Mise en place expérimentale du système ADM

Figure V-11 (a) Distance maximale de propagation en fonction de la dispersion moyenne de la ligne : 10dB de pertes supplémentaires, P=14.15mW et compensation de la TOD en fin de période d’amplification (b) Idem mais au point optimum ADM et en fonction de la pente de dispersion moyenne de la ligne.

La tolérance du système ADM vis-à-vis de la pente de dispersion moyenne a été également étudiée et conduit aux résultats de la Figure V-11(b). La compensation de la pente totale de la ligne (1.28ps/nm²) est assurée par une fibre à dispersion nulle et de pente fortement négative placée juste avant l’amplificateur. Il apparaît alors clairement qu’une mauvaise compensation de la dispersion d’ordre 3 conduit rapidement à une chute brutale des performances du système, justifiant ainsi l’utilisation d’un module de compensation de la pente de dispersion dans la mise en œuvre expérimentale [87, 197, 210, 211].

V.2.5. Mise en place expérimentale du système ADM

V.2.5.1. Principe de la boucle à recirculation

Pour des raisons évidentes de logistique et de budget, il nous est impossible de reproduire en laboratoire un système de télécommunication par fibres optiques de type terrain. En effet, comme l’illustre la Figure V-12(a), un dispositif réel relaie des informations d’une ville à l’autre à travers un réseau de fibres optiques de plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de kilomètres, longueur de fibre et nombres d’instrument alors impossible à rassembler au sein d’un même laboratoire [7, 8, 98].

Afin de pallier ce problème, l’astuce est donc d’utiliser une boucle à recirculation d’impulsions [7, 8, 92, 96, 200]. Le principe général en est schématisé sur la Figure V-12(b). La boucle à recirculation représente en fait un tronçon, ou période d’amplification, d’une ligne réelle de transmission dans laquelle les impulsions sont réinjectées un certain nombre de fois afin de simuler la propagation des informations sur de grandes distances (plusieurs milliers de kilomètres). Un coupleur permet l’entrée, la sortie et la recirculation du signal au sein de la boucle, tandis qu’un jeu

d’acousto-(b)

(a)

optiques permet de synchroniser l’ensemble. Le premier acousto-optique, AO1, permet simplement de remplir la boucle. L’AO2 se ferme quand le début du train d’impulsions atteint la fin de la boucle et reste fermé tout au long de la propagation. Finalement, l’AO3 permet d’analyser le signal au sortir de la boucle à un nombre de tours précis et donc à une distance donnée.

Figure V-12 (a) Principe d’un système de télécommunication par fibres optiques de type terrain (b) Principe d’une boucle à recirculation, AO : acousto-optique.

V.2.5.2. Réglage des acousto-optiques

Comme nous l’avons vu au paragraphe précédent, l’ensemble du dispositif expérimental est synchronisé par un ensemble de 3 acousto-optiques commandés par un générateur HF de créneaux. La Figure V-13 illustre le principe de synchronisation de notre boucle à recirculation. La durée d’une procédure de propagation, T, qui se répète indéfiniment, est définie par le nombre de tours de boucle effectués n, multiplié par le temps de parcours des impulsions au sein de la boucle, Tb.

Au début de cette procédure, l’AO1 permet de remplir la boucle tout en gardant une marge, Tg, avant et après le train d’impulsions, ceci afin d’éviter le recouvrement du train sur lui-même. L’AO1 se ferme donc (en terme d’interrupteur) sur une durée égale à Tb-2Tg et s’ouvre dès cette étape de remplissage accomplie. Quant à l’AO2, il se ferme quand le début du train d’impulsions délivré par l’AO1 atteint la fin de la boucle et restera fermé tout au long de la propagation. L’AO2 se ferme donc avec un retard sur l’AO1 égal à Tb-Tg et sur une durée égale à (n-1)Tb. L’AO2 permet en fait, à chaque

(a)

nouvelle propagation, de nettoyer la boucle des éventuelles impulsions et du bruit optique restant prisonniers de celle-ci. Finalement, l’AO3 permet d’analyser le signal au sortir de la boucle à un nombre de tours donné. Il ne laisse passer les informations que sur une durée correspondant au temps de parcours de la boucle, Tb, et avec un retard déterminé par le nombre de tours à analyser, na, c’est-à-dire un retard égal à naTb. Le signal obtenu grâce à l’AO3 est ensuite moyenné à l’aide d’un boxcar dont la fenêtre temporelle est schématisée par Tbox sur la Figure V-13 puis visualisé sur un oscilloscope.

