Système de communication par modulation de phase différentielle de solitons
Résumé
The objective of this work is to study the possibility of extending current modulation formats used in the context of soliton optical communications. As an alternative to intensity modulation, time-division multiplexing, and wavelength-division multiplexing, which are widely used in such systems, we have demonstrated the use of differential phase shift keying and optical delays. This can be seen as a coherent communication system, as the information is transmitted via the optical phase of the solitons. In additition, the use of optical delays allows us to perform all optical multiplexing / demultiplexing. We have therefore studied specific soliton phase-related effects during propagation in an amplified link. We have conceived a soliton source based on gain switching of a DFB semoconductor laser and linear compression by use of a chirped fiber Bragg grating. In order to assess the performances of the proposed system, the soliton phase stability versus optical amplifier noise has been studied theoretically. The analytical expression derived for the phase variance is backed by numerical simulations based on the split-step Fourier algorithm. This study allowed us to show that in-line filters stabilize the soliton phase. Finally, we achieved an experimental implementation of the differential phase shift keying soliton system. A single device mimics both the coder and decoder, and the long distance effects are investigated in a recirculating loop. Measured phase jitter shows a good agreement with theoretical predictions.
L'objectif de ce travail est d'étudier la possibilité d'étendre les formats de modulation utilisés actuellement en télécommunications optiques par solitons. Face aux techniques classiques de modulation d'intensité, multiplexage temporel, et multiplexage en longueur d'onde, largement répandues dans de tels systèmes, nous avons réalisé un démonstrateur basé sur les retards optiques et la modulation de phase différentielle. Cette modulation s'apparente à un codage cohérent, c'est à dire que l'information est codée dans la phase optique des solitons transmis. De plus, l'utilisation de retards optiques nous fournit un moyen naturel de multiplexage / démultiplexage tout optique. Cette technique nous a permis d'explorer les effets propres à la phase dans la propagation de solitons sur une liaison amplifiée. Nous avons donc réalisé une source soliton basée sur la commutation de gain d'un laser semiconducteur et la compression linéaire au moyen d'un réseau de Bragg chirpé photoinscrit. Afin d'évaluer les performances du système proposé, nous avons ensuite étudié la stabilité de la phase d'un soliton face au bruit des amplificateurs optiques de manière théorique. L'expression analytique obtenue a été validée par des simulations numériques basées sur la méthode split-step Fourier. Cette étude nous a permis de mettre en évidence l'effet bénéfique du filtrage en ligne sur la stabilité de la phase. Enfin, nous avons réalisé un démonstrateur mettant en pratique le format de modulation proposé. Celui-ci comporte un unique dispositif pour simuler le codeur et le décodeur, et la propagation sur de longues distances est étudiée grâce à une boucle de recirculation. La gigue de phase mesurée correspond assez bien aux estimations théoriques.