L'amplificateur à fibre dopée Thulium : un dispositif prometteur pour l'ampli[fi]cation d'une nouvelle bande [spectrale] de canaux mul[t]iplexés en longueur d'onde dans les systèmes de transmission par fibre optique PDF Download
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Author: Fabien Roy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 201
Book Description
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.
Author: Fabien Roy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 201
Book Description
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.
Author: Philippe Leproux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 226
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Dans le domaine des télécommunications par fibres optiques sur longues distances, l'association de l'amplification optique et du multiplexage en longueur d'onde permet d'augmenter le debit des transmissions. Dans de tels systemes, les amplificateurs à fibres dopées aux terres rares doivent pouvoir réamplifier la lumière, atténuée lors de sa propagation, sur une large bande spectrale contenant la totalité du multiplex. L'augmentation du nombre de canaux multiplexés impose l'accroissement de la puissance de sortie totale des amplificateurs. Une solution à ce problème est l'utilisation d'amplificateurs de puissance à fibres optiques double gaine, dans lesquelles la technique du pompage multimode par laa gaine permet de travailler avec des valeurs de puisances de pompe trés élevées. A travers une étude théorique et numérique des amplificateurs optiques à fibres double gaine dopées erbium, nous nous proposons d'optimiser les paramètres opto-géometriques des fibres mises en jeu. D'une part, l'influence de la géométrie de la gaine interne sur l'absorption de la pompe est étudiée, en faisant intervenir des notions issues de la théorie du chaos ondulatoire. Les meilleurs performances sont obtenues dans le cas d'une circulaire à deux troncatures non parallèles. D'autres part, la meilleure distribution transverse du dopant de terre rare est recherchée, afin d'améliorer le gain de l'amplificateur. Une répartition du dopant en forme d'anneau permet d'obtenir des performances interessantes en terme de gain large bande, attractives pour l'utilisation dans un système à multiplexage en longueur d'onde. Une étude expérimentale de l'absorption de la pompe dans les fibres optiques amplificatrices à double gaine est par ailleurs réalisée.
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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: Anne Legrand Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 164
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Pour augmenter la quantité d'information transmise par les réseaux de télécommunications optiques, les équipementiers souhaitent étendre la bande spectrale utilisée. Ceci nécessite de nouveaux amplificateurs optiques. Les amplificateurs paramétriques à fibre optique présentent l'avantage de produire une large bande de gain. Au cours de cette thèse, leurs conditions de fonctionnement ont été étudiées afin de vérifier leur adéquation aux systèmes de transmission optique. Cette étude a montré qu'un amplificateur paramétrique peut produire une bande de gain répondant aux exigences des transmissions multiplexées en longueur d'onde. De plus, un facteur de bruit de 4 dB a été mesuré électriquement. Par contre, une attention particulière doit être portée au dispositif de pompage optique. Ce travail a permis de mieux définir ses caractéristiques essentielles pour résister à l'effet néfaste de la diffusion Brillouin et assurer une amplification faible bruit et sans distorsion des canaux
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L’augmentation exponentiel des performances des lignes de télécommunication optique est en partie du au développement de deux technologie : l’amplificateur à fibre dopée erbium(EDFA) et l’utilisation du multiplexage en longueur d’onde (WDM). Or, combinée, ces des technologies font apparaitre sur les lignes de télécommunication le problème de saturation spectrale du gain (GSHB), un trou se perce dans la bande de gain lorsqu’un fort signal passe dans la fibre amplificatrice. Ce travail de thèse étudie donc ce problème afin de le relier à des grandeurs et des phénomènes physiques connus. Nous avons donc du procédé à des expériences de spectrométrie directement sur fibre optique afin d’effectuer des comparaisons entre les grandeurs mesurée sur échantillons massifs, et en particulier la largeur homogène, celle mesurée sur fibre optique à la fois par