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EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE SOMMAIRE SOMMAI

EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE SOMMAIRE SOMMAIRE……………………………………………………………………1 LISTE DES FIGURES…………………………………………………………2 LISTE DES TABLEAUX……………………………………………………...3 LISTE DES ABREVIATION………………………………………………….4 INTRDUCTION GENERALE………………………………………………...5 CHAPITRE 1 : ETUDE DE LA FIBRE OPTIQUE 7 1.1 DEFINITION ET PRINCIPE DE TRANSMISSION DE LA FIBRE 7 1.1.1 Définition…………………………………………………………………………..7 a. Composition……………………………………………………………………...7 b. Caractéristiques de la fibre……………………………………………………….8 1.2 TYPES DE FIBRES 9 a. Fibre monomode…………………………………………………………………9 b. Fibre multimode………………………………………………………………10 CHAPITRE 2 : ANALYSE D’UNE LIGNE DE TRANSMISSION 12 2.1 DIFFERENT EFFETS SUR LA TRANSMISSION12 2.1.1 Effets linéaires…………………………………………………………………12 2.1.1.1 Atténuation………………………………………………………………12 2.1.1.2 Dispersion……………………………………………………………….13 2.1.1.3 Dispersion modale………………………………………………………13 2.1.1.4 Dispersion chromatique…………………………………………………13 2.1.2 Effets non linéaires……………………………………………………………..15 2.1.2.1 Effet Kerr……………………………………………………………….15 2.1.2.2 Effet Raman et Brillouin……………………………………………….15 2.2 COMMENT COMPENSER L’EFFET DE DISPERSION ?......................................15 2.3 COMMENT COMPENSER L’EFFET DE DISPERSION INTERMODALE ?.......17 CHAPITRE 3 : AMPLIFICATION DU SIGNAL………………………………19 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE 1 EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE 3.1 BUT DES AMPLIFICATEURS OPTIQUES………………………………………..19 3.1.1 Description et mécanisme d’amplification des amplificateurs optiques : Interaction lumière-matière………………………………………………………………….20 3.2 AMPLIFICATEUR OPTIQUE…………………………………………………….23 3.2.1 Caractéristique d’un amplificateur……………………………………………23 3.3 BANDE PASSANTE………………………………………………………………25 3.4 TYPES D’AMPLIFICATEURS…………………………………………………...25 3.4.1 Amplificateur optique LASER ou à fibre dopée (DFA)………………………25 3.4.2 Amplificateur optique semi-conducteur……………………………………...27 3.4.3 Amplificateur de Raman……………………………………………………...29 3.4.4 Amplificateur paramétrique optique………………………………………….31 3.4.5 Amplificateur Booster………………………………………………………..32 3.4.6 Amplificateur de ligne………………………………………………………..33 3.4.7 Préamplificateur………………………………………………………………33 CONCLUSION………………………………………………………………35 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE 2 EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE LISTES DES FIGURES Figures Noms Pages 1.1 Composition physique de la fibre optique 8 1.2 Propagation de la lumière dans les trois fibres 10 2.1 Effet de l’atténuation 12 2.2 Différentes pertes dans la fibre 13 2.3 Pertes de propagation dans la fibre standard 13 2.4 Effet de la dispersion 13 3.1 Interaction lumière-matière 20 3.2 Interaction lumière-matière 21 3.3 Interaction lumière-matière 22 3.4 Amplification d’une onde progressive dans un amplificateur optique 23 3.5 Variation de la puissance de sortie et du gain en fonction de la puissance d’entrée 24 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE 3 EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE LISTE DES TABLEAUX Tableaux Noms Pages 1.1 Comparaison des trois fibres 11 3.1 Comparaison des amplificateurs 31 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE 4 EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE LISTE DES ABREVIATIONS Lettres Acronymes Abréviations D DFA Doped Fiber Amplifier E EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier G GAP Global Access Project I ISO International Organization for Standardization O ON Ouverture Numérique OSI Open Systems Interconnection P PMD Dispersion Modale de Polarisation S SOA Service Oriented Architecture W WDM Wavelength Division Multiplex SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE 5 EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE INTRODUCTION GENERALE Il n’y a pas si longtemps, lorsque les systèmes numériques les plus rapides transmettaient l’information a un débit de 270Mbits/s, le câble coaxial était parfait pour remplir son rôle de support de transmission, un besoin d’un débit de transmission d’information plus élevé est apparu, et une alternative au câble coaxial était à trouver :pertes trop élevés, courtes distances de propagation, performances limités. La fibre optique remplit très bien ce rôle de support de transmission. Son utilisation est désormais courante dans les réseaux de télécommunications, plus précisément dans les systèmes de communication optique. Comme dans tous systèmes de communication, dans le système de communication optique il est question de transmettre de l’information de l’émetteur vers un récepteur à travers un support de transmission qui est la fibre optique, en vue d’une bonne qualité de service et de prévoir si la liaison optique va fonctionner, il sera question pour nous tout au long de ce travail d’évaluer le gain dans la fibre optique grâce au bilan de liaison. 