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République algérienne démocratique et populaire Enseignement de l’éducation sup

République algérienne démocratique et populaire Enseignement de l’éducation supérieur Et de recherche scientifique Université de Béchar Faculté : science et technologie. Promotion : 2eme année master systèmes des télécommunications. Module : Evaluation d’une chaine de transmissions optiques Preparer par : charge de : Ouis Nesrine HASSNI Hamadat Laila Année scolaire :2020/2021 Sommaire Introduction:..........................................................................................................................................3 I-Composants d’émission:.................................................................................................................4 1- Les sources optiques..................................................................................................................4 2- Les modulateurs :......................................................................................................................6 II-Composants de la ligne de transmission........................................................................................6 1-Les amplificateurs (SOA,EDFA,DE RAMAN)................................................................................6 III-Composants de détection :...........................................................................................................8 1-La photodiode.............................................................................................................................8 2- Principe de la photodétection...................................................................................................8 3-Différents types de photodétecteurs :.......................................................................................9 4-Caractéristiques du photodétecteur:.........................................................................................9 Conclusion :..........................................................................................................................................10 Les références :....................................................................................................................................11 Introduction: Les organisations des réseaux de télécommunications ont commencé à utiliser les systèmes de transmissions par fibres optiques il y a longtemps. Depuis, les chercheurs ont développé une collection impressionnante de composants sophistiqués actifs et passifs, des techniques de transmission spécialement pour les liaisons optiques et des logiciels basés sur des outils de modélisation des différents composants, des liens et des réseaux. Ces développements permettent aux systèmes de transmissions optiques d’offrir des débits de plus en plus élevés sur des distances de plus en plus longues. La motivation pour développer des systèmes de transmissions par fibres optiques a commencé avec l’invention du LASER au début des années 1960. Les caractéristiques de fonctionnement de ce dispositif ont encouragé les chercheurs à examiner le spectre optique comme une extension du spectre des ondes radio et des micro-ondes pour fournir des liaisons de transmission avec de très grandes capacités. Chaine des transmissions optiques: L’architecture d’un système de transmission est en pratique très complexe mais au niveau élémentaire, tous les réseaux sont fondés sur des lignes qu’on appelle liaisons point à point et dont l’architecture est présentée dans la figure ci-dessous. Tous les systèmes se composent d’un module d’émission, d’une série de tronçons de fibres optiques et d’un module de réception. Figure 1 : chaine de transmission optique Le rôle d’un tel système est premièrement, au niveau du bloc émetteur, d’émettre un signal optique continu et de le moduler. Ensuite ; la ligne optique a pour objectif de faire propager ce signal optique sur une distance donnée, en prenant en considération les différents effets de propagations qui peuvent affecter le signal. Et finalement, au niveau du récepteur, ce signal optique est détecté par un module de détection. I-Composants d’émission: Figure2 : Structure d’un émetteur optique. I-1- Les sources optiques Les sources optiques sont des composants actifs dans les systèmes de transmission par fibre optique, leur fonction principale est la conversion électro-optique, c'est-à-dire la conversion de l’énergie lumineuse en une énergie optique. On distingue les diodes électroluminescentes et les diodes lasers ; ces deux dispositifs sont différents malgré leurs similitudes. I-1-1-La diode électroluminescente : Si on regarde autour de nous, on trouvera des diodes électroluminescentes partout. Elles peuvent être trouvées en vert, jaune ou rouge dans les véhicules, le matériel informatique, les téléphones ou tout dispositif électronique. Une diode électroluminescente ou LED (Light Emitting Diode) est le composant émetteur le plus simple. Elle est basée sur l’émission spontanée et la lumière produite à sa sortie est caractérisée par un large spectre et une faible directivité. Elle est utilisée dans les systèmes de transmission qui ne nécessitent pas de très grandes bandes passantes. I-1-2-La diode laser : Une diode laser est un composant capable de produire un rayonnement par émission stimulée . C’est une source cohérente et monochromatique, elle a une bande passante très importante et une faible largeur spectrale. Elle est utilisée dans les systèmes de transmission à très grande distance. Il existe différents types de diodes lasers : les lasers FP (Fabry Perrot), les DFB (Distributed- feedback) et les VCSEL (Vertical-cavity Surface Emitting Laser) . Ces diodes lasers ont généralement une petite taille, une