Pierre LECOY Cours de Télécommunications LES FIBRES OPTIQUES Pierre LECOY Cours de Télécommunications

Sécurité des informations FIBRES OPTIQUES Avantages des fibres optiques : 0,2 dB/km Portée > 100 km Performances de transmission : très faible atténuation très grande bande passante multiplexage en longueur d’onde possible 10 Gbit/s par l Plusieurs Tbit/s ! Insensible aux perturbations Avantages de mise en oeuvre : faible poids, très petite taille, grande souplesse sécurité électrique (isolation) et électromagnétique Avantage économique : coût global du système souvent inférieur à celui d'un système “ sur cuivre ” Sécurité des informations Pierre LECOY - Télécommunications

Marché actuellement saturé Toujours en croissance FIBRES OPTIQUES Domaines d’utilisation : Marché actuellement saturé Télécommunications et réseaux : Liaisons longue distance, terrestres et sous-marines (WAN) Réseaux métropolitains (MAN) Réseaux locaux informatiques (LAN) Réseaux d’accès des abonnés Toujours en croissance futur marché ? Liaisons industrielles : contrôle, video, bus de terrain … Insensibilité aux perturbations Capteurs et instrumentation optique Transport de lumière éclairage, visualisation, faisceaux laser … Pierre LECOY - Télécommunications

Quasi-totalité des applications Subsistance d’un petit marché FIBRES OPTIQUES Signaux transmis numériques en bande de base : Télécom, réseaux, informatique … Quasi-totalité des applications analogiques : télémesures, surveillance video … Subsistance d’un petit marché déport optique de signaux microondes modulés sur une sous-porteuse (GHz à dizaines de GHz) Stade expérimental Déport d’antennes, accès large bande, LAN sans fils … Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications FIBRES OPTIQUES Eléments d’un système sur fibres optiques : Amplificateur optique (répéteur-régénérateur pour les anciennes liaisons) signal électrique Interface Optique d'Emission Fibre Optique (IOE) Interface Optique de Réception (IOR) (signal optique) multiplexeur Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES A saut d’indice (step index) : Cône d'acceptance Q0 q0 revêtement z Cœur (indice n1) r a b Gaine (indice n2) n(r) Rayon réfracté Rayon guidé q0 Forte différence de temps de propagation Angle limite : n1.cos q0 = n2 ouverture numérique ON = sin Q0 = n1 sinq0 = Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES A gradient d’indice (graded index) : Cœur : indice n(r) r z a b Gaine (indice n2) n(r) n1 Faible différence de temps de propagation Indice du cœur : n(r) = n1 Différence relative d’indice D = Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES à saut d’indice à gradient d’indice Dispersion intermodale élevée (Dtim  100 ns/km) faible (Dtim  1 ns/km) Matériaux Plastique Silice/silicone toute silice (rare) Toute silice (cœur « dopé » à l’oxyde de germanium) Ouverture numérique (ON = 0,4 à 0,5) plus faible (ON = 0,2 à 0,3) Puissance couplée Applications Optiques (éclairage, etc …) Trans. données très courte distance réseaux locaux distribution Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Réponse impulsionnelle h(t) : t Impulsion émise e(t) t Impulsions reçues s(t) = e(t)*h(t) Dt im fibre à gradient d'indice Dt im fibre à saut d'indice Effet de la dispersion intermodale Effet de la dispersion chromatique Elargissement total d’impulsion : Dt = Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Dispersion chromatique : la vitesse de l’onde dépend de l (car l’indice du matériau en dépend) ceci entraîne un élargissement d’impulsion : Dtc = Dc. Dl.L au bout d’une longueur L (km) ps Dc (ps/nm/km) l (mm) 40 20 -20 -40 1 1,2 1,4 1,6 Dispersion matériau de la silice largeur spectrale de la source (nm) ps/nm/km Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Réponse fréquentielle : - 3 dB 20 log H(f)/H(0) f BP (si) fibre à saut d'indice BP (gi) fibre à gradient d'indice Bande passante : BP  1/2Dt en MHz.km approximativement le produit longueur x bande passante est constant Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MONOMODES Condition de propagation monomode : V (fréquence réduite) = < 2,4 mais pas infinie (dispersions chromatique et de polarisation) il faut donc : un petit diamètre de cœur (typ. moins de 10 µm) une faible différence d’indice (typ. moins de 0,5%) l > lc longueur d’onde de coupure Inconvénient : raccordements très précis donc coûteux très grande bande passante  très hauts débits Avantages : - pas de dispersion intermodale - conservation de la cohérence de la lumière Ce n’est pas la fibre qui est chère ! Applications en instrumentation Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MONOMODES Caractéristiques : Divergence du faisceau en sortie : q0 = l/pw0 Profil à saut d’indice (fibre standard) r n2 n(r) n1 r E(r) 2w0 z gaine cœur 2a q diamètre de mode augmente avec l Profil gaussien du champ E(r) = E0 . exp -(r/w0)2 Pierre LECOY - Télécommunications