Figure V-13 Principe de synchronisation de la boucle à recirculation, Tb : temps de parcours au sein de la boucle, Tg : temps de garde, T : période de la propagation, n : nombre de tours de propagation et Tbox : fenêtre temporelle du boxcar.

Nous pouvons illustrer cette procédure de synchronisation par une application numérique correspondant à notre dispositif expérimental. Le temps de parcours au sein de la boucle à recirculation est obtenu en générant à l’aide de l’AO1, puis en l’injectant dans la boucle déployée, un créneau optique d’une durée de 10µs. Le créneau optique est alors visualisé en sortie de ligne grâce à un oscilloscope et une photodiode. Nous comparons finalement le signal électrique commandant l’AO1 et le signal lumineux issu de la boucle à recirculation pour en déduire le temps de parcours au sein de celle-ci.

Le temps de parcours de notre boucle à recirculation ayant été mesuré à 102.5µs, nous souhaitons synchroniser notre boucle afin d’analyser le 10ième tour d’une propagation qui en compte 11. En prenant un temps de garde de 0.2µs, il vient que les acousto-optiques doivent être commandés de la manière suivante :

Retard (µs) Durée (µs)

AO1 0 0 Tb-2Tg 102.1

AO2 Tb-Tg 102.3 (n-1)Tb 1025

D’un point de vue expérimental, la synchronisation de la boucle se fait de manière automatique grâce à un ordinateur. L’ensemble du dispositif, acousto-optiques comme autocorrélateur, est en fait commandé à distance par un programme développé sous Labview dont la façade est représentée sur la Figure V-14.

Figure V-14 Façade de l’application Labview commandant la boucle à recirculation.

V.2.5.3. Mise en place de la boucle à recirculation

Le dispositif expérimental initialement proposé afin de valider le modèle théorique, présenté dans la section précédente, est schématisé sur la Figure V-15.

La source à 160-GHz que nous souhaitons faire propager est générée à partir d’un battement sinusoïdal suivant la méthode de mélange à quatre ondes multiple décrite au paragraphe III.2 [9]. Le battement initial est obtenu par la superposition de deux ondes continues délivrées par deux diodes lasers centrées autour de 1550nm et séparées de 160-GHz. Une fois combinées grâce à un coupleur 50:50, le spectre des deux ondes est élargi à l’aide d’un modulateur de phase afin de s’affranchir de l’effet Brillouin au sein de la fibre de compression. Le battement ainsi modulé à 130-MHz est ensuite amplifié à 27.2dBm grâce à un amplificateur à fibre dopée Erbium et à maintien de polarisation puis injecté dans une fibre NZ-DSF de 1km de long possédant une dispersion anormale de D=1ps/km.nm. Après compression du battement initial dans la fibre NZ-DSF par mélange à quatre ondes multiple, le profil d’intensité des impulsions ainsi générées correspond à un train de gaussiennes de 1.27ps (duty cycle de 4.9), sans piédestal, non chirpées et ayant un taux d’extinction d’environ 20dB [9]. La qualité et les caractéristiques des impulsions générées font donc de notre dispositif expérimental une excellente source Télécom relativement propice à la propagation.

Figure V-15 Boucle à recirculation expérimentale. PM : maintien de polarisation, ATT : atténuateur variable, AO : acousto-optique et CP : contrôleur de polarisation.

La propagation de ces impulsions s’effectue ensuite dans les 8 motifs élémentaires de la configuration ADM optimale déterminée à la section V.2.4.2. Il s’agit de 8 motifs d’une longueur de 2km pour une dispersion moyenne de 0.0032ps/km.nm et composés de deux tronçons de fibre NZ-DSF Alcatel ayant les caractéristiques suivantes :

Fibre _(m)^L _(ps/km.nm) ^D _(ps/km.nm²)^S _(ps/km^PMD 1/2) (µm²) ^Aeff (dB/km) ^Pertes

NZ-DSF + 1059.3 1.64 0.07 0.1 59 0.20

NZ-DSF - 940.7 -1.84 0.09 0.1 55 0.22

D’autre part, un amplificateur à fibre dopée Erbium (EDFA 2, IPG 23dBm) ayant une figure de bruit de 5dB permet de compenser les pertes totales du système mesurées à 21dB. Un filtre optique gaussien, de largeur à mi-hauteur de 1.8THz et accordable en longueur d’onde, permet d’éliminer une partie du bruit optique généré par l’amplificateur tandis qu’un acousto-optique AO2 permet de nettoyer la boucle à recirculation avant chaque tir de propagation. Finalement, le signal est amplifié par un troisième amplificateur (EDFA 3) avant d’être analysé par un système d’autocorrélation à génération de second harmonique ou par un OSA.