE TRANSMISSION. ILS SONT D'ORES ET DEJA DISPONIBLES COMMERCIALEMENT SOUS FORME DE FIBRES DOPEES ERBIUM, MAIS OCCUPENT UN VOLUME IMPORTANT ET NE PERMETTENT PAS LA COMBINAISON DE PLUSIEURS FONCTIONS. UNE ALTERNATIVE PEUT ETRE ENVISAGEE EN TRANSPOSANT LES PRINCIPES DES FIBRES DOPEES ERBIUM A DES AMPLIFICATEURS INTEGRES. UN MARCHE POTENTIEL DE GRANDE AMPLEUR EXISTE POUR DE TELS COMPOSANTS. CETTE THESE EST UNE PREMIERE TENTATIVE DE FABRICATION DE TELS AMPLIVATEURS PAR LE PROCEDE SOL-GEL, DANS UNE MATRICE VITREUSE DE SIO#2-TIO#2. UNE PREMIERE PARTIE POSE LA PROBLEMATIQUE DE L'ETUDE ET EXPOSE LES PARAMETRES A OPTIMISER : IL FAUT AUGMENTER LE TEMPS DE VIE DU NIVEAU METASTABLE ET LA CONCENTRATION D'AUTO-EXTINCTION DES IONS ERBIUM, DIMINUER L'ATTENUATION DES GUIDES, ET CONTROLER L'EPAISSEUR ET L'INDICE DES DEPOTS SOL-GEL. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, LE PROCESSUS DE FABRICATION DES GUIDES EST DECRIT ET CHAQUE ETAPE DU PROCESSUS EST ANALYSEE DE FACON A ETUDIER SON INFLUENCE SUR LES PARAMETRES A OPTIMISER. DANS LA TROISIEME PARTIE, ON MONTRE COMMENT LE PROCESSUS DE FABRICATION EST ORIENTE POUR OBTENIR LA MEILLEURE QUALITE DE GUIDE POSSIBLE. LES RESULTATS OBTENUS SONT PRESENTES. UNE ETUDE PRELIMINAIRE A ETE EFFECTUE AVEC DU NEODYME. UNE CONCENTRATION D'AUTO-EXTINCTION DE 1% ATOMIQUE EN NEODYME ET UN TEMPS DE VIE DE FLUORESCENCE DE 375 S A FAIBLE CONCENTRATION SONT ATTEINTS DANS DES GUIDES PLAN. AVEC L'ERBIUM, LA CONCENTRATION D'AUTO-EXTINCTION EST DE 0.6 % ATOMIQUE, ET UN TEMPS DE VIE DE 6 MS EST TROUVE A FAIBLE CONCENTRATION. UNE PREMIERE MESURE DE GAIN SUR DES GUIDES CANAUX DONNE 3 DB DE GAIN INTERNE A 1531 NM. LE GAIN EST CONSTANT SUR 25 NM. LE PROCEDE SOL-GEL EST UNE ALTERNATIVE AUX TECHNOLOGIES DEJA EXISTANTES (FHD ET PECVD) POUR L'INTEGRATION D'AMPLIFICATEURS OPTIQUES SUR SILICIUM. SES CAPACITES A FOURNIR DES AMPLIFICATEURS DE BONNE QUALITE DEVRAIENT ETRE MISES EN EVIDENCE PAR DES ETUDES COMPLEMENTAIRES. DES SOLUTIONS SONT PROPOSEES.

Author: MATHILDE.. SEMENKOFF
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Languages : fr
Pages : 161

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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 (

Author: Mohamed Benatsou
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Languages : fr
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L'amplification du signal dans les systemes de telecommunications optiques est actuellement assure par des fibres dopees aux ions erbium. La realisation de structures integrees devrait permettre de reduire l'encombrement et le cout des composants tout en augmentant la complexite des fonctions realisees, elargissant ainsi le domaine d'application. Ce travail de these est base sur l'elaboration par voie sol-gel de guides d'ondes optiques actifs integres dans des matrices germanosilicates et aluminosilicates dopees aux ions erbium trivalents. Dans la phase initiale, nous avons mis au point un protocole d'elaboration permettant d'obtenir des guides d'ondes planaires d'epaisseur superieure au micron et exempts de craquelures. Afin de limiter les pertes optiques, nous avons montre la necessite d'un recuit jusqu'a 900 c pour elaborer des matrices amorphes et homogenes. L'analyse de l'emission de fluorescence autour de 1530 nm indique que les ions erbium incorpores dans les matrices sont disperses de maniere homogene. Neanmoins, la duree de vie de fluorescence mesuree dans les films germanosilicates dopes reste faible independamment de la concentration en erbium. La substitution du germanium par l'aluminium ameliore la solubilite des ions dans la matrice et augmente la duree de vie. Celle-ci reste cependant limitee par la presence des groupements residuels oh# dans le materiau final. La realisation de structures integrees a permis de mesurer un gain net de 1db/cm a 1530 nm pour une puissance de pompe de 50 mw a 980 nm. Le comportement de l'amplificateur est etudie avec un modele combinant l'evolution des populations des niveaux energetiques des ions et la propagation des faisceaux (b.p.m.-2d) et tenant compte des phenomenes de transfert d'energie entre les ions. Ce modele utilise comme outil de prediction permet egalement de degager les parametres pertinents en vue de l'amelioration des performances des composants.

Author: Fabien Roy
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Languages : fr
Pages : 201

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Pour faire face à l'accroissement de la quantité d'information circulant sur les réseaux de télécommunication, de nombreuses innovations techniques permettent de transmettre sur les fibres optiques jusqu'à plusieurs térabits par seconde. En particulier le multiplexage en longueur d'onde (WDM), qui consiste en la transmission simultanée dans la même fibre de plusieurs canaux à des longueurs d'onde différentes, en association avec l'amplificateur optique à fibre dopée Erbium (EDFA), qui réalise l'amplification de tous ces canaux, permettent d'atteindre de tels débits. Pour aller encore plus loin, l'ajout de canaux WDM situés dans une nouvelle plage spectrale ne pourra être possible que si un dispositif d'amplification optique est disponible pour ces nouvelles longueurs d'onde. Or l'amplificateur à fibre dopée Thulium (TDFA) fonctionne dans une région du spectre où les signaux transmis sur les fibres optiques sont faiblement atténués. Cependant, deux caractéristiques majeures doivent être perfectionnées pour l'utilisation de ce composant dans les systèmes WDM.D'une part, la principale fonction de cet amplificateur est d'atteindre des puissances de signal importantes grâce à la conversion de la puissance optique à une longueur d'onde de pompe en puissance signal. Il s'agit, par conséquent de maximiser le rendement de conversion de puissance du TDFA. D'autre part, afin de profiter du minimum d'atténuation de la fibre optique, il convient de pouvoir décaler la position de la bande de gain offerte par le TDFA. Ce mémoire présente les différentes étapes qui ont permis de concevoir des schémas de pompage originaux. A partir de pompages à une longueur d'onde unique, nous montrons que l'association de deux longueurs d'onde de pompe judicieusement choisies permet un accroissement significatif du rendement ainsi que le décalage de la bande de gain. Ces pompages à deux longueurs d'onde ont permis d'atteindre des rendements records, dépassant 50%, tout en décalant la position de la bande d'amplification. Avec des performances comparables à ceux obtenus avec des EDFAs, l'amplificateur à fibre dopée Thulium est maintenant prêt pour les systèmes de télécommunications du futur.