FR2867000A1 - DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL - Google Patents
DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL Download PDFInfo
- Publication number
- FR2867000A1 FR2867000A1 FR0402036A FR0402036A FR2867000A1 FR 2867000 A1 FR2867000 A1 FR 2867000A1 FR 0402036 A FR0402036 A FR 0402036A FR 0402036 A FR0402036 A FR 0402036A FR 2867000 A1 FR2867000 A1 FR 2867000A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- optical
- photorefractive
- crystal
- carrier
- polarization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 38
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/0338—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect structurally associated with a photoconductive layer or having photo-refractive properties
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/397—Amplification of light by wave mixing involving an interference pattern, e.g. using photorefractive material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Le dispositif conforme à l'invention comporte une source laser (1) suivie d'un modulateur d'intensité (2), un dispositif de prélèvement de signal (5) disposé à la sortie du modulateur, un barreau de cristal photoréfractif (4), dont une extrémité est reliée à une sortie du dispositif de prélèvement et dont l'autre extrémité est reliée à la sortie de prélèvement du dispositif de prélèvement.The device according to the invention comprises a laser source (1) followed by an intensity modulator (2), a signal sampling device (5) arranged at the output of the modulator, a photorefractive crystal bar (4) , one end of which is connected to an outlet of the sampling device and the other end of which is connected to the sampling outlet of the sampling device.
Description
DISPOSITIF DE REDUCTION DYNAMIQUE DE LA PORTEUSE OPTIQUEDEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER
D'UN SIGNAL MODULE EN HYPERFREQUENCE La présente invention se rapporte à un dispositif de réduction dynamique de la porteuse optique d'un signal modulé en hyperfréquence. The present invention relates to a device for dynamic reduction of the optical carrier of a microwave modulated signal.
L'accroissement des performances des liaisons dites RF (Radio fréquences) sur porteuse optique nécessite la mise en oeuvre de techniques particulières afin de satisfaire les exigences, en termes de dynamique et de linéarité, liées à la distribution, au rayonnement et à la détection de signaux RF (signaux compris, par exemple, entre 1 et 60 GHz). Increasing the performance of so-called RF (Radio Frequency) optical bearer links requires the implementation of particular techniques in order to meet the requirements, in terms of dynamics and linearity, related to the distribution, radiation and detection of RF signals (signals included, for example, between 1 and 60 GHz).
La modulation d'une onde optique porteuse injectée dans une extrémité d'une liaison optique à fibre optique est généralement réalisée à l'aide d'un modulateur de type Mach-Zehnder. Dans la mesure où le signal en sortie de ce modulateur est très faiblement modulé, on est conduit à réaliser une atténuation de la porteuse optique afin d'éviter la saturation par cette dernière de la photodiode de détection disposée à l'autre extrémité de la liaison optique. On obtient ainsi un signal, qui peut être de faible puissance, mais qui est alors modulé avec un taux de modulation potentiellement proche de 1. Celui-ci peut ensuite, après propagation dans la fibre monomode de liaison, être amplifié dans un amplificateur à fibre dopée. Les dispositifs connus de réduction de la porteuse optique sont soit du type interférométrique, soit du type à effet Brillouin. Dans le premier cas, les dispositifs connus ne sont pas adaptatifs en fonction des dérives éventuelles de fréquence et de puissance de la porteuse optique, et dans le second, ils nécessitent une puissance d'entrée élevée, et donc la plupart du temps, un dispositif amplificateur d'entrée. The modulation of a carrier optical wave injected into an end of an optical fiber optical link is generally performed using a Mach-Zehnder modulator. Insofar as the signal at the output of this modulator is very slightly modulated, it is necessary to carry out an attenuation of the optical carrier in order to avoid saturation by the latter of the detection photodiode disposed at the other end of the link. optical. This gives a signal, which can be of low power, but which is then modulated with a modulation rate potentially close to 1. It can then, after propagation in the single-mode fiber link, be amplified in a fiber amplifier doped. The known devices for reducing the optical carrier are either of the interferometric type or of the Brillouin effect type. In the first case, the known devices are not adaptive as a function of the possible drifts of frequency and power of the optical carrier, and in the second, they require a high input power, and therefore most of the time, a device input amplifier.
