Soutenance projet technique Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques

1. Soutenance projet techniqueFormat de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques J.-P. Allamandy, J. Berrio Bisquert encadrés par D. Hervé et S. Le Maguer, E.N.S.T. Bretagne M. André et N. Brochier, France Télécom R&D

2. Introduction • Progrès des transmissions optiques : • nouvelles techniques (WDM) • nouvelles performances (10 Gbit/s par canal) en modulation d’intensité OOK (« On/Off Keying ») • pour diminuer les coûts, les réseaux sous-marins utilisent de nouvelles impulsions en modulation d’intensité : le RZ (« Return to Zero ») • pour augmenter les performances : la modulation de phase différentielle (DPSK), un nouveau format mis au point (1990’s, 2000’s) mais pas encore utilisé.

3. Introduction • DPSK : les questions importantes • le type d’impulsion (RZ ou NRZ) • la réduction de la dispersion et des effets non-linéaires • l’architecture en détection : simple ou équilibrée. • Problème posé : quel est l’intérêt du format RZ-DPSK par rapport au format RZ classique ? • Introduction • La modulation DPSK optique • Simulations sous VPI • Expérimentations

4. Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques • Introduction • La modulation DPSK optique • Simulations sous VPI • Expérimentations

5. Principe du DPSK Utilisation de la différence de phase de la porteuse optique entre deux intervalles successifs comme paramètre qui porte l’information Zéro logique “0” pas de changement de phase Un logique “1” changement sur la phase de π Université du Michigan, 2003.

6. NRZ Mod. phase Codeur DPSK LASER 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 Modulateur. Décision Passe-bas Photodiodes T 0 1 1 0 0 1 1 0 Démodulateur 0 0 Modulation et démodulation (NRZ) 10110... 10110...

7. Modulation et démodulation (RZ) LASER 0 0 Codage RZ Photodiodes Codeur DPSK NRZ Mod. phase 10110... 0 1 1 0 0 1 1 0 Modulateur Décision Passe-bas 10110... T 0 1 1 0 0 1 1 0 Démodulateur 0 0

8. Les problèmes de dispersion dans la fibre - dispersion chromatique : deux composantes spectrales distinctes ne se propagent pas à la même vitesse; - dispersion de polarisation : deux ondes polarisées différemment ne se propagent pas à la même vitesse. Les performances du DPSK : - DPSK a de meilleures performances par rapport à la dispersion chromatique que OOK (On-Off Keying) (WANG,KAHN, IEEE J. Lightwave Technol.,2003) RZ-DPSK a un comportement meilleur que NRZ-DPSK du point de vue de la dispersion par polarisation de premier ordre (Idem) RZ-DPSK a un comportement moins bon que NRZ-DPSK du point de vue de la dispersion chromatique (Idem). Dispersion et performances du DPSK

9. Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques • Introduction • La modulation DPSK optique • Simulations sous VPI • Expérimentations

10. Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK Format RZ-OOK à 10 Gbit/s, fibre standard avec compensation de dispersion

11. Simulations sous V.P.I. : RZ-OOK Spectre du signal optique émis Diagramme de l’œil en réception

12. Simulations sous V.P.I. : NRZ-DPSK Format NRZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard

13. Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK Format RZ-DPSK à 10 Gbit/s, détection équilibrée, fibre standard avec compensation de dispersion

14. Simulations sous V.P.I. : RZ-DPSK Spectre du signal optique émis Diagramme de l’œil en réception

15. Format de modulation DPSK pour les systèmes de transmission optiques • Introduction • La modulation DPSK optique • Simulations sous VPI • Expérimentations

16. Polarisation du M.Z. au min. de transmission Expérimentation à l’ENST-Bretagne Liaison expérimentale NRZ-DPSK optique à 8 Mbit/s

17. Débit (Mbit/s) Période-bit (ns) Distance (m) 8.448 118 24.5 34 26 6.1 Débit 8.448 Mbits/s Format NRZ-DPSK 139 7,2 1.5 Expérimentation à l’ENST-Bretagne

18. Expérimentation à Lannion Liaison RZ-DPSK et/ou RZ classique, 10 Gbit/s

19. Expérimentation à Lannion (RZ classique) RZ classique: sensibilité au déphasage entre le signal d’horloge et le signal de données

20. Expérimentation à Lannion (RZ-DPSK) Détection simple Détection équilibrée Taux d’erreur binaire en fonction de la puissance émise

21. Conclusion 1- Pourquoi le format DPSK plutôt que le OOK? - Inconvénients du DPSK : l’interféromètre en détection est difficile à stabiliser. - Toutefois l’avantage du DPSK par rapport au OOK est de permettre l’utilisation d’un dispositif de détection équilibrée. - Or la détection équilibrée augmente la sensibilité du récepteur (le nombre de photons contenus dans chaque bit peut être plus faible qu’en OOK tout en garantissant un T.E.B. donné) Portée plus longue en DPSK

22. Conclusion 2- Pourquoi RZ-DPSK et pas NRZ-DPSK? - Il est démontré que le format RZ est plus performant par rapport à la propagation. - La récupération d’horloge est plus facile (cf. le spectre).

23. Conclusion 3- Pourquoi une détection équilibrée plutôt qu’une détection simple ? - La détection équilibrée nous permet d’utiliser un signal à mi-puissance (3 dB) et d’obtenir les mêmes performances que pour la détection simple. - La détection équilibrée nous permet d’avoir un système plus robuste vis-à-vis des effets non-linéaires (moins de puissance en entrée).

24. Conclusion 4- L’avenir - le format DPSK est au point ; - Le format QDPSK (modulation de phase différentielle à quatre états) est encore à l’étude Meilleures performances que le DPSK en termes de pertes de puissance dues aux dispersions chromatique et de polarisation.