Modélisation des systèmes de communications optiques a haut débit (10 gb/s)

Modeling of high speed (10gb/s) optical fiber tranmission systems

• Auteur / Autrice : Roeland Johannes Nuyts
• Direction : Philippe Gallion
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Résumé

Cette thèse présente des résultats théoriques et expérimentaux concernant l'influence de l'effet kerr non-linéaire, de la dispersion chromatique et de l'atténuation des fibres optiques sur les performances des systèmes de communications optiques a haut débit (10gb/s) utilisant des impulsions nrz (non-retour a zéro). Apres un premier chapitre d'introduction, le deuxième chapitre présent des résultats relatifs à la compensation de la dispersion chromatique par des fibres a dispersion négatives (dcfs, dispersion compensation fibres) dans un système de transmission sans répéteur fonctionnant à 10gb/s. Une description complète des performances du système comprenant l'auto-modulation de phase non-linéaire (spm, self-phase modulation) dans les fibres de transmission et les fibres de compensation est présentée. La compensation optimale de dispersion d'une fibre monomode standard (smf, single mode fiber) de 120 km est analysée en utilisant une nouvelle méthode de présentation de la marge du diagramme de l'œil (eye position méthode). Cette méthode présente les performances du système plus clairement que la méthode conventionnelle de l'ouverture du diagramme de l'œil. Il est démontré que les meilleures performances du système sont obtenues lorsque la dispersion est compensée en extrémité de ligne, avant le récepteur. En général, la dispersion de la fibre de transmission doit être partiellement compensée avant de prendre en compte l'effet de l'auto-modulation de phase dans la fibre compensation. Cet effet peut être utilise pour améliorer les performances du système, c'est-à-dire de réduire le taux de compensation nécessaire pour un taux de l'interférence entre-symboles (isi inter symbol interference) donne. Cela conduit à une amélioration des performances du système. Le troisième chapitre décrit les résultats théoriques et expérimentaux relatifs à la compensation de dispersion optimale d'un système de transmission utilisant des fibres standards et des répéteurs fonctionnant à 10gb/s. Dans le cas d'une liaison de deux et trois tronçons de fibre de transmission (240 km et 360 km, respectivement), il est préférable de surcompenser au premier tronçon car le signal général présente ainsi une faible sensibilité aux non-linéarités dont il résulte une marge de diagramme de l'œil au niveau de récepteur plus grande. Il est montre qu'une marge de diagramme de l'œil acceptable (et même plus faible que dans le cas précèdent) peut être obtenue lorsque la compensation de dispersion de chaque répéteur est identique, ce qui est intéressant d'un point de vue pratique. La non-réciprocité des effets non-linéaires de la fibre est aussi démontrée. Le quatrième chapitre présent des résultats théoriques sur l'influence du débit binaire et de la bande passante du récepteur sur la marge du diagramme de l'œil pour un système de transmission a 10gb/s utilisant des impulsions nrz (non-retour a zéro). Pour séparer les influences du circuit électrique, des non-linéarités, de la dispersion de la fibre de transmission, et des bruits dus à l'émission spontanée amplifiée des amplificateurs dopes a erbium (edfas, erbium doped fiber amplifier) et enfin, la marge du diagramme de l'œil électrique est calculée dans les trois cas suivants : 1) absence de fibre de transmission (back-to-back), 2) un système de transmission de 120 km de long, et enfin 3) pour un système de transmission transocéanique, 4140 km de long, employant 61 amplificateurs. Les résultats montrent que (dans ces cas) la bande passante optimale du récepteur est égale au débit binaire (10ghz).