La présente invention a pour objet un dispositif qui permette de réaliser une réduction efficace de la porteuse optique, sans atténuer les signaux modulants, qui soit adaptatif en fonction des dérives éventuelles de fréquence et de puissance de la porteuse optique et qui se contente d'une puissance d'entrée faible. The subject of the present invention is a device which makes it possible to efficiently reduce the optical carrier, without attenuating the modulating signals, which is adaptive as a function of the possible drifts of frequency and power of the optical carrier and which is content with a low input power.
Le dispositif conforme à l'invention comporte une source laser suivie d'un modulateur d'intensité, un dispositif de prélèvement de signal disposé à la sortie du modulateur, un dispositif optique photoréfractif de forme allongée, dont une extrémité est reliée à une sortie du dispositif de prélèvement et dont l'autre extrémité est reliée à la sortie de prélèvement du dispositif de prélèvement. De façon avantageuse, le dispositif optique photoréfractif est un barreau de cristal photoréfractif adapté à la longueur d'onde de la source. Selon un mode de réalisation de l'invention, la polarisation des faisceaux optiques envoyés au dispositif photoréfractif est parallèle à l'un des axes optiques de ce dispositif. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la polarisation des faisceaux optiques envoyés au dispositif photoréfractif est à 45 des axes optiques de ce dispositif, et celui-ci est suivi d'un polariseur. The device according to the invention comprises a laser source followed by an intensity modulator, a signal pickup device disposed at the output of the modulator, an elongated photorefractive optical device, one end of which is connected to an output of the sampling device and whose other end is connected to the sampling outlet of the sampling device. Advantageously, the photorefractive optical device is a photorefractive crystal bar adapted to the wavelength of the source. According to one embodiment of the invention, the polarization of the optical beams sent to the photorefractive device is parallel to one of the optical axes of this device. According to another embodiment of the invention, the polarization of the optical beams sent to the photorefractive device is at 45 optical axes of this device, and this is followed by a polarizer.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la o description détaillée de deux modes de réalisation, pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: É la figure 1 est un bloc-diagramme simplifié d'un dispositif de réduction de porteuse optique conforme à l'invention, É la figure 2 est un diagramme simplifié illustrant l'effet de réduction de porteuse produit par le dispositif conforme à l'invention, É la figure 3 est un diagramme simplifié des différents trajets optiques dans un barreau de cristal utilisé dans le dispositif de l'invention, É la figure 4 est une vue en perspective du barreau de cristal de la figure 3 avec indication de ses axes électro-optiques, É la figure 5 est un diagramme illustrant l'autodiffraction par le réseau photoinduit dans le barreau de cristal du dispositif de l'invention, dans le cas de la diffraction anisotrope, É la figure 6 est un diagramme montrant les trajets optiques dans le barreau de cristal, pour le mode de réalisation relatif à la figure 5, et É la figure 7 est une vue en perspective du barreau de cristal de la figure 6 avec indication de ses axes électro-optiques, Le dispositif de la présente invention utilise les propriétés bien connues en soi de filtrage du mélange de deux ondes dans un cristal photoréfractif pour réaliser une réduction efficace de la porteuse optique, dans une bande spectrale optique étroite (par exemple inférieure à 3 GHz, et pouvant même être inférieure à 100 MHz). La technique proposée par l'invention fait appel à un matériau fonctionnant en temps réel et qui s'adapte avec une constante de temps courte ( par exemple de l'ordre de quelques millisecondes) aux dérives éventuelles de fréquence de la porteuse optique. The present invention will be better understood on reading the detailed description of two embodiments, taken as non-limiting examples and illustrated by the attached drawing, in which: FIG. 1 is a simplified block diagram of FIG. 2 is a simplified diagram illustrating the carrier reduction effect produced by the device according to the invention; FIG. 3 is a simplified diagram of the different paths. FIG. 4 is a perspective view of the crystal rod of FIG. 3 with an indication of its electro-optical axes, and FIG. 5 is a diagram illustrating the optical waveform of the crystal rod used in the device of the invention. autodiffraction by the photoinduced grating in the crystal bar of the device of the invention, in the case of anisotropic diffraction, FIG. 6 is a diagram showing the optical paths in the FIG. 7 is a perspective view of the crystal bar of FIG. 6 with an indication of its electro-optical axes. The device of the present invention uses the bars of crystal for the embodiment relating to FIG. properties well known per se for filtering the mixture of two waves in a photorefractive crystal to achieve an effective reduction of the optical carrier, in a narrow optical spectral band (for example less than 3 GHz, and may even be less than 100 MHz). The technique proposed by the invention makes use of a material operating in real time and which adapts with a short time constant (for example of the order of a few milliseconds) to possible drifts of frequency of the optical carrier.
