Une introduction aux télécommunications optiques par la simulation de systèmes simples
E. Cassan * ¤ (IEF, Université Paris-Sud Orsay)
J3eA - Vol. 2 - 7 (2003).
DOI : 10.1051/bib-j3ea:2003007
Mis en ligne le 4 juin 2003.
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Résumé
Cet article présente une expérience menée à l'université Paris-Sud pour l'enseignement des télécommunications optiques au sein de la maîtrise EEA et du DESS Systèmes Électroniques d'Orsay. Un logiciel commercial (COMSIS), permettant une description fonctionnelle des chaînes de communication par fibre optique, est utilisé au cours de séances de TP sur cette thématique. Cette approche permet une étude globale des liaisons simples ou mutiplexées en longueur d'onde (WDM), en mettant l'accent sur les principales limitations introduites par les différents composants optiques (fibre, source laser, amplificateur optique, etc.). Chaque élément particulier est décrit par un ensemble de propriétés à fournir au logiciel et dont la connaissance nécessite, de la part des étudiants, une bonne assimilation du cours. L'utilisation du logiciel permet donc à ce titre d'insister sur des notions mal maîtrisées par les étudiants.
Mots-clés : télécommunications, fibre optique, diode laser, photodétecteur, amplificateur EDFA, facteur Q, taux d'erreur par bit.
© EDP Sciences, 2003.
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Niveau de connaissances requis. Notions sur la physique des SC et des composants, notions sur les modulations analogiques et numériques, cours sur les télécommunications par fibre optique.
Niveau des étudiants. Maîtrise EEA.
Plan de l'article
1. Contexte et objectifs
2. Télécommunications par fibre optique
- 2.1. Liaisons point à point mono-longueur d'onde
- 2.2. Composants d'émission/réception
- 2.3. Fibre optique
- 2.4. Amplificateurs optiques
- 2.5. Multiplexage temporel (TDM) et en longueur d'onde (WDM)
3. Apport de la simulation de systèmes simples
- 3.1. Outil de simulation
- 3.2. Étude d'une liaison point à point mono-longueur d'onde
- 3.2. Étude d'une liaison WDM
4. Conclusion
5. Annexes
- A. Historique des communications par fibre optique
- B. Caractéristiques statiques des diodes laser
- C. Caractéristiques dynamiques des diodes laser
-
- Utilisation des diodes laser pour les communications numériques
- Temps de retard et oscillations de relaxation
- Largeur spectrale
- Bruit d'intensité optique (Relative Intensity Noise ou RIN)
- D. Caractéristiques des photodétecteurs
-
E. Fibre optique
- Différents types de fibres optique
- Pertes de propagation de fibres optiques
- Dispersion intermodale
- Dispersion chromatique des fibres optiques monomodes
- F. Amplificateurs optiques EDFA
-
G. Multiplexage des signaux optiques
- Multiplexage TDM
- Multiplexage WDM
-
H. Étude d'une liaison point à point
- H.1. Caractéristiques des éléments de la liaison point à point
- H.2. Caractéristiques statiques de l'EDFA : exemple à partir du logiciel COMSIS (EXP1)
- H.3. Effet du débit binaire sur la forme des impulsions délivrées par la diode laser (EXP 2)
- H.4. Dispersion chromatique seule de la fibre optique (EXP 3)
- H.5. Effet de la puissance du signal optique et de la puissance du signal de pompe de l'EDFA sur les signaux de la liaison point à point mono-longueur d'onde (EXP 4)
- H.6. TEB et Facteur Q
- H.7. Diagramme de l'oeil de la liaison optique point à point
- H.8. Diagramme de l'oeil de la liaison optique point à point (EXP 5)
- I. Schéma de la liaison WDM étudiée
Références bibliographiques
* Eric Cassan 1, ancien élève de l'ENS de Cachan, a été reçu à l'agrégation de physique appliquée en 1995 et a obtenu le doctorat en sciences de l'université Paris-Sud en janvier 2000. Maître de conférences depuis septembre 2000, il enseigne dans les domaines des télécommunications optiques, de l'optique intégrée, de la physique des composants, et de l'électronique analogique, au niveau de la maîtrise EEA, des DESS Systèmes Electroniques et Réseaux et télécoms d'Orsay, du magistère en EEA (Université d'Orsay/ENS Cachan), et de la licence EEA d'Orsay.
Ses thèmes de recherche, développés à l'Institut d'Électronique Fondamentale d'Orsay (UMR CNRS 8622), sont centrés sur l'étude et la caractérisation de composants actifs (modulateurs de lumière, photodétecteurs) et passifs (microguides d'ondes, virages, diviseurs de faisceaux) d'optoélectronique intégrée dans la filière silicium. Les deux principaux champs d'application de ces thèmes de recherche concernent d'une part l'introduction d'interconnexions optiques au sein des circuits intégrés microélectroniques CMOS, et d'autre part la mise au point de composants silicium bas coût pour les télécommunications optiques.
¤ e-mail : [email protected]
1 Université Paris-Sud Orsay, Institut d'Électronique Fondamentale, UMR CNRS 8622, Bâtiment 220, F-91405 Orsay Cedex, France.
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