FR2549661A1 - Dispositif de couplage d'un terminal a un canal de liaison par fibre optique en boucle fermee et procede de transmission d'informations dans un systeme utilisant de tels dispositifs - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE COUPLAGE SELON L'INVENTION POUR DES TERMINAUX CONNECTES A BUS SERIE A FIBRE OPTIQUE F F EN BOUCLE FERMEE COMPREND DEUX COMMUTATEURS ELECTRO-OPTIQUES C, C MUNIS DE PREMIERS GUIDES D'ONDES G, G COUPLES AU BUS COUPLES ENTRE EUX F ET DES SECONDS GUIDES D'ONDES G, G COUPLES RESPECTIVEMENT, A UN DETECTEUR PD ET A UNE DIODE LASER LD. CHAQUE DISPOSITIF DE COUPLAGE DC FONCTIONNE, SELON L'ETAT DES COMMUTATEURS C, C EN DETECTEUR (PRELEVEMENT PARTIEL), EN REGENERATEUR (PRELEVEMENT TOTAL ET REEMISSION) OU EN "COURT-CIRCUIT" OPTIQUE (MODE PASSIF). LE PROCEDE DE TRANSMISSION DANS UN SYSTEME METTANT EN OEUVRE DE TELS DISPOSITIFS DE COUPLAGE, COMPREND DES ETAPES D'AJUSTEMENT DU PRELEVEMENT D'ENERGIE PAR LES TERMINAUX PERMETTANT L'OPTIMISATION DES TRANSMISSIONS.

Description

L'invention se rapporte à un dispositif de couplage d'un terminal à un canal de liaison par fibre optique en boucle fermée et plus particulièrement un canal du type bus série. Elle concerne également un procédé optimisé de transmission d'informations entre des terminaux d'un système de transmission connectés à ce bus série.

Une telle architecture soulève des problèmes qui lui sont spécifiques et parmi lesquels, à titre d'exemples non exhaustifs, ceux qui vont être discutés ci-après.

Un premier problème à résoudre est celui soulevé par les défaillances des terminaux connectés au bus série. En effet, une défaillance partielle ou totale d'un ou plusieurs terminaux ne doit pas se répercuter sur le fonctionnement global du système, ce qui aurait pour effet d'en dégrader fortement le taux de fiabilité.

Dans certaines applications, l'accès au terminal défaillant est difficile voire impossible.

Il est d'usage de munir les terminaux connectés au canal de liaison de dispositifs de couplage permettant une déconnexion des terminaux défaillants, de préférence automatique, tout en conservant une continuité de la liaison au niveau de ces terminaux.

Dans les systèmes plus anciens, il a été utilisé soit des éléments de couplage optiques passifs de prélèvement partiel de l'énergie lumineuse véhiculée par le canal de liaison, soit des commutateurs électromécaniques.

Les élements coupleurs passifs limitent très rapidement le nombre total de terminaux pouvant être connectés en série du fait des pertes fixes apportées par chaque coupleur. Les commutateurs électromécaniques limitent la vitesse de transmission du fait de leur inertie.

I1 a été proposé plus récemment des commutateurs présentant une structure dite en t'optique intégrée".

De nombreux exemples de réalisations ont été expérimentés. Ces commutateurs, constitués de guides d'ondes monomodes et réalisés sur un substrat approprié, en général en matériau électro-optique, permettant d'aiguiller la lumière d'un guide d'onde vers un autre avec une grande efficacité, la diaphonie étant meilleure que - 30 dB, avec des tensions de commandes faibles,de l'ordre du volt,et des bandes passantes élevées de plusieurs gigahertz. On peut citer notamment, par exemple, les commutateurs réalisés sur des substrats en niobate de lithium.

Ainsi, parmi les différents composants mis au point ces dernières années, dans le domaine de l'optique intégrée, on connaît des coup leurs utilisant deux portions parallèles de guide d'onde optique et dont le couplage est commandé à l'aide d'un jeu d'électrodes sous l'action d'une tension variable appliquée à ces électrodes. De tels coupleurs ont été décrits par exemple dans les demandes de brevet français publiées sous les numéros FR
A-2 299 662 et FR-A-2 309 890.

Ces commutateurs permettent donc, notamment, une cadence de transmission plus élevée.

Cependant, les dispositifs de couplage de l'Art Connu proposés ne permettent pas d'exploiter au mieux les possibilités potentielles des éléments optiques disponibles actuellement et, parmi d'autres, celles des fibres optiques mono modems de liaison et des commutateurs électro-optiques.