bonne qualité spectrale, une faible consommation énergétique et une longueur d’onde ajustable compatible avec les fenêtres de transmission des fibres optiques. I-1-3-Comparison entre LED et LD: La diode électroluminescente est privilégiée pour la conception de liens de communications optiques sur de courtes distances en prenant en compte son faible coût et sa facilité de mise en oeuvre. Par contre ; la diode laser est la source la mieux adaptée pour les télécommunications optiques car elle permet d’avoir la meilleure efficacité de couplage optique avec la fibre Comme le montre la figure ci-dessous, la LED présente un spectre continu et assez large, par conséquent cette source est très sensible à la dispersion chromatique. Par contre ; le spectre d’une diode laser est monomode longitudinale. Figure3 : Spectre d’émission d’une LED et d’une DL I-2- Les modulateurs : Pour transmettre des données à travers une fibre optique, ces données doivent tout d’abord être codées ou bien modulées. Il existe principalement deux techniques : la modulation directe (interne) et la modulation externe. I-2-1- Modulation directe : Dans ce type de modulation c’est la source optique qui réalise la modulation en plus de la conversion électro-optique. La modulation directe a l’avantage d’être simple, facile à mettre en oeuvre, efficace et peu coûteuse. Elle nécessite une tension réduite et une puissance faible. L’inconvénient de cette modulation est que lorsqu’on module en amplitude le courant d’injection d’un laser est accompagné d’une modulation de fréquence parasite . I-2-2- Modulation externe : Elle est obtenue en modulant directement le faisceau lumineux en sortie du laser et non plus le courant d’alimentation à l’entrée du laser. Elle est utilisée pour les fréquences très élevées, à partir de 5 à 10 Ghz. Cette méthode est plus rapide et permet donc d’envoyer des débits plus élevés. II-Composants de la ligne de transmission le support de transmission ait une atténuation très faible par rapport aux autres supports, le signal qui s y propage ne peut pas être détecté après une certaine distance. Pour cela on utilise ce qu’on appelle les amplificateurs. II-1-Les amplificateurs: Les amplificateurs optiques sont destinés à amplifier les signaux optiques sans recourir à des solutions optoélectroniques basées sur des conversions de type optique/électronique et électronique/optique(photo-détection , amplification électronique ,puis émission laser à la même longueur d’onde à partir du signal amplifié électroniquement ) Les amplificateurs optiques ont le même principe de fonctionnement d’un laser, ils sont basés sur l’émission stimulée . Ils peuvent être classés en 2 grandes catégories : les amplificateurs optiques à fibre et les amplificateurs optiques à semi conducteur. II-1-1Amplificateur optique à semi conducteur (AOSC) : Un SOA est un dispositif optoélectronique qui peut, dans des conditions d’exploitation appropriées, amplifier un signal lumineux incident. Les travaux sur les amplificateurs à semi conducteur ont commencé à partir du moment où les lasers à semi conducteur fonctionnaient en continu avec une fiabilité acceptable. Ce dispositif d’amplification est de petite taille et a l’avantage que le pompage est électrique II-1-2-Amplificateur optique à fibre dopée Erbium (EDFA) : L’EDFA est considéré aujourd’hui comme un dispositif clé pour tous les réseaux optiques actuels. Il s’agit de morceaux de fibres optiques de longueur variant de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres dans le coeur desquelles ont été ajoutés des ions de terre rare (la plupart du temps c’est des ions d’Erbium car ils présentent une transition radiative autour de 1.55 μm). Figure4 : Eléments constitutifs de l’amplificateur EDFA. La figure ci-dessus représente les éléments constitutifs de l’EDFA qui sont : - La fibre dopée - La pompe laser - Le multiplexeur - L’isolateur ; un dispositif passif ne permettant la propagation du signal que dans un sens. Le tableau ci-dessous montre une comparaison entre les principales caractéristiques du SOA et de l’EDFA. Toutefois, des études récentes montrent que les SOA peuvent atteindre des performances des EDFA tout en ayant une bande passante optique plus large de l’ordre de 100 nm à 1dB. II-1-3-Amplificateur Raman : L’amplificateur Raman utilise la fibre de transmission elle-même comme un milieu d’amplification. L’amplificateur Raman est basé sur le principe de la diffusion Raman qui est un effet non linéaire à deux photons dans lequel un photon de pompe est absorbé et un photon de plus faible énergie est émis en même temps qu’un photon. III-Composants de détection : La fonction d’un récepteur dans un système de transmission optique est de détecter et démoduler un signal lumineux transmis sur une fibre. Autrement dit, le but de la détection est de réaliser la fonction inverse de celle du modulateur à savoir convertir le signal optique en signal électrique . Le module de réception se compose de trois blocs fonctionnels : le bloc du premier étage composé de photodétecteur, il peut être accompagné d’un préamplificateur. Le deuxième bloc se compose d’un amplificateur électrique et d’un filtre réducteur de bruit et le troisième bloc dans lequel se fait la récupération des données on trouve un circuit de décision et un autre de synchronisation (circuit de récupération du rythme).  Détection cohérente : elle réalise une détection linéaire, elle consiste à transposer l’enveloppe complexe du signal du signal optique reçu dans le domaine électrique.  Détection directe (hétérodyne) : c’est une détection quadratique, elle consiste à convertir, en utilisant une photodiode, les fluctuations de puissance optique porteuses de l’information en fluctuations de courant électrique. uploads/Management/ expose-hasni.pdf