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Etude d'une liaison de transmission par fibre optique et simulation d'un résonateur optique en anneau

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par Kafte Djogoo Kungwa
Initelematique - Ingenieur Industriel 2016
  

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A) Les diodes électroluminescentes : DEL

Les diodes sont constituées, suivant le principe de base, d'un cristal semi-conducteur

Possédant deux couches dopées de manières : une couche P positive possédant des trous (emplacements où il manque un électron pour que les atomes soient complets) et une couche N négative possédant des électrons libres.

Une diode semi-conductrice qui émet de la lumière par émission spontanée, est appelée diode électroluminescente. La qualité de conversion du courant électrique en lumière est décrite par le rendement quantique, qui désigne le rapport entre le nombre de photons émis par unité de temps et le nombre de charges transportées à travers la jonction-PN de la diode semi-conductrice.

Les diodes électroluminescentes de structure simple, ou homojonction, présentent deux inconvénients majeurs : la lumière (générée) est émise dans toutes les directions d'où pertes importantes et la largeur de signal émis est grande, environ 40nm.

Par contre, leurs avantages sont une grande facilité de " pilotage " et une durée de vie de l'ordre 105 à 107 heures.

Figure 3.2. Caractéristiques spectacles de la DEL

B) Les diodes laser : DL

Depuis le début des télécommunications par fibre optique, le choix des sources optiques s'est porté sur les émetteurs à semi conducteur à cause de leurs petites dimensions en rapport avec celles du coeur des fibres optiques, de la relative facilité que l'on a à moduler directement la lumière émise en agissant sur le courant, de leur spectre optique relativement étroit et de leur faible consommation énergétique. [7]

Ainsi 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.

LASER est l'abréviation de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Signifie amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement. Contrairement à la diode électroluminescente où l'émission est spontanée.

Les diodes laser se caractérisent par l'étroitesse de la longueur d'onde qu'elles émettent, le spectre émis se composant de plusieurs raies centrées autour de la longueur d'onde principale.

Figure 3.3 caractéristiques spectacles de DL

Les caractéristiques spectrales des sources:

? Les systèmes des longueurs pratiques utilisent des sources à semi-conducteur émettant autour de ë=0,85ìm, ë=1,3ìm ou ë=1,55ìm (les bandes de fréquences utilisées autour de ces trois longueurs d'onde sont appelées « fenêtres de télécommunication »).

? Les sources sont caractérisées par leur spectre et leur diagramme de rayonnement.

? La puissance de sortie: pour augmenter la portée d'une liaison on doit émettre la plus grande puissance possible sans néanmoins dépasser un certain seuil (20kw/cm2).

? Actuellement le seul type de source utilisée est la diode laser qui présente un spectre de raies très fines (entre 0,2 et 1Mhz lorsque le laser émet 1mw).

B.1. modulateurs :

Un modulateur, c'est un système capable de modifier les paramètres de la lumière

(Essentiellement amplitude et ou phase ; mais cela pourrait être : polarisation, direction de propagation, fréquence, répartition de modes, etc.) en fonction d'un signal de commande. Un modulateur est un système d'interaction.

Les interactions entre phénomène physique de nature différente mécanique (ou élastique), acoustique, magnétique, etc.

On peut moduler ces sources de deux manières différentes :

B.1.1. Modulation directe : on agit sur le courant de jonction qui provoque l'effet laser.

En première approximation, la puissance optique délivrée varie linéairement en fonction du courant.

Ce type de modulation provoque une modification dynamique du spectre due à la conversion amplitude-fréquence et du diagramme de rayonnement, avec des effets nuisibles aux grandes vitesses de modulation.

B.1.2.Modulation externe : le champ émis par la source n'est pas modulé et passé par un circuit optique spécial où l'on peut provoquer une modulation de phase ou d'amplitude. Les modulateurs d'amplitude ne présentent aucune propriété de linéarité mais introduisent beaucoup moins de conversion amplitude-fréquence.

Le signal modulé envoyé dans la fibre est donc nettement moins affecté par ce phénomène mais également moins puissant que dans le cas de la modulation directe.

Le principe physique utilisé dans ces modulateurs externes est soit la variation de l'indice de réfraction soit la variation de l'absorption (dispositifs à base de semi-conducteurs)

III.2. Les Récepteurs (Photodiode PN, PIN et APD...)

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