Une première limitation est le manque de flexibilité de l'architecture du système. On peut concevoir essentiellement deux types de transmission série,: la transmission en mode "bus", dans lequel tous les terminaux reçoivent en permanence les messages véhiculés par le canal de liaison, cette réception s'effectuant physiquement par un prélèvement partiel d'énergie, la circulation des messages n'étant pas interrompue; et la transmission en mode "cascade" connu sous la dénomination anglo-saxonne de "Daisy chain", mode pour lequel chaque message provenant d'un - terminal amont est systématiquement intercepté par chaque terminal avant d'être réémis vers le terminal suivant ou terminal aval. Une fois le choix effectué, il est le plus souvent difficile voire impossible de passer d'un mode à l'autre.

Une deuxième limitation se rencontre au niveau du mode de fonctionnement de chaque terminal. On peut distinguer trois cas de fonctionnement: un mode actif dans lequel le terminal reçoit les messages par prélèvement d'une fraction de l'énergie lumineuse véhiculée par le canal de liaison; un mode régénérateur dans lequel le terminal intercepte chaque message et le régénère avant transmission ; et un mode passif dans lequel le terminal se comporte comme un court-circuit optique ou !'by pass" selon l'expression anglo-saxonne couramment utilisée, par exemple à la suite d'une défaillance de ce terminal qui impose la déconnexion du terminal.

Il est également difficile, voire impossible d'obtenir ces trois modes avec certains dispositifs de l'Art Connu.

En outre, dans tous les cas, la présence d'un terminal connecté au bus se traduit par des pertes énergétiques qui fluctuent en fonction du mode de fonctionnement. II faut alors, pour des considérations énergétiques, de marges de sécurité de fonctionnement et de taux d'erreur admissible, imposer, soit un nombre fixe de terminaux, soit- avoir recours à des protocoles de communication rigides. De toute façon, un nombre fixe de terminaux ne résoud pas entièrement les problèmes liés aux fluctuatioris des pertes énergétiques liées au mode de fonctionnement de chaque terminaL
Enfin, une considération importante concerne le temps de transit des signaux sur le bus, qui varie également selon le mode de fonctionnement des terminaux.En effet, lors d'une régénération des signaux, un retard supplé- mentaire est introduit par les circuits électroniques de régénération.

Il y a lieu de tenir compte de tous ces effets pour Adoption d'un protocole de transmission, ce qui conduit à diminuer la flexibilité des systèmes de transmission.

L'invention se fixe pour but de pallier - les difficultés qui viennent d'être rappelées en permettant tout à la fois uneoptimisation des-transmis- sions et une augmentation de la flexibilité globale du système.

L'invention a donc pour objet un dispositif de couplage pour la connexion d'un terminal de traitement d'informations à un canal de liaison à -fibre optique pour des transmissions unidirectionnelles d'informations de type série, en boucle fermée, caractérisé en ce qutil~comprend des premier et second commutateurs en optique intégrée comportant un substrat en matériau électro-optique dans lequel ont été formés deux guides d'ondes lumineuses comprenant des tronçons adjacents et munis d'électrodes commandées en tension créant un champ électrique interagissant sur les deux tronçons de guides d'ondes adjacents de manière à provoquer un transfert commandable, en tout ou partie, de rénergie lumineuse guidée dans puy des guides vers l'autre guide, chaque commutateur étant couplé optiquement par une première extrémité d'un premier guide à la fibre optique du canal de liaison, respectivement en amont et en aval, et les deux commutateurs étant couplés mutuellement par une seconde extrémité de ce guide; des moyens opto-électroniques de détection d'énergie lumineuse et de conversion de cette énergie en signaux électriques, couplés à l'une des extrémités du second guide du premier commutateur, des moyens opto-électroniques d'émission de radiations lumineuses de puissance optique commandables couplés à l'une des extrémité du second guide du second commutateur, - des circuits électroniques de commande et de traitement de signal recevant les signaux électriques issus de la conversion, générant des signaux de commande des moyens opto-électroniques d'émission de radiations lumineuses et dialoguant avec ledit terminal;
et en ce que les circuits électroniques génèrent en outre des signaux de commande en tension appliqués aux électrodés des premier et second commutateurs de manière à réaliser sélectivement trois modes dé connexions distincts dudit terminal au canal de liaison: un mode passif, en l'absence de signaux de commande, pour lequel toute l'énergie véhiculée par les ondes lumineuses est transmise de l'amont à l'aval du dispositif de couplage, un mode actif associé à un premier état des sig-naux de commande pour lequel une première fraction de l'énergie véhiculée par les ondes lumineuses incidentes est prélevée dans le premier guide du premiercommutateur, couplé au canal de liaison, et transférée dans le second guidé et détectée, la.fraction restante étant transmise, et un mode de régération pour un deuxième état des signaux de commande pour lequel toute l'énergie des ondes lumineuses incidentes est transmise du premier guide du premier commutateur au second guide, régénérée par les moyens opto-électronique d'émission et réinjecté dans le canal de liaison- par transfert du second guide du second commutateur dans le premier guide.

