Systèmes de commutation optique à base d'une cellule acousto-optique multi-transducteurs pour les réseaux de télécommunications : optimisation et caractérisation

par Joumane Aboujeib

Thèse de doctorat en Télécommunication optique. Optronique

Sous la direction de Jean Le Bihan.

Soutenue en 2008

à Brest .

mots clés

• Réseaux de télécommunications optiques
• Interaction acousto-optique
• Multi-transducteurs piézo-électriques
• Commutateur optique
• Déflecteur
• Produits d'intermodulation
• Télécommunications optiques
• Dispositifs acoustooptiques

Résumé

La commutation optique des données, sans le passage par l’électronique, est une fonction nécessaire pour réaliser des réseaux «tout optiques». Ce travail de thèse concerne le développement de commutateurs de paquets optiques en espace libre, adaptés aux besoins des réspaux de télécommunications. La solution adoptée est l’utilisation d’une cellule acousto-optique fonctionnant en déflecteur dans laquelle peuvent être créés deux réseaux de diffraction simultanéffient. L’architecture des commutateurs est basée sur l’association d’un cristal en TeO2, d’un réseau de transducteurs planaires, et d’une électronique de commande adaptée. Dans la première partie de ce travail, nous présentons la fonction de commutation dans les réseaux optiques et les technologies actuellement employées pour réaliser cette fonction. Nous rappelons ensuite la physique de l’interaction acousto-optique dans le régime de Bragg, le principe de fonctionnement de la cellule acousto-optique multi-transducteurs, et les conséquences de la superposition des deux réseaux de diffraction dans un même cristal. Dans une deuxième partie, nous présentons la conception d’un commutateur 2vers2. Les effets parasites à la sortie de la cellule sont étudiés expérimentalement et les valeurs des diaphonies à la sortie du système de commutation estimées. Après une phase d’optimisation des performances du commutateur, le système est caractérisé en régime statique et dynamique. Les mesures effectuées montrent que le commutateur développé présente une faible diaphonie, un faible temps de commutation, une faible, sensibilité à la polarisation, et une transparence vis-à-vis du débit de transmission. Dans une dernière partiç, nous montrons que l’utilisation d’une cellule de Bragg possédant un réseau de transducteurs planaires, associée à une commande électrique appropriée (basée sur la synthèse directe de fréquence) permet l’amélioration de la bande passante par rapport à d’autres solutions proposées dans la littérature.

Titre traduit

Optical switching systems based on a multi-transducer acousto-optic cell for telecommunication networks : optimization and caracterization

Résumé

“All optical networks”, with optical routing and switching components, seems to be the way for telecommunication networks development. This work deals with the characterizations of free space optical packet switches based on acousto-optic technology. The adopted solution is the use of a Bragg cell in which two diffraction gratings can be superimpose simultaneously. The switch is made with a TeO2 crystal provided with piezoelectric planas phased array transducers, and a specific electronic command. In the first part of this work, we present the optical switching function in optical networks, and various technologies used to realize this function. Then, we recall the physical acousto-optic interaction in the Bragg regime, the operating principle of the rnulti-transducers acousto-optic cell, and the consequences of the superposition of two diffraction gratings in a single crystal. In a second section part, we present the design of the 2x2 switch. We study experimentally the spurious effects at the cell output and we deduce the switch crosstalk. After the optimization of the switch, the system is characterized. The measurements show that die switch presents low crosstalk, low switching time, low sensitivity to the polarization, and transparency with the transmission rate. We show in the last part, that using a Bragg cell with planar phased array transducers driven by an appropriate electronic command (based on the direct synthesis of frequency) allows to improve the bandwidth of the deflector compared to other solutions proposed in the literature.