Fiber optical parametric oscillator and its application to all-optical clock recovery

Plusieurs facteurs tels que le nombre accru des utilisateurs, la découverte de nouvelles méthodes d’accès, l’attrait pour la haute-vitesse de même que les services de haute qualité pour les multimédia justifient concomitamment l’utilisation toujours plus croissante de bande passante au cours des dernières décennies. La technologie de communication par fibre optique a connu un développement sans précédent de manière à satisfaire la demande. Nonobstant les succès et les inconvénients respectifs de ces technologies, ces dernières ont en commun des composants électroniques essentiels tels que les lasers, les amplificateurs et les éléments pour le traitement du signal et pour la gestion de réseau. L’innovation de ces composants optiques améliore leur performance tout en baissant leurs coûts. Les lasers ayant un taux de reproduction élevé et des vibrations de courte durée, sont essentiels pour les systèmes de communication OTDM/WDM à haute vitesse. Le coût d’un émetteur WDM serait réduit en utilisant des sources à multiples longueurs d’onde très stables plutôt que des matrices de lasers DFB traditionnellement utilisées à cet effet. Comme le traitement électronique du signal pourrait être limité à quelques centaines de Go par seconde, les fonctions du traitement du signal entièrement optique comme celles de la réparation de l`horloge électronique sont vitales pour l’avenir des réseaux de transport à vitesse ultra-rapide.Ce travail de recherche scientifique analyse et présente le nouveau type de laser à base de fibre optique - un oscillateur paramétrique à base de fibre optique (FOPO) - comme une solution simple et rentable pour les applications susmentionnées. Il vise à démontrer que les FOPO peuvent être conçus comme des sources à multiples longueurs d’ondes si un filtre à base de réseau de Bragg (grating) est inclus dans la cavité. Le phénomène des quatre-vagues de mixage présent dans le processus paramétrique aide à stabiliser la distribution de puissance des longueurs d’onde du laser en réduisant l’excès obtenu dans des multiples modes longitudinales. À l’issu du processus, on a obtenu simultanément un laser comprenant 129 longueurs d’ondes à fréquences séparées par 25 GHz ayant les possibilités d’ajustement et de reconfiguration. Se basant sur l’étude de l`opération à onde continue, le FOPO étant en mode Verrouiller est scruté à travers l’analyse de l’impact des spécificités de la pompe et les types de cavité sur la nature des pulsations en mode Verrouiller. Les résultats fournissent des instructions utiles pour ce genre de conception qui atteste de la haute qualité des pulsations optiques suite à une configuration simple. S’inspirant d’une configuration similaire, ce phénomène rationnel et harmonique en mode Verrouiller est examiné en fonction de celui du système opposé. La génération des pulsations à différents niveaux de répétition est démontrée en ajustant la longueur de la cavité sans changer sa configuration. Des pulsations en mode Verrouiller ayant des taux de répétition de 10 GHz à 240 GHz ont été expérimentalement produites. Au final, l’application du FOPO en mode Verrouiller dans la réparation d’une horloge est démontrée. Une recherche détaillée est effectuée dans le cas de l’opération à 10 Go/s. Les résultats montrent que cette méthode est une solution prometteuse pour la réactivation d’une horloge causée par des dégradations de la qualité du signal entrant sur un champ d’action considérable, c'est-à-dire, un cycle d’utilisation de 33% à 60%, et une puissance d’énergie moyenne en amont de -23 dBm à 6 dBm, un ratio d’extinction supérieur à 8.7 dB, OSNR au-dessus de 27 dB, perte résiduelle entre -600 ps/nm et 550 ps/nm et un DGD inférieur à 48 ps. Le processus de réparation de l’’horloge à un niveau de 40 Go/s est démontrée à partir de cette analyse.

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