L'invention a encore pour objet un~procédé de -transmission d'informations optimisé dans un système utilisant un tel dispositif.

L'invention sera mieux comprise-et-d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées et parmi lesquelles:
- les figures 1 à 3 illustrent un exemple de commutateur électrooptique utilisable par l'invention;
- les figures 4 et 5 sont deux variantes de réalisation d'un dispositif de couplage selon l'invention;
- la figure 6 illustre schématiquement un réseau de terminaux reliés par un bus série en boucle fermée;
- la figure 7 illustre schématiquement une étape particulière du procédé de l'invention.

Le dispositif de l'invention utilisant, comme éléments de commutation, des commutateurs électro-optiques intégrés, il y a lieu tout d'abord d'en rappeler brièvement les principales caractéristiques et leur fonctionnement.

La figure 1 représente schématiquement un coupleur directionnel en optique intégrée, dont on rappelle le fonctionnement comme commutateur électro-optique. Cet exemple de réalisation illustré à l'aide des figures 1 à 3est donné à titre d'exemple non limitatif. Deux guides d'ondes optiques 1 et 2 sont obtenus dans un substrat 4 par création de zones dans lesquelles l'indice de réfraction est supérieur à celui du substrat. Parmi d'autres, un procédé de réalisation classique est la diffusion de titane à la surface d'un substrat en niobate de lithium. Les guides 1 et 2, constitués du même matériau électro-optique, ont même largeur et même épaisseur. Ils sont.

parallèles, au moins sur une partie rectiligne de longueur L et sont alors distants d'une valeur d dont l'ordre de grandeur est de quelques fois la longueur d'onde des rayonnements optiques destinés à être propagés dans les guides.

Des électrodes métalliques E1 et E2 sont déposées sur la face du substrat portant les guides. Elles recouvrent entièrement les guides 1 et 2 sur la longueur L. Elles sont reliées à une source de tension 3.

Le coupleur est représenté en coupe sur la figure 2, de façon à
préciser l'allure des lignes de champs électriques créées lorsque la source 3
délivre une tension continue V. On sait que ces lignes de -champ sont
courbes, traversent les guides et le substrat - en allant d'une électrode à
l'autre, et sont, au niveau de la surface z où sont disposées les électrodes,
perpendiculaires à cette surface. Ainsi, on peut considérer que les champs
électriques agissant sur les guides 1 et 2 sont sensiblement perpendiculaires à la surface X, égaux en valeur absolue et de signes contraires. La
composante tangentielle est très faible, et de plus, de même sens pour les deux guides.

Dans le cas du niobate de lithium, on sait que les effets électro
optiques sont maximaux lorsque le champ électrique est parallèle à l'axe c du cristal. C'est ainsi que, sur les figures 1 et 2, l'axe c a été représenté
normal à la surface E. Par contre, lorsque l'axe c est perpendiculaire aux
champs électriques, les effets électro-optiques sont très faibles. Ce serait le
cas si l'axe c était parallèle à la surface i:. Dans ce cas, on obtient par
contre les effets maximaux avec une disposition 9électrodes différente de
celle représentée sur les figures l et 2.En effet, si l'on dispose. les électrodes E1 et E2 de part et d'autre des guides I et 2, contigües à ceux-ci
mais ne les recouvrant pas, les lignes de champ traversent les- guides dans
une direction sensiblement parallèle à la-surface .

En reprenant les configurations des figures 1 et 2, le fonctionnement
du commutateur est illustré par les courbes de la figure 3. Ilest supposé que
de l'énergie lumineuse est introduite dans le guide l uniquement, guide qui
est couplé dans ce cas au canal de liaison. Sur le diagramme de la figure 3
sont représentées les variations du rapport sl/eI, el étant l'énergie couplée
dans le guide 1 et sl étant l'énergie présente dans ce même guide 1 au fur et à mesure de sa propagation, en fonction de la distance suivant l'axe z
parcourue par les ondes lumineuses, l'origine étant prise à l'extrémité de la
zone de longueur L correspondant à l'exttémité par laquelle l'onde est
injectée dans le guide.

La courbe C1 est obtenue lorsque la tension V délivrée par la source 3
est nulle. En raison du couplage entre les deux guides, l'énergie passe
progressivement du guide 1 vers le guide 2 selon une loi sinusoidale, si bien
que le rapport s1/e1 varie selon la même loi. I1 passe par zéro au bout dune
longueur 10 appelée longueur de couplage au repos où le transfert d'énergie
est total. Le transfert redevient nul au bout de.2 lo, et ainsi de suite.

