Performance d’un régénérateur optique à base de SOA insensible à la polarisation
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Performance d’un régénérateur optique à base de SOA insensible à la polarisation. G. GIRAULT , M. GAY, L. BRAMERIE, V. RONCIN, J.C. SIMON. Laboratoire d’optronique CNRS UMR FOTON 6082 ENSSAT / Université de Rennes1 LANNION, FRANCE. Introduction.

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Performance d’un régénérateur optique à base de SOA insensible à la polarisation

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Presentation Transcript


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Performance d’un régénérateur optique à base de SOA insensible à la polarisation

G. GIRAULT, M. GAY, L. BRAMERIE, V. RONCIN, J.C. SIMON

Laboratoire d’optronique

CNRS UMR FOTON 6082

ENSSAT / Université de Rennes1

LANNION, FRANCE


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Introduction

  • Dégradations du signal Nécessité de le régénérer :

    • amplification du signal,

    • remise en forme du signal,

    • resynchronisation du signal.

  • Solution pour les transmissions à très hauts débits (>40Gbit/s) : la régénération tout optique qui évite le passage par l’électronique :

    • La régénération 2R (Reshaping Repeater) :

      • Amplification + Remise en forme

  • La régénération 3R (Retiming Reshaping Repeater) :

    • 2R + Resynchronisation.


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Plan

Introduction

I.Le régénérateur 3R

II.Résultats expérimentaux

Conclusion

I.Le régénérateur 3R


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Fonction de transmission

Transmission (Psout/Psin)

1

0

1

0

Puissance en entrée (Ppin)

Données dégradées (Ppin)

1

0

1

0

Récupération d’horloge

Porte optique

non-linéaire

Horloge optique

(Psin)

Données régénérées (Psout)

La régénération 3R en modulation croisée

I- Le régénérateur 3R

  • Réduction du bruit d’amplitude

  • Amélioration du taux d’extinction

  • Resynchronisation des données


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Données optique au format RZ (1)

Données régénérées(1)

2ème convertisseur en longueur d’onde (DESOA)

1er convertisseur en longueur d’onde (NOLM-SOA)

(1)

(2)

Récupération d’horloge

Sonde (2)

Horloge optique (1)

L’architecture du régénérateur 3R

I- Le régénérateur 3R


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

GSOA

T

‘1’ ‘0’ ‘1’ ‘1’

 T

temps

50/50

Données dégradées(1)

SOA

Fibré PM

Onde co - propagative

Onde contra - propagative

Sonde continue polarisée (2)

50/50

Réflexion

‘0’ ‘1’ ‘0’ ‘0’

Données à la longueur d’onde de la sonde (2)

Inversion de polarité par rapport à l’entrée

Data(l2)

Le premier convertisseur : NOLM-SOA

I- Le régénérateur 3R

XGM

  GSOA


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

‘0’ ‘1’ ‘0’ ‘0’

Données issues du NOLM-SOA

(2)

XGM

XGM

XGM

XGM

SOA 2

SOA 1

SOA 2

SOA 1

Horloge optique à la longueur d’onde des données initiales (1)

1er étage

2ème étage

Données régénérées (1)

Sonde modulée (1)

XGM

XGM

1er étage

2ème étage

SOA 2

SOA 1

1er étage

2ème étage

Le second convertisseur : DESOA

I- Le régénérateur 3R

  • Données régénérées à la longueur d’onde que celle des données en entrée du NOLM-SOA et de même polarité.

  • Intérêt du DESOA par rapport à un SOA seul : le taux d’extinction en sortie est deux fois plus important en dB (en considérant les SOA identiques).


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Plan

Introduction

I.Le régénérateur 3R

II.Résultats expérimentaux

Conclusion


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Mesure du taux d’extinction en sortie du régénérateur en fonction de la puissance crête de pompe en entrée:

TEin

TEout

Régénérateur 3R

TEout= 0

TEout

Hypothèse : est une constante.

Fonction de transmission du régénérateur

II- Résultats expérimentaux


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

0

TEin

-2

TEout

Régénérateur 3R

-4

-6

Transmission (dB)

13 dB

-8

  • 2 non-linéarités,

  • Possibilité d’obtenir un taux d’extinction en sortie de 13 dB pour un taux d’extinction en entrée de 8 dB.

-10

-12

-14

8 dB

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Puissance crête des données en entrée(dBm)

Remarque : les 2 non-linéarités atteintes avec un TEin de 11 dB.

Or dans l’expérience TEin>11 dB l’hypothèse, = constante, est validée.

Fonction de transmission du régénérateur (2)

II- Résultats expérimentaux


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

  • Taux d’erreurs binaires :

  • btb = back-to-back

Une faible pénalité

II- Résultats expérimentaux

Pénalité de 0,5 dB pour un TEB de 10-9.