FIBRES OPTIQUES MONOMODES Dispersion chromatique : entraîne un élargissement d’impulsion : Dtc = Dc. Dl.L Défauts de la fibre + biréfringence induite (contraintes … ) ps/nm/km Dispersion de polarisation (PMD, polarisation mode dispersion) existence de 2 polarisations de vitesses différentes entraîne un élargissement : Dtp = PMD. Dt = (Dtc 2 + Dtp 2)1/2 ps/km Caractère aléatoire Pierre LECOY - Télécommunications

DISPERSION CHROMATIQUE Courbe dans la silice : Dc = DM + DG Dispersion guide < 0 dépend des paramètres de la fibre Dc (ps/nm/km) l (mm) 40 20 -20 -40 1 1,2 1,4 1,6 Dispersion matériau DM Pas adaptée au WDM Fibre à dispersion décalée (DSF) G653 nulle à 1,55 mm Fibre standard G652 : optimale à 1,3 mm utilisable à 1,5 mm (liaisons pas trop longues) Fibre NZ-DSF G655 (non zero – dispersion shifted fiber) Dispersion faible dans toute la 3ème fenêtre Adaptée au WDM (mux. en longueur d’onde) + compensation optique de la dispersion Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications ATTENUATION Atténuation intrinsèque des fibres de silice : 0,1 5 2 a (dB / km) l 1 0,5 0,2 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 µm Absorption infrarouge Diffusion Rayleigh fibre multimode coupure des modes d’ordre supérieur fibre monomode Pic OH 1ère 2ème 3ème fenêtre Pierre LECOY - Télécommunications

ATTENUATION Pertes extrinsèques : réduites par … Par courbure Aux raccordements (soudure ou connecteurs) Quelques applications : Pinces de contrôle de trafic Capteurs mécaniques réduites par … le choix de la fibre (forte ON) la structure du câble la précision des connecteurs Pierre LECOY - Télécommunications

FENETRES DE TRANSMISSION sur fibres optiques de silice : Fenêtre Première Deuxième Troisième Longueur d'onde 0,78 à 0,9 µm 1,3 µm 1,5 à 1,6 µm Type de fibre utilisées multimode multimode et monomode Atténuation très faible (0,2 dB/km) Dispersion chromatique faible, non nulle très faible dans les fibres à dispersion décalée faible (0,4 à 1 dB/km) forte (2 à 4 dB/km)   quasi nulle Pierre LECOY - Télécommunications

FENETRES DE TRANSMISSION Fenêtre Première Deuxième Troisième Emetteurs : type DEL ; lasers VCSEL (très hauts débits) D.E.L.(multi-) D.L. standard (dans mono-) diodes laser DFB (monochromatiques) Récepteurs : matériau Silicium GaInAsP / InP Ge, HgCdTe (très peu employés) Coût des composants faible moyen élevé   Applications Transmissions courte distance ; réseaux locaux ; gigabit à très courte distance Transmissions moyennes et longues distance ; MAN et LAN haut débit très longue distance (WAN) et à amplification optique Multiplexage entre les deux fenêtres (par exemple : une par sens) "Dense" (nombreux canaux dans la même fenêtre) GaAlAs/GaAs Pierre LECOY - Télécommunications

