Etude de technologies avancées pour l'optimisation des systèmes de transmission optique multiplexés en longueur d'onde au débit de 40 Gbit/s

Advanced technologies study for the optimization of wavelength-division-muliplexed optical transmission systems at 40 Gbit/s bit rate

• Auteur / Autrice : Mathieu Lefrançois
• Direction : Robert Frey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Optique guidée
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conjugaison de phase (optique)

Multiplexage en longueur d'onde

Mots clés libres

Formats de modulation

Modulation différentielle de phase

Effets non-linéaires intra-canaux

Résumé

Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d’onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l’augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assurer. L’étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d’abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d’une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé et la modulation de phase sur quatre niveaux répondent à ces critères. Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. La modulation de phase assure aussi une tolérance accrue à ces effets, qui est exaltée par l’utilisation de l’alternance de polarisation. Nous avons ensuite étudié différents systèmes à 40 Gbit/s. Par ces études nous avons d’abord montré que les systèmes sous-marins conventionnels, conçus pour 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s grâce à la modulation de phase et à une compensation de la pente de dispersion. Nous avons ensuite testé des systèmes équipés d’un codage de l’information à l’émission dans le but de diminuer l’impact des effets intra-canaux. Leur performance peut s’améliorer grâce à des modifications minimales de la séquence d’information. Nous avons enfin montré que les systèmes sous-marins de nouvelle génération améliorés, sans fibres compensatrices mais équipés d’un dispositif de conjugaison de phase optique ont le potentiel de surpasser les systèmes existants.

Wavelength-Division-Multiplexed fiber-optic transmission systems working at 40 Gbit/s channel bit rate will soon be essential to follow the expected increasing of capacity demand, that could no more be ensured by existing 10 Gbit/s systems. The study of advanced technologies that could allow the optimization of their performance is then essential. To ensure it, we first have studied modulation formats to be used with high capacity while ensuring optimal transmission. The phase-shaped binary transmission and the differential quaternary phase-shift keying meet these criterions. Furthermore we have studied the predominating nonlinear effects occurring at 40 Gbit/s, the so-called intrachannel nonlinear effects. The phase modulation also allows an high tolerance to these effects, which is enhanced by the use of a polarization alternation. We then have studied advanced systems especially developed for 40 Gbit/s channel bit rate. Through these systems studies, we first have shown that conventional submarine systems, originally developed for 10 Gbit/s bit rate, can be used at 40 Gbit/s bit rate with phase-modulated formats and dispersion-slope compensation. Then we have studied systems comprising an information coding device at the transmitter to allow the impact of intrachannel nonlinear effects to be lower with minimal changes in the original information sequence. Finally, we have shown that improved new-generation submarine systems, without in-line compensating fibers, but which comprise an optical phase-conjugation device, can potentially overlook existing submarine systems.