Lorsque la tension V appliquée aux électrodes n'est pas nulle, elle
provoque par effet électro-optique des variations de vitesse de propagation
des ondes dans les guides 1 et 2 sensiblement de même valeur absolue et de
signes contraires. On obtient ainsi une différence entre les paramètres "constantes de phase" associés aux deux guides, très inférieure à la valeur de ces "constantes de phase" dans le cas où la tension V est nulle.

Cette différence a deux effets: une diminution de la longueur de couplage effectif et une diminution du taux de couplage: La courbe C2 est obtenue pour une faible valeur de V. Si l'on fait croître cette valeur, on arrive au Sas de la courbe C3, cas pour lequel la longueur de couplage est égale à 2 . Dan s ce cas, pour z - lo, où le transfert étant total avec
2 1o' étant
V = O, le transfert est nul. En choisissant la longueur du substrat r l ou
o un multiple impair de lo, on recueille, lorsque la tension V est nulle, toute l'énergie dans le guide 2 et il existe une valeur de la différence des constantes de phase pour laquelle du contraire toute énergie est recueillie dans le guide 1. On a ainsi un commutateur.

Ce type de commutateur peut donc opérer indifféremment comme commutateur en "tout ou rien", ou comme élément optique prélevant une fraction de l'énergie, selon l'amplitude des variations de la tension appliquée entre les électrodes, propriété qui est mise à profit dans le cadre de l'invention.

En outre, les tensions de commande nécessaires -sont de faibles amplitudes, de l'ordre du volt, et les temps de commutation également faibles: des temps inférieurs à 50 ps ont été obtenus- avec certains commutateurs.

Enfin, les pertes j minimes de propagation de tels guides d'ondes typiquement inférieures à 0,5 dB cm permettent d'envisager l'intégration de plusieurs dispositifs de ce type sur un même substrat pour conduire aux configurations des dispositifs selon l'invention qui vont être détaillés dans ce qui suit.

La figure 4 illustre un premier exemple de dispositif de couplage selon l'invention.

Dans l'exemple illustré, le dispositif de couplage DCn constitue l'interface entre un terminal T n et une liaison à fibre optique unique.

L'indice "n" est un nombre arbitraire. Le nombre de terminaux total sera référencé p. Le terminal T n est donc connecté à la liaison à fibre optique via son dispositif de couplage DCn entre les terminaux T 1 et Tn. Les fibres de liaison fn l et f n, n + l assurent les transmissions, d'une part, entre les terminaux Tn-1 et Tn et, d'autre part, entre les terminaux Tn et
Tn+1. Le flux d'informations est supposé, dans l'exemple illustré, circuler dans le sens terminal Tn-1 à terminal Tn+1.

Chaque dispositif de couplage DCn comprend une paire de commutateurs C1 et C2 d'un type analogue à ceux rappelés en référence aux figures 1 à 3, un organe opto-électronique de détection PD, par exemple une photodiode, couplé à l'un des guides d'onde G12, du premier commutateur Cl, un organe opto-électronique d'émission d'énergie radiante LD, par exemple une diode laser semiconductrice, couplée à l'un des guides d'onde
G22, du second commutateur C2 et divers circuits électroniques qui vont être détaillés dans ce qui suit.

La fibre de liaison f n l I entre le terminal amont et le terminal T est
n couplée à l'une des extrémités de l'autre guide d'onde, Gll, du commutateur
C1 et la fibre optique de liaison f n, n + 1 entre le terminal aval et le terminal T n est couplée à l'une des extrémités de l'autre guide d'onde G21 du commutateur C2.

Les secondes extrémités de ces guides d'ondes G11 et G21 des commutateurs C1 et C2 sont couplées entre elles par une fibre optique f assurant. la continuité, à l'intérieur de chaque dispositif de couplage, de la liaison par fibre optique en boucle fermée. Chaque commutateur comporte une paire d'électrodes de commande, respectivement-Ell - E12 et E21
E22.

Dans une variante supplémentaire non illustrée, les deux commutateurs C1 et C2 sont intégrés sur un substrat commun qui comprend un guide d'onde de liaison unique se substituant aux guides d'ondes G11 et G21 ainsi qu'à la fibre optique f, ainsi que deux guides d'onde supplémentaires analogues aux guides G12 et G22 et adjacents sur des distances déterminées au guide unique par exemple, chacune dans des régions d'extrémité du substrat commun.

Enfin, le couplage optique entre les guides d'ondes G12 et G22 et les organes opto-électroniques PD et LD peut s'effectuer, comme illustré sur la figure 4 à l'aide de fibres optiques intermédiaires, respectivement D et ou directement par la tranche du substrat.

