INSTITUT NATIONAL DES TELECOMMUNICATION ET TIC
INTRODUCTION PRESENTATION PRESENTATION DES OAs. AMPLIFICATEUR ELECTRIQUE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT EDFA SOA RAMAN DIFFERENTES UTILISATIONS UTILISATIONS CONCLUSION
Les besoins des usagers en télécommunication télécommunication n’ont cessé de croitre en terme de débit et de services. l’introduction du support optique répond a cette exigence, et face au succès constaté en terme de transmission de données, le besoin de repousser encore le compromis distance/ débit, a amené les chercheurs à remplacer des amplifications dits « traditionnels » par d’autres optiques.
L'amplificateur est insère dans un système de télécommunications optiques et fait partie des moyens de régénérer un signal optique. Ce signal compose d'une porteuse modulée va être maltraite de diverses manières au cours de sa propagation, le rôle de l’amplification justement et de régénérer niveau de puissance du signal égal au moins a celui de l’émission.
Principe Le signal optique est transforme en signal électrique, amplifie, éventuellement remis en forme et synchronise puis converti en signal optique et enfin réinjecte dans la fibre. Les défauts de ce système sont multiples.
Il comporte de nombreux éléments et coutent donc cher en installation et en maintenance. Il fonctionne a une seule longueur d'onde. Pour une transmission utilisant un multiplexage en longueur d'onde (WDM), il faut donc autant de régénérateurs que de longueurs d'onde. Il n'est pas transparent au codage utilise. Effet de Kerr. La bande passante optique est plus grande que celle de électrique et donc apparition de chevauchement et de déphasage des signaux.
Les premiers travaux sur l’amplification dans les fibres optiques ont été menés dans les années 1970 principalement dans les laboratoires de recherche des Bell Labs. Avec l’apparition des fibres monomodes, de faible dispersion autour de 1300 nm, il fut possible l’accord de phase entre un signal laser pompe et le signal laser de données sur une plus grande longueur
1990 les amplificateurs paramétriques à fibre réalisent un gain qui compensent complètement les pertes de la fibre grâce développement des amplificateurs à fibre dopée à l’Erbium (EDFA) travaillant sur la fenêtre 1550nm. l’année 2000 voit l’établissement de nouveaux records de gain et de bande d’amplification grâce au développement des fibres hautement non linéaires à dispersion décalée (HNL-DSF pour ‘Highly Non Linear Dispersion Shifted Fiber’). Ces fibres présentent un coefficient non linéaire 5 à 10 fois supérieur aux fibres classiques
Le phénomène d’amplification optique se produit lors de l’interaction des ions de terre rare avec d’autres de sources externes(avec une longueur d’onde de 980nm). Cette interaction donnera naissance à des transitions, puis tendent a revenir à un état plus stable tout abord en abordant l’état métastable(n+1) puis vers l’état stable (n) accompagnées par l’émission stimulée ou non d’un quantum d’énergie radiative.
Erbium doped fiber amplifier, repose sur le dopage du cœur en silice avec des ions d’une terre rare a savoir l’erbium( Er3+). qui a pour caractéristique de présenter une transition amplificatrice sur une longueur d’onde de 1550nm, qui est relié a un laser pompe en ligne qui stimulera ces ions en offrant l’énergie nécessaire(condition de Bohr).
Amplificateurs optiques à semi-conducteur (SOA) sont des amplificateurs qui utilisent un semiconducteur pour fournir le milieu de gain par remplacement des miroir par des couches parois a faible reflectivité. Amplificateurs optiques à semi-conducteur sont généralement fabriqués à partir de semiconducteurs composés du groupe III-V tels que GaAs / AlGaAs, InP / InGaAs , InP / InGaAsP et InP / InAlGaAs, si les semi-conducteurs à bande interdite directe comme II-VI pourraient éventuellement être utilisées
L'amplificateur optique à semiconducteur est de petite taille et à pompage électrique. la performance n'est pas encore comparable à l'EDFA, La SOA a plus de bruit, moins de gain, dépendance à la polarisation modérée et élevée, non-linéarité dans le temps transitoire rapide. SOA présente l’avantage d’être moins cher que l’EDFA ainsi que l’utilisation d’un laser foncionnant a faible puissance.
