Psig PASE 0.1nm
= 10 · log10 Pmax− PminBmax
Bmin
Pmin(0.1 nm)B in GHz
min
!
(A.4)
On fait ainsi apparaˆıtre un terme de conversion de la r´esolution de mesure de l’OSA dans une bande de 0.1 nm pour le bruit d’ASE dans le but d’obtenir l’OSNR dans 0.1 nm. Dans le cas o`u le bruit d’ASE est mesur´e directement avec une r´esolution de 0.1 nm, l’expression se simplifie pour devenir :
(OSN R0.1 nm)dB = 10 · log10 Pmax− Pmin Bmax
(0.1 nm)in GHz Pmin ! = 10 · log10 Pmax Pmin − Bmax (0.1 nm)in GHz (A.5)
Les mesures pr´ec´edentes pr´esupposent que le niveau de bruit d’ASE est parfaite-ment plat et accessible. Il se peut que dans certain cas les EDFAs n’ont pas un gain tout `a fait plat et donc par cons´equence un bruit d’ASE “inclin´e”, dont d´ependant de la longueur d’onde. Egalement, dans le cas d’une transmission multiplex´ee en longueur d’onde, wavelength-division multiplexing (WDM) les canaux peuvent ˆ
etre si denses qu’il est impossible d’observer le niveau d’ASE. Nous verrons dans les sections suivantes comment mesurer l’OSNR dans certains cas pratiques en laboratoire et les erreurs potentielles. Enfin, quelques propositions de mesure de l’OSNR sur un lien WDM commercial seront donn´ees.
A.3 Mesure d’un OSNR en laboratoire
A.3.1 Cas d’un unique canal
Dans le cas d’une transmission mono-canal, la mesure de l’OSNR est relativement simple. Il suffit d’appliquer la proc´edure pr´ec´edente. On mesure Pmax la puissance du signal et du bruit d’ASE avec une r´esolution optique suffisamment grande. On peut noter que si la r´esolution est suffisante on observe l’apparition d’un plancher au sommet du canal `a Pmax. Pour mesurer la puissance du bruit d’ASE dans le
Longueur d’onde [nm] 1545 1544 1544 Puissance [dBm] Longueur d’onde [nm] 1545 1544 1544 Puissance [dBm] Pmax Pmin
Signal + bruit d’ASE
Bruit d’ASE Bruit d’ASE
Figure A.2: Spectres d’un signal mono-canal. A gauche, le signal est mesur´e avec une r´esolution infiniment petite, seule une int´egration permettra d’obtenir l’OSNR. A droite, la r´esolution de mesure du spectre est sup´erieure `a la bande du signal (observation d’une saturation de la puissance), et permet de mesurer directement l’OSNR. On rel`eve la puissancePmaxdirectement et on moyenne les deux valeurs Pmin obtenue. A l’aide du calcul pr´ec´edent on en d´eduit l’OSNR.
cas d’une transmission mono-canal, il est possible de prendre n’importe quelle r´esolution. Cependant la sensibilit´e de la mesure sera meilleure avec une grande r´esolution, en particulier si le niveau d’ASE est tr`es faible (pour les grands OSNR). Pour ´eviter tout probl`eme potentiel li´e `a l’inclinaison du bruit d’ASE, deux mesures du bruit seront prises de part et d’autre du canal et on prendra la moyenne des deux mesures. Le seul point de vigilance est de prendre les mesures de l’ASE suffisamment loin du canal pour ne pas int´egrer une partie de la puissance signal dans la mesure du bruit. Par exemple, pour une r´esolution de mesure de 0.2 nm et un signal de 50 GHz de large (≈ 0.4 nm de largeur total) la mesure du bruit
ne devra pas se faire `a moins de 0.3 nm du centre du canal (0.4/2 + 0.2/2 = 0.3 nm et non 0.4/2 = 0.2 nm en omettant la r´esolution de mesure). On prendra typiquement autour de 0.5-0.8 nm, en fonction de la r´esolution de mesure. Il ne faut ´
egalement pas d´epasser les 2 nm pour consid´erer le bruit d’ASE toujours plat. On peut noter que dans le cas d’une transmission mono-canal cette technique est non invasive (sans interruption de trafic) et permet d’ˆetre effectu´ee sur des syst`emes commerciaux.
A.3.2 Techniques de mesure dans un cas multiplex´e en
longueur d’onde (WDM)
Contrairement au mono-canal, les techniques pr´esent´ees ci-dessous ne peuvent ˆ
Elles n´ecessitent l’extinction d’un ou plusieurs canaux pour laisser apparaˆıtre le niveau de bruit pendant la mesure. Il est effectivement totalement inenvisageable d’interrompre le trafic sur des liens commerciaux pour une mesure d’OSNR.
Je vais pr´esenter ici deux techniques que j’ai utilis´ees et impl´ement´ees sur la plateforme de mesure pendant ma th`ese. La premi`ere technique n´ecessite des canaux suppl´ementaires et permet de prendre en compte l’inclinaison du bruit d’ASE, alors que la seconde n´ecessite un interrupteur optique et ´eventuellement un canal suppl´ementaire mais ne permet pas de prendre en compte l’inclinaison du bruit d’ASE et dispose d’une plus faible sensibilit´e de mesure.