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Dépendance en polarisation du SOA en pompe/sonde

Dépendance en polarisation duNOLM-SOA

Dispositif PM, sonde polarisée TE, signaux continus

13

0

12

-2

Fonction de transmission

de la sonde avec

normalisation (dB)

11

-4

Gain sur la sonde (dB)

-6

10

pompe TE

pompe TE

pompe TM

pompe TM

-8

9

-10

8

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

Puissance de pompe en entrée (dBm)

Puissance de pompe en entrée (dBm)

Une faible dépendance à la polarisation

II- Résultats expérimentaux

NOLM-SOA est donc beaucoup moins sensible à la polarisation que le SOA seul


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Réception

Emission

Emission

Régénérateur

Régénérateur

EDFA

EDFA

Optique 3R

Optique 3R

NZDSF

NZDSF

Pompe

Pompe

Raman

Raman

OSNR dégradé par l’ajout d’une source d’émission spontanée amplifiée :

Possibilité d’étude du TEB en fonction du nombre de tours.

DCF

DCF

Brouilleur de

Brouilleur de

EDFA

EDFA

polarisation

polarisation

NZDSF

NZDSF

Pompe

Pompe

ASE

Raman

Raman

ASE

Pour un OSNR (rapport signal à bruit) de 33 dB (0,1 nm) au premier tour : aucune erreur n’a été mesurée après une transmission de 100 000 km (1000 passages dans le régénérateur) pendant 30 minutes (TEB<10-10).

Brouilleur de polarisation : test de la sensibilité à la polarisation du régénérateur

Fréquence de modulation ~ 1MHz

EDFA et pompages Raman contra-propagatifs  compensation des pertes dans la fibre avec minimisation de l’accumulation de bruit dans la ligne ainsi que des effets non-linéaires.

NZDSF : 2  50 km - DCF : dispersion quasi-compensée

Le Régénérateur 3R placé en fin de boucle

Données émises : 10 Gbit/s - PRBS 215 -1 Impulsions de 50 ps @ 1552 nm au format RZ

La boucle à recirculation

II- Résultats expérimentaux


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

-2

-3

[1]

-4

-5

-6

log(TEB)

-7

-8

OSNR (0.1nm)

-9

21dB

-10

24dB

-11

1

10

100

1000

Nombre de tours (N)

[1] : J.Mork et al., ‘Analytical expression for Bit Error Rate of cascaded All-optical Regenerators’, IEEE Phot. Tech. Lett., vol. 15, no.10, oct. 2003

Evolution du taux d’erreurs binaires

II- Résultats expérimentaux


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Conclusion

  • Expériences avec un régénérateur optique 3R insensible à la polarisation présentant une architecture originale à base de SOA.

  • Grande stabilité du dispositif expérimental qui a permis de réaliser une transmission comprenant 1000 passages dans le régénérateur.

  • Possibilité de propager le signal sur 100 000 km avec un TEB d’environ 10-8 pour un OSNR de 24 dB (0.1nm) mesuré devant le régénérateur au premier tour (sans code correcteur d’erreur).

  • Possibilité d’étendre les expériences au débit de 40 Gbit/s en utilisant des SOA adaptés.

  • Expérience sur l ’évolution du TEB en fonction du nombre de tours et donc de passages dans le régénérateur en adéquation avec la théorie [1].

[1] : J.Mork et al., ‘Analytical expression for Bit Error Rate of cascaded All-optical Regenerators’, IEEE Phot. Tech. Lett., vol. 15, no.10, oct. 2003


Des questions

Des questions ?

Remerciements

  • Conseil régional de Bretagne

  • Commission européenne (F.E.D.E.R.)

  • Ministère de la Recherche et Nouvelles Technologies


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Fonction de transmission du NOLM-SOA en réflexion :

avec

K : une constante,

Gco : le gain du SOA vu par l’onde co-propagative,

Gcontra : le gain du SOA vu par l’onde contra-propagative,

 : le coefficient de couplage phase/amplitude dans le SOA.

Une faible dépendance à la polarisation (2)

II- Résultats expérimentaux

Ainsi, PDLNOLM(dB) < PDGSOA si A(dB)TE - A(dB)TM < 0


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

et

Une faible dépendance à la polarisation (3)

II- Résultats expérimentaux

Ainsi, PDLNOLM(dB) < PDGSOA si A(dB)TE - A(dB)TM < 0

  • Si tout est parfaitement symétrique dans le NOLM-SOA, avec des signaux continus, on a GSOA = 0 et donc AdB = 0, d’où PDLNOLMdB = PDGSOAdB.

  • Or, s’il existe une dissymétrie (place du SOA dans la boucle en dynamique ou différence de couplage fibre/puce dans le SOA en statique). Ainsi, GSOA  0 et comme GTE  GTM alors, GSOATE GSOATM.

Ainsi, Dissymétrie dans le SOA  possibilité d’avoir A(dB)TE - A(dB)TM < 0


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Dispositif opto-électronique de récupération de l’horloge optique

Récupération d’horloge

BA

BA

PD

LiNbO3 modulateur

laser DFB (1552 nm)

  • Une photodiode à 10 GHz suivie d’un amplificateur large bande (BA)

  • Un amplificateur limiteur

  • Une récupération d’horloge

  • Le signal remis en forme et resynchronisé module un signal optique issu d’un laser DFB via un modulateur à LiNbO3.


Performance d un r g n rateur optique base de soa insensible la polarisation

Dispersion

  • Dispersion partially compensated : 22 ps/nm/laps .

  • But dispersion not critical under 10 laps of propagation :BER deduced from OSNR in a linear assumption = BER measurement .


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