PRINCIPAUX TYPES DE FIBRES Matériau Plastique Toute silice (cœur « dopé » au GeO2) Type Multimode Multimode gradient d’indice Monomode standard disp. décalée Diamètres cœur / gaine (mm) 980/1000 50/125 62,5/125 9/125 7/125 Longueurs d’onde et atténuation Visible 200 dB/km 0,85 µm – 1,3 µm 3 dB/km – 0,9 dB/km 1,3 – 1,55 µm 0,5 – 0,2 dB/km 1,5 à 1,6 µm 0,22 dB/km Débits typ. et distances 10 à 100 Mb/s 100 m 100 Mb/s /5 km 1 Gb/s /400 m 100 Mb/s 2 km 1 à 10 Gbit/s 20 à 50 km n x 10 Gbit/s milliers de km Mise en œuvre pb. particuliers Facile température Assez facile Plus délicate raccordements Coût global Faible Assez faible Plus élevé (interfaces, connecteurs) Applications principales Eclairage, visualisation, trans. données très courte distance Distribution, LANs hauts débits (GE courte distance) LANs tous débits LANs très hauts débits, réseaux métropolitains, longues dist. Liaisons très longues (avec amplificateurs et WDM) Pierre LECOY - Télécommunications

CABLES A FIBRES OPTIQUES Doc. ACOME Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications CONNECTEURS OPTIQUES Grande variété ! Pierre LECOY - Télécommunications

COMPOSANTS DES SYSTEMES SUR FIBRES OPTIQUES Type Technologie Optique passif actif non réciproque Opto-électronique Verres (fibres assemblées ou substrats de verre) Coupleurs Filtres Atténuateurs Multiplexeurs Commutateurs (lents) Amplificateurs à fibres ou verres dopés Cristaux de type LiNbO3 id. Modulateurs Commutateurs Isolateurs Semi-conducteurs III – V ou Si Amplificateurs à s-c Emetteurs Récepteurs Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications COUPLEURS Coupleur en X Coupleur en Y demi-coupleur en X ! pertes réciproques -3dB fibres abrasées et collées, ou fusionnées par la tranche regroupement de signaux -3dB partage de la puissance en 2 parts, égales ou non (splitter) Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications COUPLEUR EN ETOILE à fibres torsadées et fusionnées Pe n fibres Pe/n perte : 10 log n (théorique) + perte en excès Pierre LECOY - Télécommunications

MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D’ONDE Différents types : à deux voies (ou deux fenêtres) ; peu sélectif l à plusieurs voies proches : DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing CWDM, Coarse Wavelength l l Intérêts : - augmente la capacité des liaisons (même déjà installées) - permet des réseaux multiterminaux Pierre LECOY - Télécommunications

MULTIPLEXEUR EN LONGUEUR D’ONDE de type : à deux voies Technologie à filtres dichroïques entre deux fenêtres de transmission Filtre dichroïque l1 et l2 l1, transmis l2, réfléchi Permet le multiplexage de signaux en sens identiques ou opposés Pierre LECOY - Télécommunications

MULTIPLEXEUR EN LONGUEUR D’ONDE Principe du réseau de diffraction (grating) diffraction par une surface gravée + interférences o r d e 2 q2 q1 1 Vers fibres à accès sélectif L L s i n qm = m l onde plane incidente (fibre accès commun) Pierre LECOY - Télécommunications

MULTIPLEXEURS EN LONGUEUR D’ONDE de type : à deux voies à plusieurs voies Doc. DICON Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAUX DE BRAGG lumière incidente polychromatique Principe des réseaux de Bragg photoinscrits : fibre (ou guide) optique zone où l’indice est modulé périodiquement (pas = L) ----------------------> lumière incidente polychromatique ------- --------------> les autres sont transmises une seule longueur d’onde est réfléchie: celle pour laquelle il y a accord de phase entre les réflexions élémentaires : l = L.2n Applications : filtres, (dé)multiplexeurs, capteurs Pierre LECOY - Télécommunications