Le schéma de principe du dispositif selon l'invention est illustré sur la figure 1. Ce dispositif comporte les principaux composants suivants: une source laser continue 1, par exemple une diode laser de type semiconducteur DFB, émettant à 1,5 prn, suivie d'un modulateur d'intensité 2, par exemple de type Mach-Zehnder en niobate de lithium, relié par une fibre 3 monomode à maintien de polarisation à une extrémité d'un dispositif optique photoréfractif 4, qui est avantageusement un barreau de cristal o photoréfractif adapté à la longueur d'onde de la source 1. Ce barreau (en GaAs, CdTe, ...) fonctionne en mélange à deux ondes et présente un coefficient de gain F.L (F étant le gain d'énergie optique dû au mécanisme de couplage d'onde dans le barreau, et L la longueur d'interaction des ondes dans ce barreau) élevé (supérieur à 1). Un dispositif 5 de prélèvement de faisceau, par exemple un coupleur optique, sont interposés entre la source 1 et le modulateur 2. La sortie de prélèvement de faisceau du dispositif 5 est reliée par une fibre optique 6 à l'autre extrémité du barreau 4. Cette autre extrémité du barreau 4 est par ailleurs reliée par une fibre optique amplificatrice 7 à un dispositif optoélectronique de conversion 8, tel qu'une photodiode. En variante de l'invention, les fibres optiques 3 et 6 peuvent être remplacées par des moyens optiques de guidage de faisceaux dans l'air (à miroirs par exemple). On a également représenté sur la figure 1 un polariseur 9, mais celui-ci n'est utilisé que dans le deuxième mode de réalisation décrit plus loin en référence aux figures 5 à 7. The schematic diagram of the device according to the invention is illustrated in FIG. 1. This device comprises the following main components: a continuous laser source 1, for example a DFB semiconductor laser diode, emitting at 1.5 μm, followed by an intensity modulator 2, for example of the Mach-Zehnder type of lithium niobate, connected by a polarization maintaining monomode fiber 3 at one end of a photorefractive optical device 4, which is advantageously a photorefractive crystal bar adapted to the wavelength of the source 1. This bar (GaAs, CdTe, ...) operates in two-wave mixing and has a gain coefficient FL (F being the optical energy gain due to the wave coupling in the bar, and L the interaction length of the waves in this bar) high (greater than 1). A beam pickup device 5, for example an optical coupler, is interposed between the source 1 and the modulator 2. The beam pickup output of the device 5 is connected by an optical fiber 6 to the other end of the bar 4. This other end of the bar 4 is furthermore connected by an amplifying optical fiber 7 to an optoelectronic conversion device 8, such as a photodiode. As a variant of the invention, the optical fibers 3 and 6 may be replaced by optical means for guiding beams in the air (with mirrors, for example). FIG. 1 also shows a polarizer 9, but this polarizer is used only in the second embodiment described below with reference to FIGS. 5 to 7.
L'invention consiste à réaliser dans le cristal 4 les fonctions suivantes: l'atténuation contrôlée (ou même la suppression) de la porteuse, le filtrage adaptatif passe-bande de la porteuse du signal modulé, la largeur du filtre étant très largement inférieure à la fréquence de modulation de la porteuse optique, le réseau de Bragg formé dans le cristal agissant en filtre dans une faible bande autour de la porteuse. The invention consists in producing in the crystal 4 the following functions: controlled attenuation (or even suppression) of the carrier, adaptive bandpass filtering of the carrier of the modulated signal, the filter width being very much less than the modulation frequency of the optical carrier, the Bragg grating formed in the crystal acting as a filter in a weak band around the carrier.
