Influence des amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA) sur la transmission cohérente de signaux optiques à format de modulation multi-porteuses (CO-OFDM)

Influence of semiconductor optical amplifiers (SOA) on coherent optical-OFDM (CO-OFDM) transmission system

• Auteur / Autrice : Hamidreza Khaleghi
• Direction : Ammar Sharaiha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optoélectronique - Télécommunications optiques
• Date : Soutenance le 30/11/2012
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Partenaire(s) de recherche : établissement d'accueil : École nationale d'ingénieurs de Brest (1961-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Algani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ammar Sharaiha, Catherine Algani, Christelle Aupetit-Berthelemot, Michael Connelly, Erwan Pincemin, Pascal Morel, Thierry Rampone
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christelle Aupetit-Berthelemot, Hong Wu Li

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Amplificateurs optiques

Mots clés libres

Amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA)

Transmission cohérente de signaux OFDM optiques (CO OFDM)

Mélange à quatre ondes (FWM)

Couplage phase amplitude (facteur de Henry ou facteur alpha)

Semiconductor optical amplifier (SOA)

Coherent optical-OFDM (CO-OFDM)

Four wave mixing (FWM)

Phase-amplitude coupling (Henry factor or alpha factor)

Résumé

Le futur système de transmission multicanaux (WDM) pourrait mettre à profit l'utilisation d'amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), pour bénéficier notamment de leur grande bande passante optique pour l'amplification du signal. Dans ce travail, nous étudions l’influence des SOA sur la transmission cohérente de signaux OFDM optiques (CO OFDM). Cette technique, récemment proposée, permet à la fois d’augmenter l'efficacité spectrale de la transmission et de compenser les imperfections linéaires du canal optique. Nous avons développé, dans ce travail, une chaîne expérimentale de transmission de signaux à formats de modulation complexes tout-optiques et une plateforme de simulation au niveau système. Les résultats obtenus par simulation, au niveau composant et au niveau système, sont en très bon accord avec ceux obtenus par les mesures expérimentales à la fois pour des formats de modulation QPSK et QPSK CO-OFDM. À travers différentes mesures et simulations, l’étude a permis de cerner clairement l’influence des paramètres du SOA sur la qualité de transmission des données. Les non-linéarités induites par le SOA, telles que le couplage phase amplitude, l’auto modulation du gain et de la phase (SGM et SPM), la modulation croisée du gain et de la phase (XGM et XPM) et le mélange à quatre ondes (FWM), jouent de façon importante sur les performances de ce format de modulation multi-porteuses ; leur influence a donc été analysée avec précision. Les connaissances acquises permettront à l’avenir d’une part de mieux définir les conditions d’utilisation des SOA dans les réseaux de transmission et d’autre part aideront à l’optimisation de nouvelles structures de SOA conçues pour la transmission de données à très haut débit utilisant des formats de modulation complexes.

Future wavelength division multiplexing (WDM) systems might take advantage from the use of semiconductor optical amplifiers (SOA), especially to benefit from their large optical bandwidth for signal amplification. In this work, we study the influence of SOAs on the coherent optical-OFDM (CO OFDM) transmission system. This recently proposed technique allows both to increase the spectral efficiency of the transmission and to compensate the linear imperfections of the optical channel. In this work, we have developed an experimental setup for signal transmission operating with advanced optical modulation formats and a system level simulation platform. Simulation results, both at the component level and at the system level, are in very good agreement with those obtained from experimental measurements in the case of both QPSK and QPSK CO-OFDM signals. The study has clearly identified, through various measurements and simulations, the influence of SOA parameters on the quality of data transmission. Nonlinearities induced by the SOA, such as phase-amplitude coupling, self gain and phase modulation (SGM and SPM), cross gain and phase modulation (XGM and XPM) and the four-wave mixing (FWM) affect the performances of this multicarrier modulation format. Their influence is studied very precisely in this work. This acquired knowledge will allow, on the one hand, better defining the conditions of use of SOAs in the transmission networks and, on the other hand, helping to optimize new structures of SOA designed for very high bit rate data transmissions using complex modulation formats.