HISTOIRE DES TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES 11 |
CHAPITRE 1. -Presentation des telecommunications optiques 13 |
1.1 Qu'est-ce qu'une telecommunication optique? 13 |
1.2 Bref historique du debut des telecommunications optiques 15 |
1.3 Quelles sont les autres methodes de transmission optique? 16 |
1.3.1 Propagation normale d'un faisceau laser dans l'atmosphere 17 |
1.3.2 Methode utilisant un guide d'onde a lentilles 19 |
1.3.3 Lignes de transmission a fibres optiques 20 |
1.4 Quels sont les avantages des telecommunications par fibre optique? 22 |
CHAPITRE 2. -Bases theoriques du guidage de la lumiere 23 |
2.1 La refraction et la reflexion constituent les bases des guides d'onde optiques 23 |
2.2 Comment la lumiere peut-elle etre guidee? 26 |
2.3 Une onde guidee peut etre representee par des modes discrets 28 |
2.4 Nombre de modes 32 |
2.5 Qu'est-ce qu'une vitesse de groupe? 35 |
2.6 Modes TE et TM 38 |
CHAPITRE 3. -Caracteristiques de propagation et effet de focalisation d'un guide d'onde optique 39 |
3.1 Qu'est-ce qu'un guide d'onde a gradient d'indice? 39 |
3.1.1 Onde guidee dans un guide d'onde a gradient d'indice 40 |
3.1.2 Nombre de modes guides dans un guide d'onde a gradient d'indice 42 |
3.1.3 Vitesse de groupe dans le guide d'onde a gradient d'indice 44 |
3.2 Guide d'onde avec repartition arbitraire d'indice de refraction 45 |
3.3 Guide d'onde monomode 48 |
3.4 Effet de la courbure du guide d'onde 49 |
3.5 Effet d'irregularites d'interface 50 |
3.6 Focalisation de la lumiere 51 |
CHAPITRE 4. -Principe de l'emission de lumiere et du fonctionnement du laser 54 |
4.1 Principes fondamentaux de l'emission lumineuse et du fonctionnement du laser 54 |
4.1.1 Mecanisme de l'emission de lumiere 54 |
4.1.2 Mecanismes de l'amplification et de l'oscillation de la lumiere 55 |
4.2 Emission lumineuse dans les semi-conducteurs et les diodes electroluminescentes 57 |
4.2.1 Processus d'emission de lumiere dans un semi-conducteur 57 |
4.2.2 Diode electroluminescente 62 |
4.3 Principes de fonctionnement du laser 62 |
4.3.1 Processus d'oscillation dans les lasers 62 |
4.3.2 Conditions pour l'oscillation laser 64 |
4.3.3 Double heterojonction et fonctionnement continu a temperature normale 65 |
4.4 Lasers a semi-conducteur 67 |
4.4.1 Fonctionnement d'un laser a semi-conducteur a double heterojonction 67 |
4.4.2 Spectre d'oscillation d'un laser a semi-conducteur 69 |
4.4.3 Fabrication de lasers semi-conducteurs a double hetero-structure 69 |
4.5 Caracteristiques de la lumiere emise 73 |
4.5.1 Signification de la coherence 73 |
4.5.2 Lasers et coherence 74 |
CHAPITRE 5. -Sources de lumiere pour telecommunications par fibres optiques 77 |
5.1 Conditions requises pour les sources optiques des telecommunications 77 |
5.1.1 Principales caracteristiques des sources optiques 77 |
5.1.2 Autres proprietes d'une source optique 80 |
5.2 Sources lumineuses et caracteristiques de propagation des fibres optiques 82 |
5.3 Types de sources optiques 83 |
5.3.1 Diode electroluminescente au GaAlAs 83 |
5.3.2 Diode laser a semi-conducteur (DL) au GaAlAs 85 |
5.3.3 Les variantes de structures a geometrie en ruban 85 |
5.3.4 Approche d'une plus grande fiabilite 88 |
5.3.5 Puissance de sortie et rendement 89 |
5.3.6 Caracteristiques thermiques du laser DH au GaAlAs 90 |
5.4 Couplage a une fibre optique 91 |
5.5 Sources optiques a semi-conducteurs a longueurs d'onde plus grandes 92 |
5.5.1 Dispositifs au GaInAs 93 |
5.5.2 Dispositifs au GaAsSb 93 |
5.5.3 Dispositifs au GaInAsP 94 |
5.6 Lasers a cristaux 《a etat solide》 94 |
5.7 Lasers a semi-conducteur ameliores 97 |
CHAPITRE 6. -Modulation, demodulation et circuits integres optiques 99 |
6.1 Qu'est-ce que la modulation optique? 99 |
6.2 Modulation directe des lasers a semi-conducteur 101 |
6.2.1 Resonance de cavite 102 |