Les fonctions recherchées sont obtenues par interférence de 35 deux faisceaux S et R dans le barreau de cristal photoréfractif de longueur 2867000 4 d'interaction L. Les deux ondes, de même fréquence et de même polarisation, interférent dans le cristal 4. Le faisceau S, qui porte le signal de modulation RF à la fréquence. Q/2n est, en fait, constitué de trois composantes: S(coo), la porteuse, et les bandes latérales S(wo + S2) et S(wo - 0). Les bandes latérales, en interférant avec R (wo), créent des réseaux mobiles, du fait des différences de fréquences entre ces ondes. Ces réseaux se déplacent dans le cristal 4 respectivement aux vitesses +v et v. Pour une période des franges d'interférence A, la vitesse v vaut v = A.52/ 2n. Soit 'r le temps de réponse du matériau photoréfractif, c'est-à- dire le temps d'inscription du réseau d'interférences. Si l'on a v.-c > A, alors ces réseaux (formés par R (wo) et S(wo+S2) d'une part et R (wo) et S(wo - 2) d'autre part) ne sont pas inscrits dans le barreau de cristal, qui joue ainsi le rôle d'un dispositif passe-bande autour de la porteuse. The desired functions are obtained by interference of two S and R beams in the photorefractive crystal rod of interaction length L. The two waves, of the same frequency and of the same polarization, interfere in the crystal 4. The S-beam , which carries the RF modulation signal at the frequency. Q / 2n is, in fact, made up of three components: S (coo), the carrier, and the sidebands S (wo + S2) and S (wo - 0). The sidebands, interfering with R (wo), create mobile networks, because of the differences of frequencies between these waves. These networks move in crystal 4 respectively at velocities + v and v. For a period of the interference fringes A, the velocity v is v = A.52 / 2n. Let r be the response time of the photorefractive material, that is to say the registration time of the interference network. If we have v.-c> A, then these networks (formed by R (wo) and S (wo + S2) on the one hand and R (wo) and S (wo-2) on the other hand) are not inscribed in the crystal bar, which thus acts as a band-pass device around the carrier.
Les phénomènes de couplage d'ondes dans le cristal non linéaire permettent de transférer l'énergie de la composante à la pulsation wo du faisceau S vers le faisceau R. Il en résulte une amplification de ce dernier ainsi qu'une déplétion de la composante porteuse de l'onde signal. Comme précisé ci-dessus, le gain dû au phénomène de couplage d'onde dans le cristal photoréfractif est noté I'. The wave coupling phenomena in the non-linear crystal make it possible to transfer the energy of the component to the wo pulse of the beam S towards the beam R. This results in an amplification of the latter and a depletion of the carrier component of the signal wave. As stated above, the gain due to the phenomenon of wave coupling in the photorefractive crystal is noted I '.
Les bandes latérales du signal modulant, se situant à l'extérieur de la bande passante du réseau de Bragg photoinduit de longueur L, sont directement transmises sans diffraction. Il en résulte que le faisceau S transmis à la fibre 7 possède un taux de modulation qui peut être proche de l'unité, à la fréquence de modulation S2/ 27r. The sidebands of the modulating signal, lying outside the bandwidth of the photoinduced Bragg grating of length L, are directly transmitted without diffraction. As a result, the beam S transmitted to the fiber 7 has a modulation rate which can be close to unity, at the modulation frequency S2 / 27r.
Analyse quantitative du phénomène: On appelle fi le rapport entre les intensités des faisceaux R et S à la pulsation wo (à laquelle correspondent la fréquence vo et la longueur d'onde Io), à savoir IRa et lso. D'autre part, on appelle no l'indice du cristal à la pulsation coo, et c la célérité de la lumière dans le vide et ls l'intensité totale du faisceau d'entrée du barreau de cristal. On a alors: couplage d'onde et transfert d'énergie photoréfractif: I I (R +1).expFL = ou' = IRO 1 so fi+exprL Iso bande passante spectrale Av du filtre de Bragg photoinduit dans le barreau de cristal par le phénomène de couplage d'ondes: 2867000 5 1 Xo c Av = vo. . _ L 2no 2.L.no Dans un exemple de réalisation, on avait les valeurs suivantes: cristal photoréfractif de longueur L = 4cm coefficient de couplage: F = 2 cm-1 On notera que le coefficient d'absorption du cristal par unité de longueur (a = 0,1 cm-'' par exemple), qui intervient dans l'expression de Is, a été omis, car son influence est négligeable ici. Quantitative Analysis of the Phenomenon: The ratio between the intensities of the R and S beams at the wo pulse (to which the frequency vo and the wavelength Io correspond), namely IRa and lso, is termed fi. On the other hand, we call no the index of the crystal at the coo pulse, and c the celerity of the light in the vacuum and ls the total intensity of the input beam of the crystal bar. We then have: wave coupling and photorefractive energy transfer: II (R + 1) .expFL = or '= IRO 1 so fi + exprL Iso spectral bandwidth Av of the Bragg filter photoinduced in the crystal bar by the wave coupling phenomenon: 2867000 5 1 Xo c Av = vo. . In an exemplary embodiment, the following values were obtained: photorefractive crystal of length L = 4 cm coupling coefficient: F = 2 cm -1 It will be noted that the absorption coefficient of the crystal per unit of length (a = 0.1 cm- '' for example), which is involved in the expression of Is, has been omitted because its influence is negligible here.