Les circuits électroniques de chaque dispositif de couplage selon l'invention peuvent comprendre un amplificateur A recevant et amplifiant des signaux électriques délivrés par l'organe opto-électronique de détection
PD, signaux issus de la conversion des signaux optiques détectés; un organe de mémorisation R, par exemple un registre à décalage ou une mémoire circulante recevant sur une entrée ER les signaux amplifiés et un circuit de commande D1 de l'organe opto-électronique d'émission LD recevant sur une sortie série SR de la mémoire R des signaux de commande fournis par celleci.

Ces signaux peuvent être les signaux reçus en entrée ou leur recopie, ou des signaux modifiés qui seront réémis par le circuit de couplage via le commutateur C2 sur le canal de liaison.

Enfin, chaque dispositif de couplage comporte des circuits CC de commande et de traitement de signaux. Ces circuits CC sont couplés électriquement par des liaisons de transmissions bidirectionnelles, par exemple de type parallèles, avec, d'une part, la mémoire R et d'autre part, avec le terminal T n par des liaisons 1T En outre, par deux liaisons supplémentaires lî et 12, les circuits CC transmettant des signaux de commande de l'état des commutateurs C1 et C2 appliqués aux bornes des électrodes E11 - E12 et E2l - E22.

Une onde guidée véhiculant l'information de puissance optique Pd, reçue par le dispositif de couplage DCn, peut être traitée de trois modes différents, comme il a été rappelé, selon l'amplitude des signaux de commandes transmis aux commutateurs Cl et C2 par les liaisons 1l et 12 et appliqués aux électrodes Ell E E12 et E21 - E22.

Le premier mode ou mode passif est le mode dû à une non-alimentation du dispositif ou à une panne. Dans ce cas, les deux commutateurs C1 et
C2 sont dans un état "passant" pour les signaux optiques - transmis par la fibre optique f n l 1, n de sorte que ces signaux traversent sans être interceptés le dispositif de couplage et sont donc retransmis via les guides d'ondes G11 et G21 et la fibre optique de couplage f de ces guides, à la fibre optique aval fn, n t 1
Le deuxième mode est le mode régénérateur.Dans ce cas, toute l'énergie de l'onde guidée est prélevée par le commutateur C1 et transmise, via la fibre optique fD, où l'organe opto-électronique de détection PD, convertie en signaux électriques, amplifiée par l'amplificateur A et, de ces signaux, est extraite l'information transmise par le canal de liaison à fibre optique pour une exploitation locale, si besoin est. Enfin, ces signaux sont réinjectés par le circuit de modulation D1 , l'organe opto-électronique d'émission LD, la fibre optique fL et le commutateur C1 dans la fibre optique de liaison aval n, n + 1.

Enfin, dans le troisième mode ou mode actif, I'énergie véhiculée par les signaux optiques transmis est partiellement prélevée par le commutateur Cl. Une autre fraction de cette énergie est donc transmise à la fibre optique aval f n, n + l via le guide d'onde G11, la fibre optique f et le guide d'onde G2l. La fraction d'énergie prélevée par le commutateur Clest comme précédemment, détectée et convertie en signaux électriques pour une exploitation locale de ceux-ci.

Dans une seconde variante de réalisation, illustrée par la figure 5, la modulation du signal retransmis à la fibre optique aval f n, n + l est directement réalisée à l'aide des électrodes de commandes E2l - E22 du second commutateur.

Les éléments communs au dispositif de la figure 4 portent les mêmes références et ne seront pas redécrits. La différence essentielle porte sur le fait que Organe de modulation, référence D2 sur la figure 5, transmet, par une liaison 12 des signaux de commande appliqués aux bornes des électrodes
E21 - E22. Dans ce cas, organe d'émission LD,par exemple une diode laser semiconductrice, est commandée par un générateur GI de courant continu.

L'émission est donc également continue, le signal optique étant modulé au niveau du commutateur C2.

Pour des débuts de transmission de données inférieurs à 1 Gb s-1 on sélectionne de préférence la configuration illustrée par la figure 4, avec modulation directe de la diode laser. Pour des débits supérieurs, on sélectionne de préférence la configuration qui vient d'être décrite en relation avec la figure 5.

La figure 6 représente schématiquement un réseau en boucle fermée utilisant des dispositifs coupleurs selon l'invention.

Sur la figure 6, ont été représentés p dispositifs: DCl, DC2, ..., DCn,
...DCp,couplant autant de terminaux T1 à Tp au canal de liaison série à
fibres optiques: fl, 2 à fp, î Chaque terminal T par son dispositif coupleur associé DC n fonc
n tionne, à chaque instant, selon l'un des modes qui viennent d'être décrits, ce qui permet, au niveau du système de transmission représenté à la figure 6, de combiner, comme il a été rappelé, deux modes de connexion des terminaux::
- la connexion en mode bus dans lesquels tous les terminaux sont irrigués par les messages,
- et la connexion en mode "cascade" ou "Daisy chain" dans lequel chaque message est systématiquement intercepté par chaque terminal ét relayé ensuite au terminal disposé en avaL
Ceci constitue un avantage supplémentaire offert par le dispositif de transmission selon l'invention qui autorise, du fait des dispositions adoptées, une souplesse accrue d'exploitation.

