1. ContributionContribution àà ll’é’étude de latude de la
simulation des fonctions de filtragesimulation des fonctions de filtrage
optiques dans le cadre doptiques dans le cadre d’’un run rééseauseau
de tde téélléécoms par fibre optiquecoms par fibre optique
LE Haï-Binh
L’étudiant du parcours STN – ESCO
Sous la direction de M. Thierry ZAMI, Ingénieur de
recherche

2. Plan de prPlan de préésentationsentation
1. Contexte du stage
2. Filtrage optique
3. L’outil et la méthode d’étude
4. La simulation et résultat
5. Conclusion
2

3. Contexte du stageContexte du stage
La fonction de filtrage se trouve dans des dispositifs tels que:
OADM, WSS, etc.
L’espace spectrale entre 2 canaux devient étroite.
3
λ1 λ2 λ3 λ4
L’espace spectral
entre 2 canaux
RXs
WSS 1
TXs
WSS 2
Input
Output
WSS Configuration
Multiplexeur
à insertion /
extraction
optique
λ1 λ2 …λN
λ1,λ2
λ’1λ’2
λ’1 λ’2 …λN

4. Filtrage optiqueFiltrage optique
∫
∗
=∗
ω
ω
ωωτδϕ
0
)( dg)()( 0λλωτ −= dg






−
= −+
N
kN
j
c
e
f
f
j
fH 12
2
1
)( π
4
λ1 λ2 λ3 λ4
λ1
λ2
λ3
λ4Filtre
optique
Filtre optique à longueur d’onde λ3
La fonction de transfert de filtre Butterworth
La dépendance linéaire entre temps du groupe et la longueur
d’onde et le déphasage subi par la longueur d’onde en traversant le
filtre

5. Les Outils utilisLes Outils utilisééss
Mathematica
OCEAN
Le modèle de simulation d’un système de communication optique
5
-800 ps/nm
pre-comp.
variable
post-comp.
NRZ-QNRZ-Q
Le peigne WDM aligné
sur la grille ITU de 50GHz
Modulé à 10.7 Gb/s
Canaux
impairs
Canaux
pair
WSS 1
WSS 2
80 km
SMF
DCF
80 km
SMF
DCF
80 km
SMF
DCF
OXCOXC
Ligne de
transmission
Inter-nœuds
Avec/sans section de
transmission

6. La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
6
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Amplituded’ondulation
Une période
Bande passante
Décalage
d’ondulation
1550.12
Longueur d’onde en nm
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm
Evaluer la fonction de filtrage optique en ajoutant des ondulations à la
réponse en amplitude du filtre.
Déterminer les valeurs des paramètres d’ondulation
La même chose est faite pour la propriété dispersive chromatique du filtre

7. La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
7
1549 1550 1551 1552
-40
-20
20
1549 1550 1551 1552
-40
-20
20
40 Décalage
d’ondulation
1550.12
Une période
Longueur d’onde en nmLongueur d’onde en nm
Evaluer la fonction de filtrage optique en ajoutant des ondulations à la
dispersion chromatique du filtre.
Déterminer les valeurs des paramètres d’ondulation
Nous choisissons l’ensemble des valeurs des paramètres du filtre et
d’ondulation. Nous faisons des simulations et nous nous concentrons sur
des cas particuliers qui nous intéressent.

8. La mLa mééthode dthode d’é’étudetude
8
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14
La pénalité ≤
3dB
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
1549.8 1550 1550.2 1550.4 1550.6
- 40
- 30
- 20
- 10
0
0.4 nm
La longueur d’onde en nm
Rejet est supérieur à 40 dB
Critère d’isolation:
Critère de pénalité:

9. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
L’ensemble des valeurs des paramètres de filtre et d’ondulation est choisi
au début.
L’ordre du filtre: 4 – 5 – 6
Bande passante du filtre: 0.2 nm – 0.25 nm – 0.3 nm – 0.35 nm
Ondulation ajoutée à la réponse en amplitude
l’amplitude: 0, 0.2, 0.5, 1, 2 dB
nombre de périodes: 0, 2, 5, 10
Ondulation ajoutée à dispersion chromatique
l’amplitude: 0, 2, 5, 10 ps/nm
nombre de périodes: 0, 2, 5, 10
Nombre de filtre est de l’ordre 20.000
Nous retenons les cas satisfaisant le critère d’isolation et le critère de
pénalité.
La simulation préliminaire
9

10. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation préliminaire
10
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14
Nombre de périodes d’ondulation
: un seul filtre
: une concaténation
de 10 filtres
La pénalité
maximale est
inférieure à 3 dB
Illustration des cas retenus
Cas du filtre illustré:
l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
une ondulation d’amplitude de 5 ps/nm est ajouté à la dispersion
chromatique du filtre

11. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation préliminaire
11
: un seul filtre
: une concaténation
de 10 filtres
0 0.5 1 1.5 2 2.5
10
20
30
40
50
60
La pénalité est
supérieure à 3 dB à
0.2 dB d’amplitude
0.2
L’amplitude d’ondulation en dB
Illustration des cas non-retenus
Cas du filtre illustré:
l’ordre: 4, la bande passante: 0.2 nm
une ondulation dont le nombre de période est 5 est ajouté à la
réponse en amplitude

12. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation préliminaire
12
Nombre de périodes d’ondulation
: un seul filtre
: une concaténation
de 10 filtres
0 2 4 6 8 10
10
11
12
13
14
Ondulation est ajoutée à la réponse en amplitude
Illustration des cas qui exposant une caractéristique non monotone
Cas du filtre illustré:
l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
l’amplitude d’ondulation ajoutée est 0.5 dB
Ce sont les cas qui nous interpellent
Non monotone

13. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation préliminaire
13
concaténation
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
La réponse
est mauvaise
Longueur d’onde en nm
1549.8 1550 1550.2 1550.4
- 30
- 20
- 10
0
Longueur d’onde en nm
Concaténation et décalage
en fréquence d’ondulation
Filtre à droite est la concaténation de 10 filtres à gauche avec un
tirage au hasard de décalage d’ondulation de la longueur d’onde
centrale du filtre
Il nous faut tenir compte du décalage
en fréquence du filtre en concaténant
10 filtres en séries (petite variation en
nombre de périodes)

14. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation sans transmission dans la fibre optique
14
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
* Pour un nombre de période, chaque point
d’une couleur correspond à une simulation
La pénalité
maximale est
inférieur à 3 dB
Ondulation ajoutée à la réponse en amplitude
Cas du filtre illustré:
l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
l’amplitude d’ondulation 0.2 dB

15. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation sans transmission dans la fibre optique
15
* Pour un nombre de période, chaque point d’une couleur correspond à une simulation
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
Dispersion chromatique nominale est nulle Dispersion chromatique nominale est 20 ps/nm
La pénalité est acceptableOndulation ajoutée à la dispersion chromatique
Cas du filtre illustré:
l’ordre: 6, la bande passante: 0.2 nm
l’amplitude d’ondulation est 5 ps/nm

16. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation sans transmission dans la fibre optique
16
Nombre de périodes d’ondulation ajoutée
Pour un nombre de
période, chaque point
d’une couleur
correspond à une
simulation
La dispersion chromatique nominale est nulle
La pénalité
maximale
La pénalité de
ce cas satisfait
le critère de
pénalité
Ondulation ajoutée à la dispersion chromatique
En réalité, la bande passante est voisin de 0.3 nm pour les filtres
des signaux WDM espacés de 50 GHz, alors, le cas du filtre
étudier
l’ordre: 6, la bande passante: 0.3 nm
l’amplitude d’ondulation est 5 ps/nm.

17. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
17
Nombre de nœud que le signal traverse
Pour un nombre de
période, chaque point
d’une couleur
correspond à une
simulation
La dispersion chromatique nominale est nulle
La pénalité est
inférieure à 3 dB
Transmission sans fonction de filtrage optique à chaque nœud
Effets non linéaires considérés
L’auto-modulation de phase
La modulation de phase croisée

18. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
18
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
L’ondulation d’amplitude de 0.2 dB est ajoutée à la réponse en
amplitude
Pour le filtre d’ordre 5, le résultat satisfaire le critère de pénalité au
Le seuil de
la sensibilité

19. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
19
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
L’ondulation d’amplitude de 0.35 dB est ajoutée à la réponse en
amplitude
Le seuil de
la sensibilité

20. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
20
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec la fonction de filtrage optique à chaque nœud
L’ondulation d’amplitude de 0.5 dB est ajoutée à la réponse en
amplitude
Basé sur ces résultat; nous concluons que l’amplitude maximale
d’ondulation ajoutée à la réponse en amplitude est 0.3 dB
Le seuil de
la sensibilité

21. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
21
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
Ondulation d’amplitude de 5 ps/nm est ajoutée à la dispersion
chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
Le seuil de
la sensibilité

22. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
22
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
Ondulation d’amplitude de 10 ps/nm est ajoutée à la dispersion
chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
Le seuil de
la sensibilité

23. La simulation et le rLa simulation et le réésultatsultat
La simulation avec transmission dans la fibre optique
23
L’ordre du filtre est 5
Nombre de nœuds que le signal traverse
L’ordre du filtre est 6
Nombre de nœuds que le signal traverse
: 0 périodes
: 2 périodes
: 5 périodes
: 10 périodes
Transmission avec fonction de filtrage optique à chaque nœud
Ondulation d’amplitude de 15 ps/nm est ajoutée à la dispersion
chromatique du filtre dont la valeur nominale est nulle
Basé sur ces résultats, nous conluons que l’amplitude maximale
d’ondulation ajoutée à la dispersion chromatique est 10 ps/nm.
Le seuil de
la sensibilité

24. ConclusionConclusion
24
Nous déterminons les valeurs des paramètres d’ondulation ajoutée
Les ordres du filtre considérés: 5, 6
La bande passante est 0.3 nm
L’amplitude d’ondulation ajoutée à la réponse en amplitude:
[0.1, 0.2, 0.3]
L’amplitude d’ondulation ajoutée à la dispersion chromatique
[1, 2, 5, 7, 10] ps/nm
Nous voulons étudier l’impact du filtre en ajoutant ondulation à la
réponse en amplitude et à la dispersion chromatique. La génération
des données est en cours d’exécution.