Contrôle_2_FO-ConNum_10-11

Professeur : Kamal GHOUMID
Année universitaire 2010 − 2011
5ème année : GTR & GEII
Optique dans les Systèmes de Communications
Contrôle # 2 #
Durée d’examen 1 h 30 min : 8 h 30 min - 10 h
(Documents autorisés)
Janvier 2011
Exercice 1
Exercice 2
Total
/9
/11
/20
Bonne chance ...
1
Contrôle # 2 #
Optique dans les Systèmes de Communications
Exercice -1- : Transmission Numérique sur Fibre Optique.
On se propose d’étudier une liaison numérique sur une fibre optique monomode
à la longueur d’onde de transmission de la troisième fenêtre λ = 1550 nm. Le signal
numérique a un débit Rb = 140 M bit/s et le codage utilisé est de type 12B1P 1C (12
bits de données, 1 bit de parité et 1 bit de contrôle). La liaison est caractérisée par :
? Fibre optique : monomode à saut d’indice :
- Atténuation de propagation α = 0, 18 dB/km.
- Coefficient de dispersion chromatique M = 18 ps/(nm . km).
? Émetteur optique : diode laser ’DL’ :
- Puissance d’émission Pe = 2 dBm.
- Largeur spectrale ∆λ = 1 nm.
? Récepteur optique : photodiode à avalanche ’PDA’ :
- Puissance seuil Pseuil = −44 dBm.
- Puissance de saturation Psat = −13 dBm.
? Pertes à prendre en compte (en plus de l’atténuation) :
- Chaque connecteur d’extrémité Loscon = 0, 6 dB.
- Épissures pour relier les fibres Losepis = 0, 12 dB/km.
- Marge prévisionnelle moyenne de coupure Mprev = 0, 15 dB/km.
- Marge de vieillissement Mvieil = 6 dB.
1. Calculer le débit symbole puis en déduire la bande passante minimale requise
pour cette liaison numérique sachant qu’elle excède la limite théorique de Shannon de 20 %.
2. En faisant un bilan de puissance convenable, donner la longueur de régénération
maximale autorisée L1max .
3. En faisant un bilan de bande passante convenable, donner la longueur de régénération maximale autorisée L2max .
4. Quelle longueur de régénération maximale doit être choisie ? Pourquoi ?
5. Existe-t-il une longueur de régénération minimale pour ce système ? Si oui calculer sa valeur.
6. Peut-on augmenter le débit binaire du système ? Si oui calculer sa valeur maximale Rbmax .
Niveau : 5ème année GTR & GEII
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Prof : Kamal GHOUMID
Contrôle # 2 #
Optique dans les Systèmes de Communications
Exercice -2- : Modulateur électro-optique, Filtre optique 1480 nm / 1550 nm.
On se propose d’étudier un filtre optique qui laisse passer les longueurs d’ondes
situées autour de 1550 nm et qui supprime celles situées autour de 1480 nm. La fonction optique souhaitée peut être obtenue à partir un modulateur Mac Zenhder à effet
électro-optique intégré sur un guide d’onde optique Hx Li1−x N bO3 réalisé par échange
protonique sur un cristal de niobate de lithium (LiN b03 ). L’interféromètre Mac Zenhder intégré déséquilibré est représenté sur la figure ci-dessous, il est composé de deux
bras (50% / 50%) de mêmes longueurs L. Sur l’un des bras, on applique entre les deux
électrodes espacées d’une distance d une différence de potentiel V (champ électrique
E = Vd ). Le wafer de niobate de lithium choisi est de type coupe X, propagation Y.
1. Citer et expliquer les étapes de fabrication du guide d’onde optique Hx Li1−x N bO3
par la technique d’échange protonique.
−→
2. Monter que seule la polarisation T E permet de guider la lumière dans le guide
d’onde Hx Li1−x N bO3 . (On rappelle que l’échange protonique provoque une croissance de l’indice extraordinaire et une légère décroissance de l’indice ordinaire).
3. Rappeler l’expression de la variation d’indice de réfraction ∆n due à l’effet
électro-optique, puis calculer sa valeur pour la variation de tension V1 = 15 V .
(On donne : ne = 2, 211 , d = 12 µm et r = r33 = 33 pm/V ).
4. Donner l’expression de la puissance en sortie Pout en fonction de celle en entrée Pin , nef f , r33 , d, V et L, puis représenter Pout en fonction de la tension V
appliquée.
5. Calculer la tension Vπ (qui permet d’avoir un déphasage égale à π) pour une
longueur L = 1, 5 cm.
6. Donner l’expression de la longueur L1550 pour laquelle la longueur d’onde λ =
1550 nm est transmise.
7. Donner l’expression de la longueur L1480 pour laquelle la longueur d’onde λ =
1480 nm est supprimée.
8. En déduire la valeur de la plus petite la longueur L1480/1550 qui permet de réaliser
la fonction ’filtre optique’ souhaitée.
•
–
–
–
Quelques valeurs concernant les indices de réfractions du LiN bO3 :
À la longueur d’onde λ = 1550 nm on a : ne = 2, 138 , no = 2, 211.
À la longueur d’onde λ = 1480 nm on a : ne = 2, 140 , no = 2, 213.
Pour l’indice effectif vous rajoutez 0, 007 à la valeur de l’indice concerné.
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Contrôle # 2 #
Pin
Optique dans les Systèmes de Communications
Pin
2
d
V
Pout
Pin
2
Fig. 1 – interféromètre Mac Zenhder intégré réalisé sur un guide d’onde optique Hx Li1−x N bO3 .
Niveau : 5ème année GTR & GEII
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