A cette fin, et selon deux aspects importants, l'invention propose un procédé particulier de transfert de données sous forme de "paquets" de longueur fixe. Pour émettre un message, le terminal emmagasine le paquet arrivant pendant qu'il émet son message, il se positionne ainsi dans le mode régénérateur et fonctionne dans ce mode jusqu'au retour du message émis. A ce moment là, il peut, soit repasser en mode passif, soit émettre un autre message s'il y a lieu.

Ce procédé permet:
- d'utiliser efficacement le bus de transmission série, puisque plusieurs terminaux peuvent émettre en même temps,
- d'avoir un contrôle de la bonne propagation du message par l'attente de son retour,
- d'autoriser, selon une des caractéristiques les plus importantes, l'ajustement des prélèvements des terminaux actifs et la reconfiguration du système.

La procédure d'ajustement selon l'invention va maintenant être décrite de façon détaillée en relation avec la figure 7.

Sur cette figure, on a représenté deux terminaux communiquant entre eux Tx et T connectés via leurs dispositifs de couplage DCx et DCy, au bus y seul et séparés par (n - l) terminaux passifs.

Le but de l'ajustement est d'avoir le moins possible de terminaux régénérateurs afin d'accélérer le temps de transmission. Or, le nombre determinaux passifs est une donnée variable et imprévisible. Elle évolue constamment au cours du temps. Chaque terminal doit agir de façon à ce que la puissance optique à sa sortie soit suffisante pour le prochain terminal compte tenu du nombre de terminaux passifs à faire traverser au méssage considéré.La décision de régénérer le signal ou d'uniquement le prélever en partie est déterminée en fonction des paramètres suivants:
n - 1 = nombre de terminaux passifs entre deux terminaux actifs, Pd = puissance minimale nécessaire pour qu'un signal
optique puisse être détecté,
P
e = puissance émise par un terminal,
Pr = puissance effectivement reçue par un terminaL que faut que chaque terminal reçoie au moins une puissance égale à
Compte tenu du nombre dé terminaux passifs, le signal reçu est atténué par
un coefficient An, lié à l'ensemble des connexions.Il faut donc, pour obtenir
un bon fonctionnement, que la puissance émise soit supérieure à la valeur
An.Pd. Dans ces conditions, un terminal T doit régénérer le signal si la
puissance reçue- P ry moins la puissance'prélevée Pdy nécessaire à son
fonctionnement est inférieur à Anpd, soit:
P < AnPd + P
ru dry
Pour obtenir un fonctionnement correct, il faut que chaque terminal
connaisse la valeur n. Des procédures d'ajustement de cette valeur n seront -
-mises en- oeuvre régulièrement et après détection dune puissance reçue
insuffisante sur un terminal.

Un mode de réalisation de l'ajustement est défaire transiter par le bus
série des messages particuliers pour lesquels la puissance émise est connue.

Par mesure de la puissance reçue, il est possible d'évaluer la valeur n selon
les opérations suivantes:
1) Le terminal T mémorise dans ses circuits de commande (figures 5
x
ou 6: cc) le nombre dé terminaux passifs et donc la valeur n à un
instant t arbitraire;
2) à un instant ultérieur f + A t, le nombre de terminaux passifs
s'accroît à m, avec m > (n- l). Dans ces conditions, la puissance reçue par le terminalT n'es plus suffisante ;
3) le terminal T émet un message particulier pour dèmander au y
terminal Tx d'émettre à une puissance maximale calibrée.A partir
de ce message, le terminal T en mesurant la puissance reçue, met
y
à jour la valeur du nombre de terminaux passifs existant entre les
terminaux Tx et T et transmet cette valeur au terminal Tx y
Le temps nécessaire pour effectuer une procédure d'ajustement est le temps nécessaire à l'onde lumineuse guidée pour effectuer deux tours de boucle.

Pour fixer les idées, on va maintenant préciser les principaux éléments utilisés ainsi que des performances typiques obtenues avec le dispositif- de l'invention.

La ligne de transmission en boucle fermée a été réalisée à partir de tronçons de fibre optique monomode (f1 > 2 à fp,l) optimisée our des transmissions d'ondes lumineuses de longueur d'onde centrée sur la valeur 1,3 micromètres. L'atténuation typique d'une fibre optique câblée et épissurée (tous les 2,5 km par exemple) est de 1 dB/km.

