4.2 Extraction de la covariance des distorsions non-lin´ eaires par exc` es
4.2.2 D´ e-corr´ elation des canaux
. (4.5)
Comme nous l’avons vu pr´ec´edemment, la variance des distorsions non-lin´eaires montre une d´ependance ´evidente avec la dispersion cumul´ee du signal. En outre, les simulations faites dans la section 4.1 ont montr´e l’int´erˆet d’´etudier la covariance en fonction de la dispersion cumul´ee du signal en entr´ee de chaque tron¸con. Pour faire varier la dispersion cumul´ee du signal `a l’entr´ee du premier tron¸con, je vais ´emuler la dispersion cumul´ee de la mˆeme mani`ere que dans le chapitre 3, c’est-`a-dire en distordant le signal num´erique `a l’aide des DACs du transmetteur. Pour le second tron¸con, je ne peux changer la dispersion cumul´ee du signal uniquement `a l’aide de fibre optique. La plage de dispersion cumul´ee accessible sera donc beaucoup plus limit´ee. Cependant, et comme les simulations du 4.1 le sugg`erent, la covariance d´epend principalement de la diff´erence de dispersion cumul´ee entre deux tron¸cons [90]. On peut se rappeler que la covariance des distorsions non-lin´eaires entre les tron¸cons d’un syst`eme non-g´er´e en dispersion, dispersion unmanaged (DU) est n´egligeable. Or la diff´erence de dispersion entre deux tron¸cons d’un lien DU est toujours sup´erieure ou ´egale `a la dispersion cumul´ee d’un tron¸con. C’est pourquoi, une variation de plus ou moins la dispersion d’un tron¸con sera suffisante pour explorer les valeurs de covariance [90]. Cette plage de dispersion est tout `a fait accessible avec des fibres `a dispersion positive (SMF par exemple) ou n´egative (DCF par exemple).
4.2.2 D´e-corr´elation des canaux
Dans ce chapitre, un effort suppl´ementaire de d´e-corr´elation des canaux entre eux a ´et´e r´ealis´e pour limiter au maximum les artefacts provenant du transmetteur sur la mesure de la covariance. J’ai cr´e´e, avec le mat´eriel disponible, quatre jeux de canaux ind´ependants. Dans la tr`es grande majorit´e des papiers exp´erimentaux
sur des ´etudes standards, ils ne consid`erent que deux jeux de canaux. C’est-` a-dire que chacun des canaux est entour´e par deux canaux ayant exactement la mˆeme modulation qui est donc synchrone. Une telle configuration n’a que peu d’influence sur les mesures d`es lors que les syst`emes ´etudi´es poss`edent de grandes dispersions. En revanche, dans la situation du r´egime de corr´elation qui nous int´eresse, il est important de d´e-corr´eler les canaux pour repr´esenter au mieux des situations r´eelles, mais aussi pour minimiser tout effet de corr´elation qui serait dˆu `a des corr´elations avec la s´equence des canaux voisins. Ainsi dans l’exp´erience deux canaux adjacents n’auront pas la mˆeme s´equence et le deuxi`eme voisin, quel que soit le canal, aura la mˆeme s´equence mais d´ecal´ee temporellement d’environ un quart ou un huiti`eme de s´equence `a l’aide de fibre. Du point de vue de la polarisation, seulement les canaux modulo quatre auront un ´etat de polarisation similaire avec le canal consid´er´e. Pour finir, le canal central de mesure sera lui totalement ind´ependant, en terme de s´equences et de polarisation, des canaux de bourrages. #! #(&! $ )!( )& '* ' &' % &' $ )!( )& '* ' &' "% &' $ )!( )& '* &$) !! )& %$!& '( $# % (& ' #)* ")!( )&' %$!& '( $# " " +" +"
Figure 4.3: Sch´ema exp´erimental de g´en´eration du peigne de canaux et le spectre de l’ensemble des canaux.
Le sch´ema exp´erimental de la g´en´eration des canaux est repr´esent´e figure 4.3. Les vingt canaux de bourrage sont tous g´en´er´es `a partir de lasers `a r´etroaction distribu´ee, distributed feedback (DFB) polaris´es lin´eairement et les canaux pairs, respectivement les canaux impairs, espac´es de 100 GHz chacun sont multiplex´es entre eux en maintenant la polarisation. Les canaux pairs et impairs alimentent chacun un modulateur de type Mach Zehnder QPSK `a une seule polarisation. Les canaux pairs et impairs sont modul´es s´epar´ement `a partir de deux s´equences pseudo-al´eatoires quaternaires, pseudo-random quaternary sequences (PRQSs) diff´erentes et non corr´el´ees [99]. Le multiplexage en polarisation est r´ealis´e `a l’aide d’un syst`eme d’´emulation qui s´epare en deux le signal mono-polarisation, d´ecale temporellement un bras par rapport `a l’autre, puis couple les deux signaux orthogonalement l’un par rapport `a l’autre. Ensuite, les deux peignes sur une grille de 100 GHz chacun sont amplifi´es, dupliqu´es et l’une des copies est d´ecal´ee
temporellement d’un quart de s´equence pour les pairs et d’un huiti`eme pour les impairs. Nous obtenons un jeu de quatre canaux ind´ependants, et non-corr´el´es par paires comme repr´esent´e sur le spectre de la figure 4.3 dont l’espacement entre canaux est de 50 GHz.