6 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE CHAPITRE 1 : ETUDE DE LA FIBRE OPTIQUE 1.1 DEFINITION ET PRINCIPE DE TRANSMISSION DE LA LUMIERE 1.1.1 Définition Les supports de transmissions filaires (fibre optique, câble coaxial et câble en paire torsadée) font tous partie de la couche 1 du modèle OSI (Open System Interconnexion Model). Ce modèle est défini par l'International Standard Organisation (ISO) et il contient 7 niveaux différents (aussi appelés "couches"). La couche 1, détermine les caractéristiques des matériels utilisés pour relier physiquement les équipements d'un réseau. La fibre optique est un support de transmission très utilisé dans les réseaux de grandes tailles. Le principe de la fibre optique est d'acheminer des informations en envoyant des signaux lumineux dans un conducteur central. Dans cette partie, nous vous présenterons la composition de la fibre optique, les types de fibres et ces composants. a. Composition de la fibre La fibre optique est un guide d’onde cylindrique et diélectrique, composée d’un cœur, entourée d’une gaine et recouvert d’un revêtement de protection. La première couche cylindrique appelée cœur et composée de silice (matériaux fragile qui ne possède presque pas de déformation élastique) constitue le métier même de la fibre optique. C’est dans le cœur de la fibre que la lumière circule. La seconde couche nommée gaine optique est un manchon cylindrique de silice, entourant le cœur et participant lui aussi à la propagation de la lumière. Elle permet aux données de circuler sur toute la longueur de la fibre. Le revêtement de protection quant à lui protège la gaine optique et évite les interférences lumineuses qui pourraient être causés par une onde extérieure au circuit. Ces différentes couches (superposées) induisent le comportement même de la propagation lumineuse que nous détaillons dans le schéma suivant : 7 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE Figure 1.1 composition physique de la fibre optique b. Caractéristiques de la fibre Les principaux paramètres qui caractérisent les fibres optiques utilisées pour les transmissions sont les suivants : L’ouverture numérique On définit l’ouverture numérique (ON) comme étant une grandeur qui permet de définir l’angle d’incidence maximale d’injection d’un signal lumineux dans une fibre optique. Au-delà de cette valeur la lumière ne pourra s’introduire au sein de la fibre. Elle a pour expression : ON=sinƟmax =√ n1 2 – n2 2 =√ (n1 + n2) * (n1 - n2) ON =√ 2*n*∆n avec ∆n= n1 - n2 L’atténuation L’atténuation caractérise l’affaiblissement du signal au cours de la propagation. Soient Po et Pl les puissances à l’entrée et à la sortie d’une fibre de longueur L. L’atténuation linéaire se traduit alors par une décroissance exponentielle de la puissance en fonction de la longueur de fibre : Pl=Poе –αL où α est le coefficient d’atténuation linéaire. Le principal atout des fibres optiques est une atténuation extrêmement faible. L’atténuation va varier suivant la longueur d’onde. 8 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE La dispersion Le phénomène de dispersion se traduit par un élargissement des impulsions au cours de la propagation. Une dispersion importante peut augmenter le taux d’erreur au niveau du récepteur, donc une limitation de la bande passante. Elle dépend de la dispersion intermodale, celle du matériau et de la dispersion du guide, ces deux dernières constituent la dispersion chromatique (pour les fibres monomodes). Dispersion modale de polarisation (PMD) La dispersion modale de polarisation (PMD) est exprimée en Ps/km½ et caractérise l'étalement du signal. Ce phénomène est dû à des défauts dans la géométrie des fibres optiques qui entraînent une différence de vitesse de groupe entre les modes se propageant sur différents axes de polarisation de la fibre optique. Dispersion chromatique La dispersion chromatique, correspondant aux variations de temps de propagation des diverses longueurs d'onde. 1.2 TYPES DE FIBRE Deux types de fibres optiques aux caractéristiques et fonctionnalités différentes se distinguent :  Les fibres multimodes : ce sont les premières à avoir été découvertes et mises en place. Comme leur nom l'indique, ces fibres peuvent transporter plusieurs modes, c'est à dire que des propagations différentes (plusieurs trajets lumineux différents) sont possibles au cœur de la fibre.  Les fibres monomodes quant à elles n'acceptent qu'un mode de propagation (c'est à dire un unique trajet lumineux). Ces fibres sont technologiquement plus évoluées car elles nécessitent un cœur très fin (< 10 μm) et sont donc plus « récentes ». a) F ibre multimode On trouve deux grandes catégories de fibres multimodes : la fibre multimode à saut d’indice et la fibre multimode à gradient d’indice. Les fibres multimodes à saut d’indice : elles utilisent les principes basiques de l'optiques géométriques : la réfraction à angle limite en jouant sur le saut d'indice (la différence d'indice entre le cœur nc et la gaine optique ng). 9 SYSTEME DE COMMUNICATION OPTIQUE EVALUATION DES GAINS DANS LES SYSTEMES DE COMMUNICATION OPTIQUE Les fibres multimodes à gradient d’indice : elles utilisent un cœur de silice plus fin dans lequel l'indice de réfraction varie de manière continue (alors que dans la fibre multimode à saut d'indice, l'indice de réfraction est constant). B) Fibre monomode Les fibres monomodes quant à elles n'acceptent qu'un mode de propagation : le trajet axial rectiligne. La fibre monomode possède un cœur beaucoup plus fin < 10 μm, ce qui la rend plus chère car technologiquement plus difficile à produire. Ce n'est cette fois ci pas sur l'indice de réfraction que repose la propagation mais sur la finesse du cœur de silice. Propagation de uploads/Management/ evaluation-des-gains-dans-les-systemes-de-communication-optique.pdf