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Contribution Contribution àà ll’é’étude de la tude de la simulation des fonctions de filtrage simulation des fonctions de filtrage optiques dans le cadre doptiques dans le cadre d’’un run rééseau seau
de tde téélléécoms par fibre optiquecoms par fibre optique
LE Haï-BinhL’étudiant du parcours STN – ESCO
Sous la direction de M. Thierry ZAMI , Ingénieur de recherche
Plan de prPlan de préésentationsentation
� 1. Contexte du stage� 2. Filtrage optique� 3. L’outil et la méthode d’étude� 4. La simulation et résultat� 5. Conclusion
2
Contexte du stageContexte du stage� La fonction de filtrage se trouve dans des dispositifs tels que:
OADM, WSS, etc.
� L’espace spectrale entre 2 canaux devient étroite.
3
λ1 λ2 λ3 λ4
L’espace spectralentre 2 canaux
RXs
WSS 1
TXs
WSS 2
Input
Output
WSS ConfigurationMultiplexeur à insertion / extraction optique
λ1λ2 …λN
λ1,λ
2
λ’1λ’2
λ’1λ’2 …λN
Filtrage optiqueFiltrage optique
∫∗
=∗ω
ω
ωωτδϕ0
)( dg)()( 0λλωτ −= dg
−
=−+
N
kNj
c
ef
fj
fH12
2
1)(
π
4
λ1 λ2 λ3 λ4
λ1
λ2
λ3
λ4Filtre optique
� Filtre optique à longueur d’onde λ3
� La fonction de transfert de filtre Butterworth
� La dépendance linéaire entre temps du groupe et la longueur d’onde et le déphasage subi par la longueur d’onde en traversant le filtre
Les Outils utilisLes Outils utilisééss� Mathematica
� OCEAN
Le modèle de simulation d’un système de communicati on optique
5
-800 ps/nmpre-comp.
variablepost-comp.
NRZ-QNRZ-QLe peigne WDM alignésur la grille ITU de 50GHzModulé à 10.7 Gb/s
Canauximpairs
Canauxpair
WSS 1
WSS 2
80 kmSMF
DCF
80 kmSMF
DCF
80 kmSMF
DCF
OXCOXC
Ligne de transmission
Inter-nœuds
Avec/sans section de transmission
La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
6
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Am
plitude d’ondulation
Une période
Bande passante
Décalage d’ondulation
1550.12
Longueur d’onde en nm1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm
� Evaluer la fonction de filtrage optique en ajoutant des ondulations à la réponse en amplitude du filtre.
� Déterminer les valeurs des paramètres d’ondulation
� La même chose est faite pour la propriété dispersive chromatique du filtre
La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
7
1549 1550 1551 1552
-40
-20
20
1549 1550 1551 1552
-40
-20
20
40 Décalage d’ondulation
1550.12
Une période
Longueur d’onde en nmLongueur d’onde en nm
� Evaluer la fonction de filtrage optique en ajoutant des ondulations à la dispersion chromatique du filtre.
� Déterminer les valeurs des paramètres d’ondulation
� Nous choisissons l’ensemble des valeurs des paramètres du filtre et d’ondulation. Nous faisons des simulations et nous nous concentrons sur des cas particuliers qui nous intéressent.
La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
8
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14
La pénalité ≤3dB
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
1549.8 1550 1550.2 1550.4 1550.6
- 40
- 30
- 20
- 10
0
0.4 nm
La longueur d’onde en nm
Rejet est supérieur à 40 dB
� Critère d’isolation:
� Critère de pénalité:
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat� L’ensemble des valeurs des paramètres de filtre et d’ondulation est choisi
au début.
� L’ordre du filtre: 4 – 5 – 6
� Bande passante du filtre: 0.2 nm – 0.25 nm – 0.3 nm –0.35 nm
� Ondulation ajoutée à la réponse en amplitude
� l’amplitude: 0, 0.2, 0.5, 1, 2 dB
� nombre de périodes: 0, 2, 5, 10
� Ondulation ajoutée à dispersion chromatique
� l’amplitude: 0, 2, 5, 10 ps/nm
� nombre de périodes: 0, 2, 5, 10
� Nombre de filtre est de l’ordre 20.000
� Nous retenons les cas satisfaisant le critère d’isolation et le critère de pénalité.