6.2.2 Impulsions erratiques a la frequence de resonance 102 |
6.2.3 Oscillation de relaxation 103 |
6.2.4 Effet de l'accumulation des porteurs sur la modulation d'impulsion 103 |
6.3 Modulation directe des diodes electroluminescentes 107 |
6.4 Modulation externe 109 |
6.4.1 Modulation de phase 109 |
6.4.2 Modulateurs guide d'onde 111 |
6.5 Detecteurs optiques 111 |
6.5.1 Conversion d'un signal optique en signal electrique 111 |
6.5.2 Conditions requises pour les detecteurs optiques 111 |
6.5.3 Principe de la photodiode a avalanche (PDA) 112 |
6.5.4 Amplificateur a avalanche 114 |
6.6. Presentation generale des circuits integres optiques 115 |
6.7 Guides d'onde pour circuits integres optiques 116 |
6.8 Circuits de guides d'onde passifs 118 |
6.8.1 Filtre 118 |
6.8.2 Guide d'onde unidirectionnel 118 |
6.9 Circuits de guides d'onde actifs 119 |
6.9.1 Laser integre 119 |
6.9.2 Modulateur et deflecteur de guide d'onde 119 |
6.9.3 Detecteur de guide d'onde 121 |
6.9.4 Guide d'onde parametrique optique 121 |
6.10 Avenir des circuits integres optiques 121 |
CHAPITRE 7. -Lignes de transmission par fibres optiques 122 |
7.1 Les differents types de fibres optiques et leurs caracteristiques 122 |
7.2 Parametres fondamentaux des fibres optiques 124 |
7.2.1 Fibres cylindriques circulaires 124 |
7.2.2 Modes se propageant dans une fibre a saut d'indice 125 |
7.2.3 Fibres a gradient d'indice 128 |
7.3 Materiaux et methodes de fabrication des fibres optiques 130 |
7.3.1 Fibre en verre de silice 130 |
7.3.2 Fibres en verre multicomposants 133 |
7.4 Attenuation des fibres optiques 134 |
7.4.1 Pertes dues a l'absorption et a la diffusion 134 |
7.4.2 Pertes dues aux courbures et a la diffusion a l'interface coeur-gaine 136 |
7.4.3 Pertes dues aux raccordements 137 |
7.5 Methodes de mesures de la repartition d'indices de refraction 138 |
7.6 Bande passante des fibres optiques 140 |
7.6.1 Facteurs reduisant la largeur de bande 140 |
7.6.2 Dispersion dans le materiau 141 |
7.6.3 Dispersion de guide d'onde 143 |
7.6.4 Dispersion multimodale 144 |
7.6.5 Effet du couplage de mode et des pertes dependant du mode sur la bande passante 146 |
7.6.6 Exemples de caracteristiques de transmission. Fibres multimodes a saut d'indice 147 |
7.7 Raccordements, connexions et cablages 150 |
CHAPITRE 8. -Reseaux de telecommunications optiques et applications 153 |
8.1 Caracteristiques des reseaux de telecommunications par fibre optique 153 |
8.1.1 Comparaison avec les systemes a fil existants 153 |
8.1.2 Caracteristiques et applications des telecommunications par fibre optique 154 |
8.2 Distance de transmission avec les fibres optiques 156 |
8.2.1 Principe des transmissions 156 |
8.2.2 Puissance minimale du recepteur 156 |
8.2.3 Distance de transmission 158 |
8.2.4 Distances de transmission dans differents systemes 159 |
8.3 Exemples de techniques de transmissions optiques 160 |
8.3.1 Modulation par intervalles d'impulsions 160 |
8.3.2 Transmission optique avec modulation PCM 162 |
8.3.3 Telecommunication par fibre optique dans les reseaux de distribution electrique 163 |
8.3.4 Instrumentation et commande par fibre optique 165 |
8.4 Multiplexage de longueurs d'onde 166 |
Annexe 1. -Trajectoire d'un rayon dans un guide d'onde a indice parabolique 168 |
Annexe 2. -Dephasage sur une periode dans un guide d'onde a indice parabolique 170 |
Annexe 3. -Traitement des equations (3.12) et (3.15) 172 |
Annexe 4. -Equations differentielles 173 |
Annexe 5. -Modes dans les fibres cylindriques a section circulaire 174 |
Annexe 6. -Modes de Hermite-Gauss 178 |
Annexe 7. -Modes HE, EH, HG et LG 179 |
BIBLIOGRAPHIE 181 |
INDEX 198 |
HISTOIRE DES TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES 11 |
CHAPITRE 1. -Presentation des telecommunications optiques 13 |
1.1 Qu'est-ce qu'une telecommunication optique? 13 |