MULTIPLEXEUR D’INSERTION- EXTRACTION OADM, Optical Add-Drop Multiplexer li extrait (signal 1) li inséré (signal 2) réseau de Bragg à li circulateurs permet d’extraire un signal, et d’en insérer un autre à sa place sans démultiplexer l’ensemble Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications MODULATEUR OPTIQUE lumière continue Signal (10 à 40 Gbit/s) lumière modulée utilise l’effet électro-optique dans un interféromètre de Mach-Zehnder intégré pour modulation externe nécessaire à très haut débit Pierre LECOY - Télécommunications

COMMUTATEURS OPTIQUES Technologies : Rapidité Encombrement consommation Capacité Applications Mécanique 100 ms important faible Faible Sécurisation de réseaux Micromécanique (MEMS) ms moyenne Elevée Brasseurs (matrices) Optique intégrée (acousto- ou electro-optique) µs à ns élevée Assez Commutation temporelle 3D (ex. holographiques) ms / s moyen faible (LCD) Très Pierre LECOY - Télécommunications

COMMUTATEUR OPTIQUE « switch » à deux voies Mode de fonctionnement Doc. DICON Pierre LECOY - Télécommunications

Exemple de réalisation en MOEMS COMMUTATEUR OPTIQUE Matrices de commutation à micromiroirs Exemple de réalisation en MOEMS (Micro Optical Electrical Mechanical Structure) ; Lucent, 2000 Pierre LECOY - Télécommunications

MATERIAUX ELECTROLUMINESCENTS Semi-conducteurs III-V : III IV V B C N Al Si P Ga Ge As In Sn Sb GaN/InGaN bleu (l = 440 nm) GaP vert (l = 565 nm) Ga Asx P1-x du jaune au rouge GaAlP rouge à haut rendement GaAs 1ère fenêtre infrarouge (l = 900 nm) Ga1-x Alx As entre 700 et 900 nm en fonction (décroissante) de x Ga1-x Inx Asy P1-y 2ème ou 3ème fenêtre infrarouge (l = 1200 à 1600 nm en fonction croissante de x et y) Ga1-x Inx Asy Sb1-y autour de 2,5 µm Semi-conducteurs II-VI : ZnSe (bleu) et ZnTe (vert-bleu) Pierre LECOY - Télécommunications

EMETTEURS Diodes électro-luminescentes : - - Emission dans la deuxième Principe de l’hétérojonction Photons émis Photons émis première fenêtre Couches de Couche active substrat Emission dans la confinement GaAs GaAlAs p n + - - Emission dans la deuxième ou troisième fenêtre (suivant composition de la couche active) InP n p + GaInAsP Pierre LECOY - Télécommunications

Courant supérieur à un seuil DIODES LASER Structure Fabry Pérot Emission face arrière Courant supérieur à un seuil Couches de confinement L Isolant Ruban Contact conducteur Couche active GaAlAs Substrat courant Amplification si J > Jth Emission face avant diverge du fait de la diffraction + résonance pour lp = 2Ln/p Spectre multimode (large) Pierre LECOY - Télécommunications

d’une seule longueur d’onde EMETTEURS Diodes laser : structure DFB (distributed feed-back) Composant coûteux ! Ruban enterré (couche active) GaInAsP p Substrat (InP) n Réseau de diffraction intégré sur le guide Réflexion distribuée d’une seule longueur d’onde l = 2L.n coupe du coin Spectre monomode (étroit) Pierre LECOY - Télécommunications

(vertical cavity surface emitting laser) EMETTEURS Diodes laser : structure VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) Emission de lumière Couche active Miroir de Bragg inférieur supérieur Substrat Contacts électriques Test possible sur wafer Composant de hautes performances mais économique à fabriquer Applications à 850 nm : courte distance et (très) hauts débits lecture optique, impression ….. Pierre LECOY - Télécommunications