des technique comparables (RFLN), et via le trou de GSHB. Nous avons ensuite effectué la première modélisation de l’EDFA qui tient compte des aspects inhomogènes de la répartition de l’erbium dans la matrice hôte, celui-ci rend pour la première fois, compte qualitativement de phénomène lié à l’inhomogénéité tel que le GSHB. Enfin nous avons étudié de nouveaux matériaux utilisables pour l’amplification optique fibré, des matériaux nanostructurés. En effet, contrôler l’environnement de l’erbium indépendamment de la matrice hôte, permettrait d’optimiser à la fois les propriétés de luminescence de l’erbium et les aspects fibrage et guide optique de l’EDFA. Nous avons donc mis en évidence les propriétés particulières de l’erbium dans ces nanoparticules
Author: Philippe Leproux Publisher: Presses Academiques Francophones ISBN: 9783838177885 Category : Languages : fr Pages : 208
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Dans les telecommunications par fibre optique sur longue distance, l'association de l'amplification optique et du multiplexage en longueur d'onde permet d'augmenter le debit des transmissions. Dans de tels systemes, les amplificateurs a fibres dopees aux terres rares doivent pouvoir reamplifier la lumiere, attenuee lors de sa propagation, sur une large bande spectrale contenant la totalite du multiplex. L'augmentation du nombre de canaux multiplexes impose l'accroissement de la puissance de sortie totale des amplificateurs. Une solution est l'utilisation d'amplificateurs de puissance a fibres optiques double gaine, dans lesquelles la technique du pompage multimode par la gaine permet de travailler avec des valeurs de puissance de pompe tres elevees. Cet ouvrage propose une etude complete de ce type d'amplificateur, a la fois theorique, numerique et experimentale, permettant d'optimiser les parametres opto-geometriques des fibres mises en jeu. En particulier, l'influence de la geometrie de la gaine interne sur l'absorption de la pompe est etudiee a partir de notions issues de la theorie du chaos ondulatoire. La distribution du dopant de terre rare est egalement consideree.
Author: Houmed Ibrahim Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 184
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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: Charles Matte-Breton Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Avec la demande croissante en matière de consommation Internet, une nouvelle génération de systèmes de communication est présentement en cours de développement. L'une des caractéristiques de cette nouvelle génération est qu'elle exploite le multiplexage spatial afin d'augmenter la capacité et le niveau d'intégration des réseaux. Dans ce contexte, il est judicieux de s'intéresser à la place que pourrait occuper le multiplexage spatial dans la technologie de fibres amplificatrices. À court terme, le multiplexage spatial pourrait être utilisé conjointement avec le pompage par la gaine afin de diminuer la complexité et le nombre de composants dans les nœuds des réseaux de communication ayant de nombreux ports d'entrée et de sortie à amplifier à un même endroit, en permettant l'amplification simultanée des signaux présents dans plusieurs cœurs d'une même fibre optique et à partir d'une seule source de pompage. Cependant, avec le pompage par la gaine, la puissance pompe est répartie sur l'entièreté de la gaine, menant ainsi à une faible intensité lumineuse de la pompe, ce qui a pour effet d'accentuer les effets de saturation de l'amplification, les rendant ainsi moins compatibles avec les réseaux reconfigurables. Une application alternative pour le pompage par la gaine est l'amplification de signaux dans la bande L. En effet, il s'agit d'une application où les niveaux d'inversion de population d'ions d'erbium requis sont plus bas, ce qui est compatible avec la forte saturation propre au pompage par la gaine. Dans ce contexte, cette thèse vise à explorer l'intérêt du développement de fibres amplificatrices pompées par la gaine pour les réseaux de communication et à proposer des améliorations concrètes relatives à cette technologie. D'abord, le chapitre 1 vise à déterminer si, et sous quelles conditions, le co-dopage à l'erbium-ytterbium est préférable au dopage à l'erbium seul dans les fibres amplificatrices pompées par la gaine qui amplifient la bande C dans les réseaux de communication. Ce chapitre permet de conclure que le co-dopage à l'erbium-ytterbium est généralement uniquement préférable à l'erbium seul lorsque l'amplificateur doit être opéré en régime de forte saturation