Longueur d’onde [nm]
Puissance [dBm]
Longueur d’onde [nm]
Puissance [dBm]
Signal + bruit d’ASE
Bruit d’ASE
Figure A.3: Spectres d’une transmission de plusieurs canaux. En haut, la puissancePmaxdu signal et du bruit y est mesur´ee en int´egrant le canal dans sa totalit´e avec une r´esolution assez faible pour ´eviter les effets de bord. En bas, la puissance Pmin du bruit y est ´evalu´ee en prenant la moyenne des deux mesures
effectu´ees `a droite et `a gauche du signal.
Extinction des canaux adjacents La premi`ere des deux techniques consiste `a
venir ´eteindre `a l’´emission 1 `a 3 canaux adjacents situ´es de part et d’autre du canal de mesure pour laisser apparaˆıtre le bruit d’ASE. Cependant pour ´eviter un changement de la puissance totale par la modification du nombre de canaux, il est essentiel d’en allumer d’autres pour compenser ceux ´eteints. Par exemple, pour la mesure de l’OSNR du canal central d’une transmission de 7 canaux, illustr´e sur la figure A.3, on ´eteint un canal de chaque cˆot´e
du 4`eme canal pour en allumer un avant le premier canal et un apr`es le dernier. On conserve ainsi un total de 7 canaux pendant toute la mesure. Ceci permet de garantir que la puissance totale du signal soit conserv´ee et que les amplificateurs ne changent pas de r´egime de fonctionnement pendant la mesure de l’OSNR. Pour la mesure du signal, la r´esolution doit ˆetre suffisante pour mesurer le signal totalement mais pas trop importante pour ne pas int´egrer les canaux voisins. La mesure du bruit devra se faire au milieu des deux bandes d’ASE avec une r´esolution la plus grande possible sans int´egrer le canal central ou les canaux adjacents et prendre la moyenne des deux mesures.
L’avantage de cette technique est qu’il est possible d’´eteindre plusieurs canaux pour mesurer le bruit d’ASE avec une bonne sensibilit´e li´ee `a l’utilisation d’une r´esolution plus importante que dans la m´ethode pr´esent´ee ensuite. Cependant, il est n´ecessaire d’avoir un certain nombre de canaux suppl´ementaires disponibles et de les ajuster en puissance pour compenser parfaitement la puissance des canaux adjacents ´eteints. De plus, il n’est pas possible d’utiliser cette technique dans le cas d’une transmission o`u tous les canaux sont allum´es. C’est pourquoi, elle est principalement utilis´ee pour des transmissions comportant typiquement de 3 `a 70 canaux.
Extinction du canal central Cette technique est utilis´ee principalement pour les syst`emes totalement charg´es (80 canaux), o`u il n’est pas possible d’ajouter des canaux suppl´ementaires. Pour la mesure du signal et du bruit nous allons utiliser une r´esolution beaucoup plus petite, pour ne pas int´egrer la puissance des canaux adjacents, typiquement 0.1 nm. Comme la r´esolution sera potentiellement inf´erieure `a la bande du signal, il est indispensable d’int´egrer la trace obtenue sur toute la bande du signal. Pour la mesure du bruit nous allons ´eteindre seulement le canal en question pour acc´eder au bruit, comme on peut le voir sur la figure A.4. La variation de puissance `
a 80 canaux en ´eteignant un seul canal est n´egligeable (environ 0.05 dB). La mesure du bruit d’ASE ne pourra se faire qu’en un point, au centre du canal avec une r´esolution relativement faible, pour ne pas int´egrer les canaux adjacents.
Cette technique permet de mesurer l’OSNR sur un syst`eme totalement charg´e en canaux, mais poss`ede une mauvaise sensibilit´e sur la mesure du bruit d’ASE, limit´ee par la r´esolution de mesure d´etermin´ee par l’occupation spectral du canal de mesure.
Longueur d’onde [nm]
Puissance [dBm]
Longueur d’onde [nm]
Puissance [dBm]
Signal + bruit d’ASE
Bruit d’ASE
Figure A.4: Morceaux de spectre d’une transmission de 80 canaux, autour du canal de mesure. En haut, la puissancePmax du signal plus du bruit est mesur´ee en int´egrant le canal dans sa totalit´e avec un r´esolution faible pour ´eviter les effets de bord. En bas, la puissancePmin du bruit est ´evalu´ee dans la bande du
canal ´eteint, de mˆeme avec une faible r´esolution.
Avec l’augmentation de l’occupation spectrale, par l’accroissement du nombre de canaux ou de la fr´equence de modulation, il devient de plus en plus complexe de mesurer de fa¸con rigoureuse et pr´ecise l’OSNR d’une transmission optique. De plus, comme nous allons le voir maintenant, il y a des situations d´elicates, dans lesquelles la mesure de l’OSNR peut s’av´erer ˆetre totalement aberrante.