- rapport des faisceaux: R = 1 Is =10-3 et iv = 2,5 GHz Iso Ces ordres de grandeur correspondent à l'application atténuation de porteuse envisagée: la porteuse à la fréquence wo/2n est atténuée d'au moins 20 à 30 à dB (voir le schéma de principe de la figure 2, qui n'est pas à l'échelle en ce qui concerne les modules des vecteurs représentés). - beam ratio: R = 1 Is = 10-3 and iv = 2.5 GHz Iso These orders of magnitude correspond to the proposed carrier attenuation application: the carrier at the frequency wo / 2n is attenuated by at least 20 at 30 dB (see the block diagram of Figure 2, which is not to scale with respect to the modules of the vectors shown).
tout signal RF dont la fréquence 12/ 27z est supérieure à 3 GHz (pour l'exemple précité), sera transmis par le cristal avec un taux de modulation élevé, proche de 1. En effet, compte tenu de la sélectivité en fréquence du réseau de Bragg photoinduit dans le cristal, tout se passe comme si les bandes latérales S(wo + 1-2) et S(wo -1-2) ne voyaient pas ce réseau. any RF signal whose frequency 12 / 27z is greater than 3 GHz (for the above example), will be transmitted by the crystal with a high modulation rate, close to 1. Indeed, given the frequency selectivity of the network Bragg photoinduced in the crystal, everything happens as if the lateral bands S (wo + 1-2) and S (wo -1-2) did not see this network.
L'amplificateur placé sur le trajet du faisceau modulé issu du cristal photoréfractif, par exemple réalisé à l'aide d'une fibre optique dopée à l'Erbium (7), permet de rétablir un niveau de puissance moyenne égal à celui mesuré en sortie du modulateur Mach-Zehnder 2. Une telle amplification est avantageuse, en effet la déplétion de la porteuse permet une augmentation du taux de modulation mais se traduit également par une diminution de la puissance moyenne détectée par la photodiode 8. The amplifier placed in the path of the modulated beam from the photorefractive crystal, for example made using an Erbium-doped optical fiber (7), makes it possible to restore an average power level equal to that measured at the output. of Mach-Zehnder modulator 2. Such an amplification is advantageous, in fact the depletion of the carrier allows an increase in the modulation rate but also results in a decrease in the average power detected by the photodiode 8.
Dans la configuration des figures 2 à 4, la variation d'indice photoinduite dans le cristal non-linéaire est relue avec une polarisation des faisceaux parallèle à l'un des axes électro-optiques de ce cristal, comme représenté en figures 3 et 4. C'est la configuration classique qui induit les effets de couplage d'onde utilisés pour la déplétion de l'onde porteuse. In the configuration of FIGS. 2 to 4, the variation of photoinduced index in the non-linear crystal is read with a polarization of the beams parallel to one of the electro-optical axes of this crystal, as represented in FIGS. 3 and 4. It is the classical configuration that induces the wave coupling effects used for the depletion of the carrier wave.
