Thomas ANFRAY

Étude et simulation des potentialités du Dual Electroabsorption Modulated Laser (D-EML) pour la montée en débit dans les futurs réseaux d’accès optique

Study and simulation of the Dual Electroabsorption Modulated Laser (D-EML) potentialities for the bit rate upgrade in the Next Generation Access Network

Thèse de doctorat dirigée par Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT

soutenue le 17 décembre 2013

publiée en ligne le 02 avril 2014


Jury

Président :
Didier ERASME
Rapporteurs :
Catherine ALGANI
Pascal BESNARD
Examinateurs :
Didier ERASME
Philippe CHANCLOU
Christelle AUPETIT-BERTHELEMOT
Yannis LE GUENNEC
Invités :
Christophe KAZMIERSKI
Guy AUBIN

Le réseau d’accès constitue le dernier segment de réseau permettant d’acheminer les informations jusqu’aux utilisateurs. L’émergence de nouveaux services toujours plus gourmands en bande passante, notamment les services vidéo et les services de partage de fichiers multimédias, créée un besoin chez les clients qui contraint les opérateurs à augmenter la capacité, c’est-à-dire le débit, de tous les segments du réseau, y compris le réseau d’accès. Les solutions utilisant la fibre optique tendent à remplacer progressivement les liai-sons basées sur la paire cuivrée ou le câble coaxial afin de garantir des capacités de transfert plus importantes. La fibre optique est un medium très attractif car son atténuation linéique est très faible et sa bande passante est importante. Cependant la dispersion chromatique de la fibre associée au chirp des sources optiques limite la montée en débit dans les futurs réseaux d’accès optiques (débits au-delà de 10 Gb/s) NG-PON (Next Genera-tion Passive Optical Network). En effet, la combinaison de ces deux phénomènes provoque un élargissement temporel des impulsions lumineuses portant l’information conduisant à des interférences entre symboles et donc à des erreurs en réception. Dans ce travail de thèse nous avons évalué les performances d’une nouvelle source optique, le D-EML (Dual Electroabsorption Modulated Laser), pour la montée en débit de 10 Gb/s à 40 Gb/s dans le réseau d’accès. Le D-EML est le résultat de l’intégration monolithique d’un laser DFB et d’un modulateur EA. La particularité de cette source est de posséder deux accès de modulation indépendant pour le laser et le modulateur. Le laser est conçu pour jouer le rôle de modulateur de fréquence optique tandis que le modulateur assure la modulation de l’intensité optique. Avec une telle source il est possible de générer un signal OSSB (Optical Single Side Band) moins pénalisé par la dispersion chromatique que les signaux ODSB (Optical Double Side Band) traditionnels. Dans ce manuscrit nous avons pu démontrer par des simulations système que le D-EML était capable d’augmenter les distances maximales de transmission, au-delà de la limite imposée par la dispersion chromatique pour les signaux ODSB classiques, et ceci pour les formats de modulation OOK-NRZ (On-Off Keying-Non-Return to Zero) et OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

The access network is the last part of the network allowing the transmission of information to end-users. The apparition of new bandwidth-hungry services, as video and file sharing services, force telecom operator to increase the capacity of all network segments including access network. Thus the fiber-based access solutions progressively replace copper- or coax-based solutions. The optical fiber is very attractive because of its low linear attenuation and high bandwidth. However, the fiber chromatic dispersion combined to the optical sources chirp limits the bit rate upgrade in the next generation passive optical networks (beyond 10 Gb/s). Indeed, the combination of these two phenomena leads to the spread of the optical pulses carrying information resulting in inter-symbol interferences and consequently in errors at the reception side. In this thesis work, we have investigated the transmission performances of a new optical source, called the dual electroabsorption modulated laser (D-EML), for the bit rate upgrade form 10 Gb/s to 40 Gb/s. The D-EML is composed of a DFB laser monolithically integrated with an EA modulator. The particularity of this source consists in having dual independent RF modulation access for the laser and the modulator. The laser has been developed to play the role of an optical frequency modulator whilst the modulator acts as an optical intensity modulator. With such configuration, it is possible to generate optical single side band (OSSB) signal which is less penalized by the fiber chromatic dispersion than classical optical double side band (ODSB) signals. In this thesis, we have demonstrated thanks to system simulations that the D-EML allows increasing maximal transmission distances beyond the limit imposed by chromatic dispersion for classical ODSB signal, for both on-off keying non-return to zero and orthogonal frequency division multiplexing modulation formats.


Texte intégral

Pour citer cette thèse

ANFRAY Thomas. Étude et simulation des potentialités du Dual Electroabsorption Modulated Laser (D-EML) pour la montée en débit dans les futurs réseaux d’accès optique [En ligne]. Thèse de doctorat : Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique. Limoges : Université de Limoges, 2013. Disponible sur <http://epublications.unilim.fr/theses/2013/anfray-thomas/anfray-thomas.pdf> (consulté le 19/10/2017)

2013LIMO4017