Les organes opto-électroniques d'émission (LD) peuvent être des diodes laser du type "Ga In As P/In P" émettant sur une longueur d'onde centrée sur la valeur 1,3 micromètre. Dans ces conditions, la puissance optique modulée couplée à la fibre optique de liaison est de poudre de 1 mW, c'est-à-dire
O dBm.

Les organes opto-électroniques de détection (PD) peuvent être des photodiodes du type "Ga In As" associées à des préamplicateurs. Une sensibilité typique atteinte est - 35 dBm pour un débit de 560 Mb s , ce pour un taux d'erreur prévisible de 10-9
Les commutateurs en optique intégrée (C1 et C2) peuvent être réalisés à partir de substrats en niobate de lithium dans lesquels on a implanté, par
diffusion de titane dans le substrat, des guides d'ondes. Leur bande passante
est de plusieurs gigahertz, leur temps de commutation étant inférieur à
50/ps.Pour un débit de 560 Mb s l, on peut donc prévoir une atténuation
possible de 35dB entre la puissance optique émise par un des dispositifs de
couplage et la puissance optique nécessaire à la détection d'un train -i-
numérique de débit 560 Mb s , pour le taux d'erreur admissible l0 9.

Ces 35dB peuvent être répartis en pertes d'insertions, essentiellement dues à l'insertion de commutateurs électro-optiques et de connecteurs, soit 5dB environ par insertion; et en pertes de transmissions dans les fibres optiques, soit ldB/km environ.

La distance possible de liaison à fibre optique entre deux terminaux dépend bien entendu du mode d'exploitation et du taux de sécurité des transmissions souhaités.

Néanmoins, des distances de plusieurs kilomètres entre deux terminaux sont réalisables avec un maximum de 30 km environ, dans les conditions qui
viennent d'être rappelées, entre deux terminaux voisins en- mode
régénérateur.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   l. Dispositif de couplage pour la connexion d'un terminal (T1 à Tp) de traitement d'informationsà un canal de liaison à fibre optique (f1,2 à fp, î pour des transmissions unidirectionnelles -d'informations de type série, en boucle fermée, caractérisé en ce qu'il comprend des premier (C1) et des second (C2) commutateurs en optique intégrée comportant un substrat en matériau électro-optique dans lequel ont été formés deux guides d'ondes lumineuses comprenant des tronçons adjacents (Gll-Gl2 et G21-G22) et munis d'électrodes (E11-E12 et E21-E22) commandées en tension créant un champ électrique interagissant sur les deux tronçons de guides d'ondes adjacents de manière à provoquer un transfert commandable, en tout ou partie, de l'énergie lumineuse guidée dans l'un des guides (G11, G21) vers l'autre guide (gel2, G22), chaque commutateur étant couplé optiquement par une première extrémité d'un premier guide (G11 G21) à la fibre optique du canal dé liaison, respectivement en amont et en aval, et les deux commutateurs étant couplés mutuellement par une seconde extrémité de ce guide; des moyens opto-électroniques (PD) de détection d'énergie lumineuse et de conversion de cette énergie en signaux électriques couplés à l'une des extrémités du second guide (G12) du premier commutateur (C1), des moyens opto-électroniques (LD) d'émission de radiations lumineuses de puissance optique commandables couplés à l'une des extrémités du second guide (G22) du second commutateur (C2) des circuits électroniques (CC) de commande et de traitement de signal recevant les - signaux électriques issus de la conversion, générant des signaux de commande des moyens opto-électroniques (LD) d'émission de radiations lumineuses et dialoguant avec ledit terminal (ton) et en ce que les circuits électroniques (CC)générent en outre des signaux de commande en tension appliqués aux électrodes (Ell-El2, E2l-E22) des premier (C1) et second (C2) commutateurs de manière à réaliser sélectivement trois modes de connexions distincts dudit terminal (ton) au canal de liaison: un mode passif, en l'absence de signaux de commande, pour lequel toute énergie véhiculée par les ondes lumineuses est transmise de l'amont à l'aval du dispositif de couplage, un mode actif associé à un premier état des signaux de commande pour lequel une première fraction de l'énergie véhiculée par les ondes lumineuses incidentes est prélevée dans le premier guide (G11) du premier commutateur (C1, couplé au canal de liaison, et transférée dans le second guide (gel2) et détectée, la fraction restante étant transmise, et un mode de régénération pour un deuxième état des signaux de commande, pour lequel toute l'énergie des ondes lumineuses incidentes est transmise du premier guide (Gll) du premier commutateur (C1) au second guide (G12), régénérée par les moyens opto-électroniques (LD) d'émission et réinjecté dans le canal de liaison par transfert du second guide (G22) du second commutateur (Cl) dans le premier guide (G21).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens opto-électroniques de détection (PD) comprennent une photodiode et les moyens opto-électroniques d'émisson (LD) cqmprennent une diode laser semiconductrice; et en ce que le canal de liaison est un canal de liaison à fibre monomode (f1,2 à fp,1).
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce- qu'il comprend en outre un organe modulateur (Dl) recevant desdits circuits électroniques (CC) des signaux représentant l'information à transmettre et générant en réponse des signaux de commande modulés par les signaux représentant l'information à transmettre agissant sur la puissance des radiations lumineuses émises par les moyens optoolectroniques d'émission (LD).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qutil comprend un générateur (GV) de courant de commande continue appliquée aux moyens électrboptiques (LD) d'émission -de radiations lumineuses de manière à générer une onde de puissance optique continue et en ce qu'il comprend en outre un organe modulateur (fl2) recevant desdits circuits électroniques (CC) des signaux représentant l'information à transmettre et générant en réponse des signaux de commande modulés par les signaux représentant l'information à transmettre et appliqués aux électrodes (E2l-E22) du second commutateur (C1) de manière a' transmettre du second guide (G22) au premier (G2l) qu'une fraction de la puissance optique émise fonction de amplitude des signaux de commande, au rythme de la modulation de ces signaux.
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les premier (C1) et second (C2) commutateurs sont réalisés sur un substrat commun.
6. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en- ce que lesdits circuits électroniques (CC) comprennent un organe de mémorisation (R) des signaux électriques issus de la détection et de la conversion de signaux optiques transmis par le canal de liaison.
7. 7. Système de transmission d'informations unidirectionnelles sur un canal de liaison à fibre optique (f 2 à pal), de type série en boucle fermée comprenant des terminaux (T1 à Tp) de traitement de ces informations, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque terminal- (Tl à Top), un dispositif de couplage (DC1 à DCp) selon l'une quelconque des revendications l à 6, et en ce que lesdits circuits électroniques (CC) des dispositifs de couplage comprennent des moyens pour connecter de façon commandable au canal de liaison, les terminaux selon l'un des deux modes suivants: le mode bus pour lequel tous les terminaux sont traversés par le même message et le mode de connexion en cascade pour lequel chaque terminal (Tn) intercepte un message transmis par le terminal (Tn,l) disposée en amont sur ladite boucle fermée et le retransmette au terminal (Tn+1) disposé en aval et en ce que ces moyens agissent sur l'état desdits premier (Cl) et second (C2) commutateurs en optique intégrée.
8. 8. Procédé de transmission d'informations dans un- système selon la revendication 7, émises par au moins un terminal (Tx) connecté par son dispositif de couplage (DCx) audit canal de liaison à fibre optique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