EMETTEURS POUR FIBRES OPTIQUES Type DEL Laser VCSEL Laser Fabry-Pérot Laser DFB Puissance couplée 10 à 100 µW qq. mW Emission par la surface, divergente par la surface, peu divergente par la tranche, assez divergente Spectre large très étroit (une raie) assez large (plusieurs raies) P (i) linéaire seuil, 5 à 10 mA seuil, 10 à 30 mA Fréquence max. de modulation 100 à 200 MHz plusieurs GHz Coût très faible faible assez élevé élevé Utilisations transmission à courte distance sur fibres multimodes (à 0,8 et 1,3 µm) haut débit (typ. GE) à courte distance, fibres multi. (à 0,8 µm) + lecture optique, imprimantes … haut débit sur fibres monomodes à 1,3 µm très haut débit sur fibres mono. surtout à 1,55 µm, systèmes WDM En recul Pierre LECOY - Télécommunications

EMETTEURS Différents boitiers : Module à diode laser à fibre amorce en embase de connecteur Doc. NORTEL Pierre LECOY - Télécommunications

Sensibilité spectrale : RECEPTEURS Principe de la photodiode PIN non dopée (i = intrinsèque) Photons Couche anti-reflets Zone d'absorption Substrat p+ i n R V E Sensibilité spectrale : l S 1 mm GaInAs Si trous électrons i = iS + iD iS = S.P photocourant S sensibilité de la photodiode (en A/W) = hq/hn iD courant d'obscurité Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications RECEPTEURS Structures de préamplificateurs : P v = G.RP .iS +V Haute impédance RP iS +V RP P Transimpédance RC iS v = -RC .iS - Coupe évt. le continu Très faible bruit, haute sensibilité Défavorable aux hautes fréquences (intègre le signal) Large bande, reproductible Bruit un peu plus élevé Pierre LECOY - Télécommunications

BRUIT DU RECEPTEUR Modèle (simplifié) : Rapport signal / bruit : RSB = Bruit de fond électronique <iF2> indépendant de P iS=S.P P PEB. DF équivalente Bruit quantique (ou bruit de grenaille) <iq2> = 2qSP.DF Rapport signal / bruit : RSB = Puissance équivalente de bruit : PEB = pW/Hz d’où RSB = optique Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications TRANSCEIVER Module d’émission - réception Doc. NORTEL Pierre LECOY - Télécommunications

LIAISONS SUR FIBRES OPTIQUES Liaisons numériques : infrastructure du réseau longue distance (WAN) aux hiérarchies numériques plésiochrones (PDH) et synchrone SDH (cœur des réseaux ATM ) réseaux métropolitains (MAN) protocoles SDH ou Gigabit Ethernet réseaux locaux (LAN) protocoles Ethernet, FDDI, Fiber Channel, bus de terrain … réseaux de distribution et d'accès des abonnés (FITL, fiber in the loop) Liaisons analogiques (surveillance video, télémesures … ) Pierre LECOY - Télécommunications

Télécommande / télésurveillance TERMINAUX Rôle du terminal de ligne : Terminal émission Jonction Régénérateur Transcodage Système de surveillance IOE Fibres optiques Connecteur IOR Télécommande / télésurveillance des répéteurs Fonctionnement interfaces Présence signal/horloge Réseau Taux d’erreurs Terminal réception Pierre LECOY - Télécommunications

CONCEPTION DES LIAISONS Filtrage : Filtre minimum théorique (critère de Nyquist) ∆F = Fr/2 Fr fréquence rythme (après transcodage) Règle pratique : filtre type cosinus surélevé, ∆F = 0,7 Fr Bande passante minimale de la fibre : si BP > Fr fonctionne sans égalisation si 0,7 Fr < BP < Fr pénalité due à la dispersion (ou à l’égalisation) si BP < 0,7 Fr  modifier le support optique … Bande de bruit soit DB.Dt < 0,5 Pierre LECOY - Télécommunications

