NGN Fibre Optique

Najjar Monia

1

Dr. Najjar Monia

NGN

Fibre Optique

2016

Najjar Monia

2

Condition de propagation monomode :

V (fréquence réduite) = < 2,4

• 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

• Avantages : - pas de dispersion intermodale

2

2

2

1 nn2.a

l

• Inconvénient : raccordements très précis

donc coûteux

- conservation de la cohérence de la lumière

Fibre optique monomode

Najjar Monia

3

L’atténuation et les pertes de la fibre optique

4

Perte aux raccordements

Najjar Monia

5

2

2

12

ON

naRC

3

2/3

21

75,220

c

Cnn

Rl

ll

C

cRR

RdB log10)(

Perte par courbure

Najjar Monia

Fibre multimode

Fibre monomode

Najjar Monia

6

Najjar Monia

6

t

Impulsion émise

e(t)

t

Impulsions reçues

Dtim

fibre à gradient d'indice

Dtim

fibre à saut d'indice

Dispersion intermodale

• Elargissement total d’impulsion :

Dt 2

im

2

c tt DD

Dispersion

chromatique

Dispersion

Najjar Monia

7

D 1

2

11

n

n

c

nimt Fibre à saut d’indece

c

noptim

8

)(

2

1 DDt

Dispersion intermodale

Fibre à gradient d’indice

1

21 -

n

nnD

Avec

Najjar Monia

8

Ps/kmDc (ps/nm/km)

l mm

40

20

0

-20

-40

1 1,2 1,4 1,6

Dispersion matériau

de la silice

ps/(nm. Km)

Dispersion chromatique :

entraîne un élargissement d’impulsion :

Dtch = Dch. Dl.L

Dispersion chromatique

Dch = DM + DGAvec

Najjar Monia

9

Dc (ps/nm/km)

l mm

40

20

0

-20

-40

1 1,2 1,4 1,6

Dispersion

matériau DM

Fibre standard G652 : optimale à 1,3 mm

utilisable à 1,5 mm (liaisons pas trop longues)

Fibre à dispersion décalée(DSF) G653 nulle à 1,55 mm

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

Pas adaptée au WDM

Dispersion chromatique

10

Najjar Monia

10

10

10

Débit binaire et bilan de dispersion

débit binaire * longueur de fibre( BL):

lt DD GMc DD La dispersion chromatique en temps

Avec lD largeur spectrale de la source

MD Dispersion due au matériau

GD Dispersion due au guide

étant en ps/km et en nm, ces deux termes (DM

et DG)s’expriment

en ps/nm/km ctD

22

cim ttt DDD

tD

2

1LB

: dispersion totale en temps d’une fibre multimodetD

EMETTEURS

Najjar Monia 11

Diodes électro-luminescentes :

-

Emission dans la deuxième

ou troisième fenêtre

(suivant composition de la couche active)

InP

n

p

+

GaInAsP

première fenêtre

Couches de

Couche active

substrat

Emission dans la

confinement

GaAs

GaAlAs

p

n

+

-

GaAlAs

Photons émisPhotons émis

Najjar Monia

12

Najjar Monia

13

Emission facearrière

Couches de

confinement

L

Isolant

Ruban Contact

conducteur

Couche active

GaAlAs

Contact

conducteur

Substrat

DIODES LASER

Amplificationsi J > Jth

courant

Asth SJI .

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14

0

1212 exp

T

TTTITI thth

T0 : coefficient de température, qui vaut environ 150°k pour GaAlAs, et 70°k

pour GaInAsP.

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LED LASER

Dl (nm) Wide (50-100) Narrow (0.5-5)

Po (mW) Low (1) High (5-20)

Coupling (dB) 10-13 0-1

BW (GHz) Small (0.01-0.1) Huge (0.5-2)

Cost Cheap Expensive

Hardware Easy Complex

Fiber Type Multimode Singlemode

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RECEPTEURS

Principe de la photodiode PIN

PhotonsCouche anti-reflets

Zone

d'absorption

Substrat

p+

i

n

R

VE

iS = S.P photocourant

S sensibilité de la photodiode (en A/W) = hq/hn

iD courant d'obscurité

trousélectrons

non dopée

(i = intrinsèque)

i = iS + iD

16

Najjar Monia

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- Sensibilité (S) psis .

Les caractéristiques d’une photodiode PIN

Le courant d’obscurité iD qui circule dans la jonction en l’absence

d’éclairement a des origines multiples : génération thermique dans la

zone

I, courant de fuite.

- Courant d’obscurité

Donc le courant totale dans la photodiode : Dipsi .

Di : ne dépend pas de la tension de polarisation, par contre pour quelques

composants, il augmente avec elle.

- Temps de réponse :

Le temps de réponse doit être très bref ( ). ns5,0

18

Photodiodes à avalanche

Coefficient de multiplication (gain) (M)

m

BVV

M

1

1

avec typiquement 3<m’<6

Avec

V : la tension de polarisation.

DiPSMi ..

Courant d’obscurité

VB: tension de claquage (VB)

Najjar Monia

19

Najjar Monia

20

20

20

20

Dimensionnement ou la portée d’une liaison à fibre optique:

La puissance reçue

OAsystemexcess

PMsplicespliceconxconxtotalfibreer

GMPP

PMNNNLPP

Najjar Monia

21

21

21

Débit binaire et bilan de dispersion

débit binaire * longueur de fibre( BL):

lt DD GMc DD La dispersion chromatique en temps

Avec lD largeur spectrale de la source

MD Dispersion due au matériau

GD Dispersion due au guide

étant en ps/km et en nm, ces deux termes (DM

et DG)s’expriment

en ps/nm/km ctD

22

cim ttt DDD

tD

2

1LB

: dispersion totale en temps d’une fibre multimodetD

Najjar Monia22

22

22

Najjar Monia

23

23

23

imtD La dispersion intermodale

D 1

2

11

n

n

c

nimt

c

noptim

8

)(

2

1 DDt

Fibre à saut d’indice

Fibre à gradient d’indice