Une autre configuration électro-optique utilisable est celle schématisée sur les figures 5 à 7. Dans ce cas, l'onde de lecture est à 45 des axes propres du cristal. Dans ces conditions, il est connu que les effets de couplage d'onde n'ont pas lieu puisque l'onde auto-diffractée sur le réseau photoinduit a une polarisation tournée de 90 par rapport à l'onde incidente. Tout se passe comme si le cristal agissait comme une lame demionde. On peut exploiter cette propriété dans le dispositif d'affaiblissement de porteuse schématisé sur les figures 5 à 7: Comme dans le cas du mode de réalisation des figures 2 à 4, la o longueur L du barreau de cristal photoréfractif est choisie de manière que le réseau de Bragg photoinduit dans ce dernier assure la fonction de filtrage. Dans ce cas, les bandes latérales S(wo + 0) et S(wo - 0) sont transmises sans être affectées par le réseau. Another electro-optical configuration that can be used is that shown diagrammatically in FIGS. 5 to 7. In this case, the reading wave is at 45 of the crystal's own axes. Under these conditions, it is known that the wave coupling effects do not occur since the self-diffracted wave on the photoinduced array has a polarization turned 90 relative to the incident wave. Everything happens as if the crystal was acting like a demiionde blade. This property can be exploited in the carrier weakening device shown diagrammatically in FIGS. 5 to 7: As in the case of the embodiment of FIGS. 2 to 4, the length L of the photorefractive crystal bar is chosen so that the Bragg network photoinduced in the latter provides the filtering function. In this case, the sidebands S (wo + 0) and S (wo - 0) are transmitted without being affected by the network.
Le faisceau optique transmis par le cristal est constitué - du faisceau optique modulé transmis S, de polarisation verticale (perpendiculaire au plan du dessin) - du faisceau D diffracté, à partir du faisceau R(wo) (arrivant également par la fibre 6), dans la direction du faisceau signal (modulé). Le faisceau D a une polarisation tournée de 90 par rapport à celle du faisceau R. De plus, compte tenu de la géométrie de l'interaction et de la nature du réseau photoinduit dans le cristal photoréfractif, ce faisceau D est déphasé de n par rapport au signal transmis. The optical beam transmitted by the crystal consists of - the transmitted modulated optical beam S, of vertical polarization (perpendicular to the plane of the drawing) - of the diffracted beam D, from the beam R (wo) (also arriving by the fiber 6), in the direction of the signal beam (modulated). The beam D has a polarization rotated by 90 relative to that of the beam R. Furthermore, taking into account the geometry of the interaction and the nature of the photoinduced array in the photorefractive crystal, this beam D is out of phase with n relative to to the transmitted signal.
Dans ces conditions, un polariseur 9 (voir figure 1) dont l'axe fait un angle 0 avec la polarisation horizontale (c'est-à-dire celle de D- voir figure 5) reçoit la projection des deux composantes, à la même pulsation optique wo, à savoir S(wo) et D(wo), déphasées l'une par rapport à l'autre de t. Under these conditions, a polarizer 9 (see Figure 1) whose axis is at an angle θ with the horizontal polarization (that is to say that of D- see Figure 5) receives the projection of the two components, at the same optical pulse wo, namely S (wo) and D (wo), out of phase with each other by t.
L'intensité résultante de la porteuse (c'est-à-dire le module carré de la somme S+D) est donc fortement réduite, voire annulée par le choix de l'angle O. De façon typique, la valeur de l'angle 0 est de quelques degrés à plus de 10 degrés. Les bandes latérales de modulation, qui ne sont pas affectées par le réseau photoinduit, sont transmises et c'est leur projection sur l'axe P qui contribuera au photocourant délivré par le photodétecteur 8. Il résulte de ce phénomène de diffraction anisotrope un gain sur le taux de modulation qui peut être équivalent à celui obtenu via l'utilisation des phénomènes de couplage d'ondes (figures 2 à 4). The resulting intensity of the carrier (that is, the square modulus of the sum S + D) is therefore greatly reduced or even canceled by the choice of the angle O. Typically, the value of the angle 0 is a few degrees to more than 10 degrees. The modulation sidebands, which are not affected by the photoinduced network, are transmitted and it is their projection on the P axis that will contribute to the photocurrent delivered by the photodetector 8. This result of this anisotropic diffraction phenomenon results in a gain on the modulation rate which may be equivalent to that obtained via the use of wave coupling phenomena (FIGS. 2 to 4).
A taux de modulation égal sur le faisceau signal, en sortie du cristal photoréfractif, cette seconde configuration peut se satisfaire d'une modulation d'indice plus faible. En d'autres termes, il est possible d'utiliser un cristal dont l'efficacité de diffraction photoréfractive soit réduite par rapport à la configuration couplage d'ondes . At an equal modulation rate on the signal beam, at the output of the photorefractive crystal, this second configuration can be satisfied by a lower index modulation. In other words, it is possible to use a crystal whose photorefractive diffraction efficiency is reduced compared with the wave coupling configuration.