CONCEPTION DES LIAISONS Calcul de la puissance en réception : Probabilité d’erreur : PE (Q) = avec Q2 = = Photocourant moyen : im = S.Pmr courant de bruit 155 Mbit/s 622 Mbit/s sans dispersion P PE mr -44 -42 -40 -38 -36 -34 dBm 10-4 10-6 10-8 10-10 avec dispersion Relation PE (Pmr) : Pmr = Q.PEB.DF pénalité Exemples d’ordres de grandeur Pierre LECOY - Télécommunications

DIAGRAMME DE L’ŒIL en l’absence de dispersions : 155 Mbit/s 622 Mbit/s seuil instant de décision optimum Le récepteur a une bande passante de 600 MHz Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications BILAN DE LIAISON Bilan en puissance (loss budget) : puissance moyenne à l'émission : 10 log Pme (dBm) - atténuation des raccordements : - AR (dB) - atténuation des coupleurs, et/ou multiplexeurs : - AM (dB) - marge : - m (dB) - puissance moyenne en réception : - 10 log Pmr (dBm) = atténuation disponible : = a (dB) Dispersion : Dt < T/2 (demi bit) Pmr = Q.PEB.DF recommandé Pierre LECOY - Télécommunications

BILAN DE LIAISON Atténuation disponible : Permet de calculer : Recule au profit de l’amplification optique 1 3 10 30 100 300 Mbit/s Débit (échelle log) a (dB) 50 40 30 20 10 1 3 10 Gbit/s Permet de calculer : la portée (en point à point) le nombre de terminaux (en multi point) Laser + PDA Laser + PIN DEL + PIN Limite en rapidité Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications FAMILLES DE LIAISONS Débit (échelle log) 200 100 50 20 10 5 Lmax (km) (échelle log) 2 1 0,5 1 3 10 Gbit/s 1 3 10 30 100 300 Mbit/s 0,2 0,1 amplification optique Liaisons longue distance 1,55 µm fibres monomodes standard à dispersion décalée (ou compensation de dispersion) multiplexage en longueur d'onde 1,3 µm fibres monomodes standard + DL 1,3 µm fibres multimodes + DEL Réseaux métropolitains Accès d'abonnés 0,85 µm fibres multimodes + DEL 0,85 µm fibres multimodes + VCSEL Réseaux locaux Réseaux locaux haut débit liaisons industrielles sur fibres silice sur fibres plastiques Pierre LECOY - Télécommunications

Pierre LECOY - Télécommunications CABLES SOUS MARINS Isolant polyéthylène Conducteur cuivre (téléalimentation des répéteurs) Toron de fils d'acier Fibres optiques Tube Armure externe (protection pour faibles fonds) Pierre LECOY - Télécommunications

LIAISONS SOUS MARINES Types de liaisons à fibres optiques : Liaisons intercontinentales en point à point débits très élevés (ex. 640 Gbit/s/fibre), distances très longues (10 000 km …) Liaisons « côtières » (sans répéteurs) en feston le long des côtes liens avec îles ou entre continents proches Réseaux multipoints avec unités de branchement et multiplexeurs répéteur câble Spécificités : très haute fiabilité très hautes performances  mise en œuvre de nouvelles solutions Pierre LECOY - Télécommunications

LIAISON SEA-ME-WE 3 South-East Asia – Middle East – Western Europe liaison utilisant le multiplexage en longueur d’onde Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAUX LOCAUX SUR FIBRES OPTIQUES Utilisation des fibres optiques : Remplacement des supports « cuivre » en point à point liaisons série, bus type IEEE 488, sections de réseaux locaux, standards spécifiques haut débit (ex. Fiber Channel à 1 Gbaud) Réseaux optiques passifs (PON, passive optical networks) multiterminaux, avec coupleurs et multiplexeurs exemple : réseau de diffusion Coupleur étoile Récepteurs Emetteur Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAUX ETHERNET SUR FIBRES OPTIQUES Mode d’accès : aléatoire (protocole CSMA/CD) Topologies : ouvertes (bus, arbre, étoiles … ) Débits/supports : Standards IEEE 802.xx sur fibre 50/125 5 km 500 m 10 Gbase-LX4 à 10 Gbit/s : monomode à 1300 nm, jusqu’à 10 km Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAUX ETHERNET SUR FIBRES OPTIQUES Convertisseurs 10/100 Mbit/s : Connecteur électrique (RJ 45) Connecteur optique (ST) Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAU FDDI Fiber Distributed Data Interface Réseau en anneau, à accès contrôlé par jeton Débit : 100 Mbit/s codés 4B5B Supports : fibres monomodes pour les grandes distances fibres multimodes 62,5/125 jusqu'à 2 km paires torsadées à très courte distance Topologie : anneau doublé  sécurisation Standard ANSI Applications : serveurs et stations de travail haut débit en temps réel, avec exigence de haute sécurité (contrôle industriel … ) Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAU FDDI Fiber Distributed Data Interface Architecture : Concentrateur Anneau de secours Stations classe B Pont (vers réseau local) Stations classe A Routeur (vers autres réseaux) Anneau principal Interfaces opto- électroniques Fibres optiques Paires torsadées Relais d'isolement des stations Relais de reconfiguration Pierre LECOY - Télécommunications

