Contribution à l'étude de la régénération optique dans les systèmes de transmission par solitons

Contribution to the study of optical regeneration in soliton-based transmission systems

• Auteur / Autrice : Olivier Leclerc
• Direction : Dan B. Ostrowsky
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nice
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Desurvire, Nicolas J. Doran, Thierry Georges, Odile Picon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Gallion, Hervé Lefèvre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage en longueur d'onde

Fibres optiques

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Sciences appliquées

Télécommunications et théorie de l'information

Transmission optique

Soliton optique

Transmission longue distance

Canal multiple

Résumé

Pour répondre à la demande de capacité dans les systèmes de télécommunications par fibres optiques, la technique du multiplexage en longueur d'onde (WDM) s'est récemment imposée de façon incontournable. Elle permet en effet une augmentation substantielle de la capacite totale des systèmes sans contraindre l'électronique des terminaux. Un des avantages principaux du codage par solitons par rapport au codage classique NRZ est la possibilité de transmettre sur de très longues distances des signaux WDM à des débits de ligne plus élevés (10-40 gbit/s) avec des espacements entre amplificateurs plus importants (60-200 km). Cependant, deux inconvénients lies aux distances de propagation importantes, i. E. La gigue de Gordon-Haus et la gigue de collisions, nécessitent de contrôler le signal optique dans les domaines fréquentiel et temporel. Une de ces techniques de contrôle est la régénération 3R basée sur la modulation synchrone (d'intensité et/ou de phase) en ligne associée au filtrage spectral du train de données. Son efficacité a été démontrée au travers de propagation sur des distances quasi-illimitées. L'objectif principal de cette thèse est d'explorer les performances ultimes autorisées par l'association de la régénération 3R et de la propagation multicanale (WDM). Nous proposons et étudions une nouvelle technique visant à régénérer simultanément des canaux WDM au sein d'un même modulateur placé périodiquement le long de la ligne. Deux transmissions à 220 gbit/s utilisant ce principe sont démontrées expérimentalement. Nous avons aussi porte nos efforts sur la définition et la réalisation d'un modulateur (Mach-Zehnder INP), ce qui représente une étape inévitable dans la préparation de l'évolution industrielle de la technique. Ce travail de thèse correspond aussi à la période exploratoire de l'approche novatrice de la régénération 3R soliton, d'où sa diversité expérimentale et théorique. Il représente une contribution importante à l'analyse des possibilités de la régénération par modulation synchrone dans des configurations de systèmes monocanaux et WDM à potentiel industriel. L'objectif ultime de notre étude est d'ouvrir la voie pour des démonstrations expérimentales d'envergure mettant rapidement en valeur l'approche régénération avec des composants industriels déjà pré-développés.

An unavoidable response to the demand for capacity in transoceanic transmission system is the technique of wavelength-division-multiplexing (WDM), which allows a substantial increase in the system’s overall capacity without constraints in terminal’s electronics bandwidth. One of the main advantage of soliton propagation over NRZ is the possibility to transmit WDM signals at higher line bit-rates such as 10, 20 or 40 Gbit/s with, in addition greater amplifie spacing (60-200 km). However, two main impairments of WDM soliton long-haul transmission, i. E. The Gordon-Haus and the collision-induced timing jitter, require some means of control in the frequency domain and/or in the time domain. Among these is soliton « 3R » regeneration based on in-line synchronous modulation (intensity or/and phase) and fixed narrowband spectral filtering of the data stream, which was demonstrated to enable propagation over unlimited distances. The main goal of this thesis work is to introduce the « 3R » regeneration functionality and take advantage of its benefits in WDM transmission systems. We propose and study a new technique to simultaneously regenerate WDM channels in one modulator periodically placed along the line. Two 2x20 Gbit/s transmissions have been demonstrated using the technique. We have also concentrated our efforts on the definition and the realization of a modulator witl all the required properties (InP Mach-Zehnder), which represents an unvoidable step for the future preparation of the industrial evolution of the technique. This work also corresponds to the exploratory period of this new approach, explaining its experimental and theoretical diversity. It represents to us an important contribution to the analysis of the potential of the optical regeneration based on synchronous IM/PM modulation in either single or multiple channel systems configurations. The ultimate goal of our study is to open the way for approach with already developed industrial components.