   - élaboration par chaque terminal émeteur (Tx) d'un message d'informations de longueur fixe;

   - positionnement de chaque terminal émetteur (Tx) et de son dispositif de couplage associé (DCx) dans le mode régénérateur;

   - enregistrement par ces terminaux (Tx) et leurs dispositifs de couplage associés, des messages incidents pendant le temps nécessaire à l'émission dudit message à transmettre;

   - attente d'un temps nécessaire de la propagation de ce message sur la longueur de ladite boucle fermée du canal de liaison à fibre optique;

   - contrôle de la bonne propagation du message;;

   - et positionnement à un autre mode de fonctionnement en l'absence de nouveau message à transmettre.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'évaluation permanente des prélèvements d'énergie optiques par les terminaux en mode passif disposés entre un terminal amont (Tx) et un terminal aval (Ty) communiquant entre eux et l'ajustement dè la puissance optique émisecomprenant les opérations suivantes:

   - mise en mémoire par le terminal amont (Tx) du nombre instantané (n) de terminaux fonctionnant en mode passif disposés entre les terminaux amont (Tx) et aval (Ty)::

   émission de -message par une onde lumineuse de puissance optique déterminée transitant~par ce nombre de terminaux fonctionnant en mode passif;

   - évaluation par le terminal aval (T y) de- la puissance optique reçue et comparaison de cette puissance avec un seuil minimal déterminé;

   émission par le terminal aval d'un message particulier -lorsque la puissance optique détectée est en-dessous de ce seuil;

   - réception et détection de ce message par le terminal amont (tex)

   émission par le terminal (Tx) d'un signal optique de puissance calibrée; ;

   - réception et détection de ce signal par le terminal aval (Ty) et évaluation à partir de la puissance optique détectée d'un nouveau nombre de terminaux fonctionnant en mode passif disposés entre les terminaux amont (Tx) et aval (T;

   - émission d'un message par le terminal aval (Ty) comportant l'information de ce nombre;

   - réception et détection de ce message par le terminal amont (Tx) et remise à jour de la mémoire du nombre de terminaux fonctionnant en mode passif;

   - et émission de messages d'informations véhiculés par une onde lumineuse de-puissance optique déterminée par ce nouveau nombre.