Le canal central de test, quant-`a-lui, est g´en´er´e `a partir d’un laser accordable `
a cavit´e externe, de longueur d’onde 1545.32 nm (194000 GHz), qui est modul´e s´epar´ement par un modulateur `a diversit´e de polarisation. Sur chaque polarisation du canal de test, une s´equence PRQS diff´erente et ´egalement diff´erente des canaux de bourrage est cod´ee sur la porteuse. Le canal de test passe ensuite par un amplificateur et un interrupteur optique pilotable pour couper le canal lors de la mesure de l’OSNR.
A pr´esent, les cinq lignes de canaux sont envoy´ees vers un WSS pour multiplexer l’ensemble des canaux suivant le sch´ema de la figure 4.3 et ainsi obtenir un peigne non-corr´el´e jusqu’au quatri`eme voisin. Le multiplex est amplifi´e `a nouveau et passe dans un brouilleur de polarisation qui permet d’´emuler les variations lentes de polarisation d’un syst`eme r´eel install´e sur le terrain.
4.2.3 Sch´ema exp´erimental
Maintenant que la partie g´en´eration des canaux a ´et´e modifi´ee en cons´equence pour ´eviter toute corr´elation entre les canaux voisins, je vais pouvoir proc´eder `a la mesure de la covariance. Je vais effectuer la mesure de la covariance des distorsions non-lin´eaires entre deux tron¸cons identiques de 100 km de fibre LEAF. Les 21 canaux espac´es de 50 GHz sont modul´es `a 100 Gbit/s, de format PDM-QPSK `
a 32.48 GBd avec un filtre de mise en forme RRC de roll-off 0.4 pour ´eviter la diaphonie. Pour commencer, je proc`ede `a la calibration de la variance non-lin´eaire pour chacun des tron¸cons s´epar´ement en suivant la proc´edure d´ecrite au chapitre 3. J’obtiens donc la mesure du coefficient non-lin´eaire en fonction de la dispersion, dans notre cas on peut se r´ef´erer `a la figure 3.23 de la section 3.4.3 pour les deux tron¸cons, qui a ´et´e r´ealis´ee pour les besoins de cette exp´erience.
Pour mesurer la variance totale des distorsions non-lin´eaires des deux tron¸cons, le multiplexe de 21 canaux est envoy´e dans un premier tron¸con de 100 km de fibre LEAF, comme on peut le voir sur la figure 4.4. Le signal est ensuite amplifi´e `a l’aide d’un EDFA `a double ´etages. Entre les deux ´etages de l’EDFA, un module `
a compensation de dispersion variable, tunable dispersion compensating module (TDCM) y est ins´er´e. Il est bas´e sur des commutateurs optiques et des morceaux
Figure 4.4: Sch´ema exp´erimental de la mesure de la variance des distorsions non-lin´eaires sur deux tron¸cons.
de fibre DCF de diff´erentes longueurs, permettant de compenser de 0 `a 675 ps/nm par pas de 45 ps/nm. On n´egligera les non-lin´earit´es g´en´er´ees dans les DCFs car la longueur des fibres est bien plus courte (inf´erieure `a 7 km) que les tron¸cons, et la puissance inject´ee dans les DCFs est au minimum 6 dB plus faible que dans les tron¸cons. Apr`es une compensation partielle de la dispersion, le signal est amplifi´e par le second ´etage de l’EDFA pour ˆetre inject´e dans le second tron¸con de 100 km de fibre LEAF. A la r´eception, le signal est amplifi´e, puis filtr´e pour isoler le canal de mesure et envoy´e vers le mixeur coh´erent. L’oscilloscope, faisant office d’ADCs, dispose d’une bande passante de 20 GHz `a -3 dB et d’une fr´equence d’´echantillonnage de 40 GS/s. Des traces de 100μs sont enregistr´ees et conditionn´ees sur des serveurs de calculs pour y accomplir les ´etapes de traitement du signal.
La dispersion cumul´ee du signal en entr´ee du premier tron¸con, C1, n’est d´etermin´ee que par l’´emulation de la dispersion par le transmetteur CT x. A l’entr´ee du second tron¸con la dispersion, C2, est d´etermin´ee par la somme de la dispersion ´emul´ee par le transmetteur CT x, de la dispersion du premier tron¸con L× DLEAF (L longueur du tron¸con et DLEAF la dispersion locale de la fibre LEAF) et celle du module de compensation de dispersion CT DCM. Ainsi on obtient pour les dispersions :
C1 = CT x
C2 = CT x+ L× DLEAF + CT DCM
Ctotal = CT x+ 2× L × DLEAF + CT DCM. (4.6)
Or il a ´et´e montr´e par simulation que la covariance d´epend principalement de la diff´erence de dispersion cumul´ee en entr´ee des deux tron¸cons [90], donc de C2 − C1 = L× DLEAF + CT DCM. De plus, pour une diff´erence de dispersion sup´erieure
`
a la dispersion d’un tron¸con de fibre, ici environ 400 ps/nm, la covariance devient n´egligeable. Avec le TDCM disponible, la plage de diff´erence de dispersion entre les deux tron¸cons est donc de -275 ps/nm `a +400 ps/nm de dispersion (+400 ps/nm ´
etant un lien DU et 0 ps/nm un lien totalement compens´e en dispersion).
La puissance optique du signal en entr´ee de chacun des tron¸cons sera identique. Elle sera fix´ee par la puissance maximale atteignable par les amplificateurs, de fa¸con `a obtenir la meilleure pr´ecision possible sur l’estimation de la covariance, c’est-`a-dire 20 dBm total, i.e. 6.8 dBm par canal. On pourra se r´ef´erer `a la section 3.2 pour le calcul de pr´ecision.