Selon un exemple de réalisation de cette seconde configuration, on avait: fibres de guidage (3 et 6) et fibre amplificatrice (7) analogues à celles de la figure 1, cristal photoréfractif adapté à une longueur d'onde dans le proche infrarouge (par ex. 1,5 {gym) : GaAs, CdTe, Sn2P2S6 fonctionnant à champ électrique extérieur appliqué nul, temps de réponse du cristal < 100 ns modes couplage d'onde ou diffraction anisotrope propagation des faisceaux qui interfèrent dans le cristal: espace libre ou configuration en optique guidée par fibres optiques. En variante, le cristal photoréfractif peut être remplacé par une fibre photoréfractive , en fait ce peut être un cristal dont la longueur L diamètre du cristal et qui y autorise une propagation guidée multimode des ondes qui y interfèrent. According to an exemplary embodiment of this second configuration, there were: guiding fibers (3 and 6) and amplifying fiber (7) similar to those of FIG. 1, photorefractive crystal adapted to a wavelength in the near infrared (by eg 1.5 {gym): GaAs, CdTe, Sn2P2S6 operating at zero applied external electric field, crystal response time <100 ns wave coupling modes or anisotropic diffraction propagation of beams that interfere in the crystal: free space or Optical fiber guided configuration. Alternatively, the photorefractive crystal may be replaced by a photorefractive fiber, in fact it may be a crystal whose length L crystal diameter and which allows a multimode guided propagation of waves that interfere.
Les avantages présentés par le dispositif de l'invention sont les 25 suivants: c'est un dispositif compact et dynamique. II s'adapte, en temps réel, aux dérives du laser (puissance, longueur d'onde, ...) ainsi qu'aux perturbations des milieux de transmission (fibres optiques, composants en optique intégrée, ...), un seul cristal photoréfractif réalise les deux fonctions recherchées, c'est-à-dire la réduction (voire l'extinction) de la porteuse et le filtrage passe-bande (de largeur Av) qui permet de ne pas affecter les bandes latérales de modulation lors de la traversée du réseau de Bragg photoinduit, le dispositif fonctionne, de façon optimale, pour des fréquences de modulation S2/27r >_Ovl2, soit typiquement dès lors que S2/27c>_1 à une fréquence de 2 GHz, avec les ordres de grandeur choisis. Ce dispositif est donc tout à fait compatible avec le domaine fréquentiel 2 60 GHz dans lequel on retrouve la plupart des systèmes RF. The advantages presented by the device of the invention are the following: it is a compact and dynamic device. It adapts, in real time, to the drifts of the laser (power, wavelength, ...) as well as the disturbances of the media of transmission (optical fibers, components in integrated optics, ...), a single photorefractive crystal performs the two desired functions, that is to say the reduction (or extinction) of the carrier and the band-pass filtering (of width Av) which makes it possible not to affect the modulation sidebands during crossing the photoinduced Bragg grating, the device operates optimally for modulation frequencies S2 / 27r> _Ovl2, typically as soon as S2 / 27c> _1 at a frequency of 2 GHz, with the orders of magnitude chosen . This device is therefore fully compatible with the frequency domain 2 60 GHz in which we find most RF systems.