ou lorsque la région spectrale couverte par l'amplificateur ne s'étend pas en bas de 1535 nm. Ensuite, le chapitre 2 étudie l'impact de la géométrie de distribution des ions d'erbium sur le gain et la compression du gain dans une fibre amplificatrice pompée par la gaine. Plus spécifiquement, le dopage en anneau autour du cœur est comparé au dopage uniforme dans le cœur et à un profil de dopant qui couvrirait à la fois le cœur et une région périphérique du cœur afin de couvrir presque entièrement le mode fondamental. Ce chapitre permet de conclure que, parmi ces géométries, le dopage en anneau autour du cœur est celui qui permet de minimiser les effets de saturation. Puis, le chapitre 3 présente une nouvelle méthode de couplage latéral de la pompe dans la gaine, sans fusion et sans altération du signal, qui permet d'augmenter l'efficacité de couplage de la pompe significativement par rapport aux méthodes alternatives sans fusion. Les chapitres 4 à 6 présentent un processus d'optimisation ayant pour but d'utiliser les analyses et développements des chapitres 1 à 3 pour concevoir un amplificateur à fibre à cœurs multiples répondant de façon optimale aux spécifications requises pour un amplificateur s'insérant dans un nœud de réseau reconfigurable et couvrant la bande C. Le chapitre 4 présente la fabrication et la caractérisation de la première fibre amplificatrice à cœurs multiples utilisant une géométrie de distribution des ions actifs en anneau autour de chacun des cœurs. Ses performances s'avèrent être décevantes dû au taux élevé d'agrégats d'ions d'erbium et à la présence d'ASE dans la gaine. Dans le chapitre 5, un nouveau design de cœur est testé, en fabriquant une fibre amplificatrice à cœur unique, afin de corriger les deux principales lacunes de la fibre précédente. Dans le chapitre 6, le design présenté au chapitre 5 est réutilisé dans une seconde itération de fibre amplificatrice à cœurs multiples. Cette fibre est caractérisée en injectant de la puissance pompe dans la gaine et de la puissance signal simultanément dans tous les cœurs à l'aide d'un fan-in/fan-out pour mesurer le gain, le facteur de bruit ainsi que les variations de gain entre les cœurs. Le chapitre 7 explore une application alternative du pompage par la gaine en investiguant l'utilisation de couches concentriques hétérogènes de dopage à l'erbium seul et de co-dopage à l'erbium-ytterbium afin de maximiser l'efficacité de conversion de puissance dans les fibres amplificatrices pompées par la gaine et couvrant la bande L. Le chapitre 8 démontre qu'il est possible de recycler la puissance pompe résiduelle à la sortie d'une fibre amplificatrice multicœur pompée par la gaine en y inscrivant un réseau de Bragg intra-gaine. Cette méthode a l'avantage de ne pas nécessiter l'ajout de composants additionnels, à l'entrée et à la sortie, qui peuvent induire des pertes d'insertion. Finalement, le chapitre 9 est une discussion générale sur les progrès effectués dans le cadre de cette thèse ainsi que les défis qui restent à surmonter par rapport à l'utilisation des fibres amplificatrices pompées par la gaine dans les réseaux de communication.
Author: S. D. Emami Publisher: Nova Novinka ISBN: 9781611229004 Category : Optical amplifiers Languages : en Pages : 0
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Due to the tremendous increase in communication traffic in recent years, more and more efforts in research have been directed towards developing highly efficient broad-band fibre amplifiers that will fully exploit the low-loss band of silica fibres in order to increase the transmission capacity of wavelength-division multiplexing (WDM) networks. These broad-band amplifiers must be able to amplify the new short wavelength band (S-band) in addition to the existing C- and L-bands. Thulium-doped fibre amplifiers (TDFAs) are a promising candidate for the S-band amplification. This book reviews TDFA's structure and its amplification mechanism.
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Author: Fabien Roy![L'amplificateur à fibre dopée Thulium : un dispositif prometteur pour l'ampli[fi]cation d'une nouvelle bande [spectrale] de canaux mul[t]iplexés en longueur d'onde dans les systèmes de transmission par fibre optique PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/XvsTzQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Fabien Roy
Author: Philippe Leproux
Author: MATHILDE.. SEMENKOFF
Author: 
Author: Anne Legrand
Author: Romain Peretti
Author: Philippe Leproux
Author: Houmed Ibrahim
Author: Charles Matte-Breton
Author: S. D. Emami