AMPLIFICATION OPTIQUE Principe dans une fibre dopée Erbium : (EDFA, erbium doped fiber amplifier) Amplifie autour de 1,5 mm Autres matériaux : Neodyme (Nd) à 1,06 mm niveaux d'énergie niveaux élargis par effet Stark à 0,8 µm Absorption : à 0,98 µm à 1,48 µm transitions non radiatives transition radiative à 1,536 µm E Pierre LECOY - Télécommunications

AMPLIFICATION OPTIQUE Spectre dans l’Erbium : l 1,45 1,50 1,55 1,60 µm Section efficace (10-25 m2) 6 4 2 amplification Spectre d'émission (fluorescence) Spectre d'absorption Amplifie de nombreuses longueurs d’onde pompage Pierre LECOY - Télécommunications

AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Schéma : fibres adaptatrices isolateur entrée Multiplexeur filtre isolateur sortie fibre amplificatrice Photodiode de contrôle diode laser de pompe = soudure Amplificateur unidirectionnel, pompage vers l'aval Pierre LECOY - Télécommunications

AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Amplificateur bidirectionnel, pompage dans les deux sens  sens aller Multiplexeur isolateur diode laser de pompe filtre  sens retour Multiplexeur isolateur Diodes de pompe partagées pour une meilleure fiabilité Pierre LECOY - Télécommunications

AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Avantages : réduction de la complexité et du coût amélioration de la fiabilité transparence vis à vis du signal transmis faible dépendance vis à vis de la polarisation du signal amplification simultanée d’un grand nombre de longueurs d'onde multiplexées Inconvénients : pas de régénération  ne compense pas la dispersion  accumulation du bruit Pierre LECOY - Télécommunications

SYSTEMES DE TRANSMISSION A AMPLIFICATEURS OPTIQUES Liaisons longues : Jusqu’à 350 km ! Em Réc Liaison Amplificateur optique "booster" Em Réc Liaison Préamplificateur optique Liaisons très longues : Em Réc Amplificateurs optiques intermédiaires La distance entre amplis décroît avec la longueur de la liaison Pierre LECOY - Télécommunications

SYSTEMES DE TRANSMISSION A AMPLIFICATEURS OPTIQUES Liaisons multiplexées en longueur d’onde : Récepteur Emetteurs Amplificateur optique l 1 Multiplexeur en longueur d'onde Multiplexeurs d'insertion - extraction 2 Terminaux intermédiaires 3 évolution vers le routage optique Pierre LECOY - Télécommunications

RESEAUX TOUT-OPTIQUE Eléments-clefs : Utilisation généralisée de multiplexeurs (ADM) et brasseurs optiques (OXC, optical cross-connects) Continuité optique de bout en bout : avec conservation de longueur d’onde (réseau transparent) avec changement de longueur d’onde aux nœuds (réseau intelligent) architectures en anneaux ou maillées Chemin de secours sécurisation ADM OXC Accès, LAN, réseau extérieur … Chemin normal Nécessité de nouveaux protocoles ex. GMPLS, generalized multiprotocol label switching Pierre LECOY - Télécommunications