Par ailleurs, pour des fréquences de modulation inférieures à 2 GHz, la sélectivité fréquentielle du réseau photoinduit n'est pas suffisante pour empêcher la diffraction partielle des bandes latérales de modulation dans la direction de R. dans la configuration couplage d'ondes cet effet est rédhibitoire, car porteuse et bandes latérales sont atténuées de façon analogue. Par contre dans la configuration diffraction anisotrope , l'ajustement de l'angle 0 permet, même aux basses fréquences, de maintenir un écart exploitable entre atténuation de la porteuse et atténuation des bandes latérales. Moreover, for modulation frequencies lower than 2 GHz, the frequency selectivity of the photoinduced network is not sufficient to prevent partial diffraction of the modulation sidebands in the direction of R. in the wave coupling configuration this effect is unacceptable, because carrier and sidebands are attenuated in a similar way. On the other hand, in the anisotropic diffraction configuration, the adjustment of the angle θ makes it possible, even at low frequencies, to maintain an exploitable gap between attenuation of the carrier and attenuation of the sidebands.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0402036A FR2867000A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0402036A FR2867000A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2867000A1 true FR2867000A1 (en) | 2005-09-02 |
Family
ID=34834121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0402036A Pending FR2867000A1 (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2867000A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009013294A1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Thales | Fibre dual-frequency laser with wave mixing in amplification optical fibres |
| CN104332819A (en) * | 2014-09-02 | 2015-02-04 | 中国科学院半导体研究所 | Quadruplicated-frequency microwave signal generation system based on stimulated Brillouin scattering effect |
-
2004
- 2004-02-27 FR FR0402036A patent/FR2867000A1/en active Pending
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ANDERSON D Z ET AL: "-70 dB optical carrier suppression by two-beam coupling in photorefractive media", APPLIED PHYSICS B (LASERS AND OPTICS) SPRINGER-VERLAG GERMANY, vol. B72, no. 6, May 2001 (2001-05-01), pages 743 - 748, XP002297138, ISSN: 0946-2171 * |
| ANDERSON D Z ET AL: "Optically smart active antenna arrays", MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST. 2000 IEEE MTT-S INTERNATIONAL BOSTON, MA, USA 11-16 JUNE 2000, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, 11 June 2000 (2000-06-11), pages 843 - 846, XP010507468, ISBN: 0-7803-5687-X * |
| BRULISAUER S ET AL: "Controlled reduction of Fe-doped KNbO3 by proton-irradiation", OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL, vol. 153, no. 4-6, 1 August 1998 (1998-08-01), pages 375 - 386, XP004146379, ISSN: 0030-4018 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009013294A1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Thales | Fibre dual-frequency laser with wave mixing in amplification optical fibres |
| FR2919439A1 (en) * | 2007-07-24 | 2009-01-30 | Thales Sa | WAVE MIXTURE FIBER BI-FREQUENCY LASER IN AMPLIFIER OPTICAL FIBERS |
| CN104332819A (en) * | 2014-09-02 | 2015-02-04 | 中国科学院半导体研究所 | Quadruplicated-frequency microwave signal generation system based on stimulated Brillouin scattering effect |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0882251B1 (en) | Device for controlling light pulses by a programmable acousto-optic means | |
| FR2704702A1 (en) | Dispersal compensating device and method in an optical fiber transmission system | |
| FR2715524A1 (en) | Long-distance optical communication system e.g. for undersea link | |
| EP3346328B1 (en) | Optoelectronic device for generating a coherent frequency comb | |
| FR2608792A1 (en) | DEVICE FOR AMPLIFYING OPTICAL SIGNALS WITH A PHOTOSENSITIVE MEDIUM | |
| FR2699295A1 (en) | Apparatus for optically processing electrical signals | |
| FR2772150A1 (en) | OPTICAL MODULATOR USING AN OPTICAL ISOLATOR AND TRANSMITTER INCLUDING THE SUSDIT | |
| EP0859268A1 (en) | Wavelength converter of binary optical signals | |
| WO2001098821A1 (en) | Programmable acousto-optic device | |
| FR2834137A1 (en) | RAMAN AMPLIFIER AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM | |
| EP0716486A1 (en) | Wavelength convertor | |
| CN112698355A (en) | Multi-wavelength coherent laser radar based on electro-optical modulation technology | |
| FR2681953A1 (en) | FREQUENCY CORRELATOR. | |
| FR2953945A1 (en) | DEVICE FOR THE COMPENSATION OF TIME DISPERSION APPLIED TO THE GENERATION OF ULTRA BRIEF LUMINOUS PULSES. | |
| FR2867000A1 (en) | DEVICE FOR DYNAMICALLY REDUCING THE OPTICAL CARRIER OF A MICROWAVE MODULE SIGNAL | |
| WO2005114252A1 (en) | Low-cost doppler frequency shift measuring device | |
| EP4310457A1 (en) | Distributed fiber optic sensor system | |
| EP0901206B1 (en) | Optical preamplifier | |
| FR2899323A1 (en) | INTERFEROMETRIC MEASURING DEVICE. | |
| Ahtee et al. | Fiber-based acetylene-stabilized laser | |
| WO2019238837A1 (en) | Locking of a laser on a resonator by means of an optical amplifier | |
| EP0421880B1 (en) | Multipurpose integrated optics component and distribution network with optical amplification | |
| EP1454438B1 (en) | Method for reducing optical carrier of signals circulating on an optical fiber, and device therefor | |
| FR2704651A1 (en) | Diode laser gas detector | |
| FR2767995A1 (en) | OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM WITH COHERENT TIME OPTICAL REFLECTOMETRY |