La simulation préliminaire
9
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation préliminaire
10
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14
Nombre de périodes d’ondulation
: un seul filtre
: une concaténation de 10 filtres
La pénalitémaximale est inférieure à 3 dB
� Illustration des cas retenus
� Cas du filtre illustré:
� l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
� une ondulation d’amplitude de 5 ps/nm est ajouté à la dispersion chromatique du filtre
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation préliminaire
11
: un seul filtre
: une concaténation de 10 filtres
0 0.5 1 1.5 2 2.510
20
30
40
50
60
La pénalité est supérieure à 3 dB à0.2 dB d’amplitude
0.2
L’amplitude d’ondulation en dB
� Illustration des cas non-retenus
� Cas du filtre illustré:
� l’ordre: 4, la bande passante: 0.2 nm
� une ondulation dont le nombre de période est 5 est ajouté à la réponse en amplitude
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation préliminaire
12
Nombre de périodes d’ondulation
: un seul filtre
: une concaténation de 10 filtres
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14Ondulation est ajoutée à la réponse en amplitude
� Illustration des cas qui exposant une caractéristique non monotone
� Cas du filtre illustré:
� l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
� l’amplitude d’ondulation ajoutée est 0.5 dB
� Ce sont les cas qui nous interpellent
Non monotone
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation préliminaire
13
concaténation
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
La réponse est mauvaise
Longueur d’onde en nm
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm
Concaténation et décalage en fréquence d’ondulation
� Filtre à droite est la concaténation de 10 filtres à gauche avec un tirage au hasard de décalage d’ondulation de la longueur d’onde centrale du filtre
� Il nous faut tenir compte du décalage
en fréquence du filtre en concaténant
10 filtres en séries (petite variation en
nombre de périodes)
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation sans transmission dans la fibre optique
14
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
* Pour un nombre de période, chaque point d’une couleur correspond à une simulation
La pénalitémaximale est
inférieur à 3 dB
� Ondulation ajoutée à la réponse en amplitude
� Cas du filtre illustré:
� l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
� l’amplitude d’ondulation 0.2 dB
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation sans transmission dans la fibre optique
15
* Pour un nombre de période, chaque point d’une couleur correspond à une simulation
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
Dispersion chromatique nominale est nulle Dispersion chromatique nominale est 20 ps/nm
La pénalité est acceptable� Ondulation ajoutée à la dispersion chromatique
� Cas du filtre illustré:
� l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
� l’amplitude d’ondulation est 5 ps/nm
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation sans transmission dans la fibre optique
16
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
Pour un nombre de période, chaque point d’une couleur correspond à une simulation
La dispersion chromatique nominale est nulle
La pénalitémaximale
La pénalité de ce cas satisfait
le critère de pénalité
� Ondulation ajoutée à la dispersion chromatique
� En réalité, la bande passante est voisin de 0.3 nm pour les filtres des signaux WDM espacés de 50 GHz, alors, le cas du filtre étudier
� l’ordre: 6, la bande passante: 0.3 nm
� l’amplitude d’ondulation est 5 ps/nm.
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
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Nombre de nœud que le signal traverse
Pour un nombre de période, chaque point d’une couleur correspond à une simulation
La dispersion chromatique nominale est nulle
La pénalité est inférieure à 3 dB
� Transmission sans fonction de filtrage optique à chaque nœud
� Effets non linéaires considérés
� L’auto-modulation de phase
� La modulation de phase croisée
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
18
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
� L’ondulation d’amplitude de 0.2 dB est ajoutée à la réponse en amplitude
� Pour le filtre d’ordre 5, le résultat satisfaire le critère de pénalité au
Le seuil de la sensibilité
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
19
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
� L’ondulation d’amplitude de 0.35 dB est ajoutée à la réponse en amplitude
Le seuil de la sensibilité
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
20
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
� L’ondulation d’amplitude de 0.5 dB est ajoutée à la réponse en amplitude
� Basé sur ces résultat; nous concluons que l’amplitude maximale d’ondulation ajoutée à la réponse en amplitude est 0.3 dB
Le seuil de la sensibilité
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
21
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
� Ondulation d’amplitude de 5 ps/nm est ajoutée à la dispersion chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
Le seuil de la sensibilité
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
22
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
� Ondulation d’amplitude de 10 ps/nm est ajoutée à la dispersion chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
Le seuil de la sensibilité
La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultatLa simulation avec transmission dans la fibre optique
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L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
� Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
� Ondulation d’amplitude de 15 ps/nm est ajoutée à la dispersion chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
� Basé sur ces résultats, nous conluons que l’amplitude maximale d’ondulation ajoutée à la dispersion chromatique est 10 ps/nm.
Le seuil de la sensibilité
ConclusionConclusion
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� Nous déterminons les valeurs des paramètres d’ondulation ajoutée
�Les ordres du filtre considérés: 5, 6
� La bande passante est 0.3 nm
� L’amplitude d’ondulation ajoutée à la réponse en amplitude:
[0.1, 0.2, 0.3]
� L’amplitude d’ondulation ajoutée à la dispersion chromatique
[1, 2, 5, 7, 10] ps/nm
� Nous voulons étudier l’impact du filtre en ajoutant ondulation à la réponse en amplitude et à la dispersion chromatique. La génération des données est en cours d’exécution.
