Amplificateur intégré ultra-large-bande pour systèmes optiques WDM améliorés – UltraWIDE

Le projet Ultrawide a pour objectif d’augmenter la capacité totale des systèmes multiplexés en longueur d’onde (WDM) à partir d’une approche disruptive qui vise à augmenter la largeur de la bande d’amplification optique. Actuellement, les systèmes de communication WDM utilisent des amplificateurs à fibre dopée Erbium (EDFA) ayant typiquement une bande passante de 32nm. Le projet vise à développer et valider dans un environnement système un nouvel amplificateur optique ayant une bande optique de 100nm afin d’augmenter la capacité des systèmes d’un facteur 3.
A la fin des années 1990, une solution pour doubler la bande optique des systèmes au delà de la bande C (1530nm-1562nm) a été proposée en utilisant en parallèle de la bande C un amplificateurs en bande L (1570nm-1602nm). Cette solution n’a jamais rencontré de succès commercial à cause de sa complexité et de son coût. Cependant, le besoin d’augmenter la bande optique est plus pressant que jamais.
Le projet UltraWIDE arrive à point nommé. Il repose sur un nouvel amplificateur optique qui est 3 fois plus large que l’état de l’art (EDFA bande C) dans un composant intégré et compact.
Ce composant comprend 2 amplificateurs optiques à semiconducteur (SOA) haute performance dans une structure intégrée innovante. Jusqu’à présent les SOA n’ont pas réussi à répondre avec succès aux requêtes des systèmes WDM pour les raisons suivantes :
(1) les SOAs développés jusqu’à présent ont des puissances de saturation limitées (max 17dBm pour des courants de 500mA), surtout s’ils sont conçus pour être insensible à la polarisation.
(2) les SOAs ont des facteurs de bruit supérieurs à ceux des EDFAs
(3) Des effets de diaphonies apparaissent entre les différents canaux WDM lorsque la puissance de sortie du SOA approche de sa puissance de saturation.
Dans UltraWIDE, nous utilisons une structure innovante utilisant notamment la diversité de polarisation pour réaliser un SOA très large bande. Cette structure doit permettre de réduire très fortement les 2 premiers inconvénients et nous visons des performances semblables à celle des EDFAs concernant le gain (>20dB), la puissance de sortie (~25dBm) et le facteur de bruit (NF<7dB).
Un autre point important du projet est de proposer et de valider des configurations systèmes innovantes en utilisant des simulations et des expériences de transmission (en jouant notamment sur la gestion de puissance, les formats de modulation et la carte de dispersion). Les récentes évolutions des systèmes WDM (FEC permettant de travailler à des taux d’erreur très élevés, introduction de la modulation de phase, de la détection cohérente, du traitement du signal, de la suppression de la compensation de dispersion en ligne…) font que le troisième défaut (la diaphonie dans les SOAs) devient bien moins critique.
Dans UltraWIDE, nous visons à démontrer la transmission de canaux à 100Gb/s sur une bande de 100nm et sur une distance de 1000km. Cela représente une augmentation d’un facteur 100 par rapport au meilleur produit capacité x distance démontré avec un SOA jusqu’à présent.
Les 6 membres du consortium ont des compétences complémentaires et l’expertise nécessaire pour atteindre ces objectifs. ALU a une très forte connaissance des systèmes WDM et de leur évolution pour donner la direction du projet. ATL va concevoir des SOAs large bande simple polarisation. Kylia va utiliser son savoir-faire pour réaliser une structure à diversité de polarisation. IT va définir les meilleures conditions de fonctionnement pour les SOAs dans les futurs systèmes WDM. ENIB caractérisera les SOAs et développera un modèle tandis que ALU démontrera expérimentalement la valeur ajouté d’un SOA large bande de 100nm dans les systèmes optiques WDM.