ils ont un gain assez élève (20-30 dB), leur puissance de saturation varie entre 5 et 20 dBm, a cause d'effets non linéaires (mélange a 4 ondes) ils ont un facteur de bruit important et un grand niveau de diaphonie, ils ont une grande bande passante, ils fonctionnent dans toutes les fenêtres de télécommunications (800nm, 1300nm et 1500nm), ils sont compacts et peuvent être intègres a d'autres systèmes optoélectroniques. Les amplificateurs a semi-conducteur restent pour le moment les meilleurs candidats a 1300 nm .
Après avoir été le premier candidat à l’amplification optique, l’effet Raman avait été supplanté par les amplificateurs à fibre dopée erbium en raison de l’efficacité de ces derniers. L’amplification Raman est possible à toutes les longueurs d’ondes et peut se réaliser de façon distribuée sur la fibre de propagation. Ceci présente l’avantage d’améliorer les performances en bruit et d’étendre la portée de la transmission. Les amplificateurs Raman sont donc actuellement largement étudiés pour compléter les amplificateurs erbium.
Contrairement à l'EDFA et SOA l'effet d'amplification est réalisée par une interaction non linéaire entre le signal et un laser de pompage dans une fibre optique, En outre SRS provoque l'amplification d'un signal si elle est inférieure à la fréquence de la pompe. Amplification optimale se produit lorsque la différence de longueurs d'onde est d'environ 13,2 THz. Le signal à amplifier doit être inférieure à la fréquence (plus en longueur d'onde) de la pompe. Un amplificateur Raman distribué est celui dans lequel la fibre de transmission est utilisé comme milieu de gain par multiplexage de longueur d'onde de pompe de longueur d'onde de signal, tandis qu'un amplificateur Raman utilise un amalgame dédié, plus courte longueur de fibre pour fournir une amplification
Dans le cas d'un amplificateur à fibre Raman localisées fortement non linéaire avec un petit noyau est utilisé pour augmenter l'interaction entre les longueurs d'onde de signal et de la pompe et réduire ainsi la longueur de fibre nécessaire. La puissance de pompage requise pour une amplification de Raman est supérieure à celle requise par l'EDFA, avec plus de 500 mW est nécessaire pour atteindre les niveaux de gain utiles dans un amplificateur distribué. Amplificateurs localisés, où la lumière de pompage peut être en toute sécurité contenus afin d'éviter les implications des puissances optiques élevées, peuvent utiliser plus de 1 W de puissance optique.
Le principal avantage de l'amplification Raman est sa capacité à fournir une amplification distribuée dans la fibre de transmission, ce qui augmente la longueur totale des travées entre l'amplificateur et de régénération des sites. La bande passante d'amplification des amplificateurs Raman est définie par les longueurs d'onde de pompe utilisés et ainsi d'amplification peuvent être fournis sur des régions plus larges, et différent, que peut-être possible avec d'autres types d'amplificateurs qui reposent sur des dopants et la conception du dispositif pour définir la «fenêtre» de l'amplification.
l'amplificateur de puissance est placée juste après le modulateur ou la diode d‘émission. Son rôle est d'amplifier le signal de l‘émetteur pour lui permettre d‘être transmis sur une longue distance.
Le préamplificateur est place juste avant le détecteur pour permettre au signal d'avoir une puissance suffisante pour être détecte dans de bonnes conditions. recevant un signal de très faible puissance et doit donc avoir un très faible facteur de bruit et être capable d'amplifier un signal de faible puissance
Cet amplificateur est place sur une ligne de transmission, il est destine a amplifier le signal après une certaine distance de propagation pour lui permettre de parcourir une autre distance.
L’amplification optique a marquer un pas très important dans les transmissions a haut débit sur des distance de plus en plus important. Les combinaisons des amplificateur RAMAN avec EDFA sont les plus utilisé grace au performance qu’il présente. Le marché des amplificateurs optiques un marché de 12M$ L’avenir des recherches dans ce domaine porte sur la réduction des bruits , ou tout simplement son élimination.
