Diodes laser, modulation et communication optique

Avec la fibre optique et un récepteur optique, l'un des composants clés de tout système de communication par fibre optique est l'émetteur optique. Utilisé pour convertir un signal électrique en un signal optique, l'émetteur prend généralement la forme d'une LED ou d'une diode laser - un dispositif à semi-conducteur avec un faisceau laser créé à sa jonction.

Les capacités de l'émetteur dépendent largement de sa conception. Les LED, qui produisent une lumière incohérente avec une large largeur spectrale, sont inefficaces et sujettes à la dispersion lorsqu'elles sont transmises sur la fibre ; cependant, leur conception simple et leur faible coût les rendent adaptés aux applications à courte distance et à faible vitesse, telles que les réseaux locaux (LAN). Ils ont une portée de l'ordre de quelques kilomètres et des débits de 10 à 100 Mb/s. Un coût similaire avec une fonctionnalité améliorée est offert par les lasers à émission de surface à cavité verticale (VCSEL), un type de diode laser qui, dans de nombreux domaines, a remplacé les LED.

Pour d'autres types d'applications de fibres optiques, un type de diode laser plus robuste peut être requis. L'un des types les plus couramment utilisés est le laser à rétroaction distribuée (DFB), qui offre une lumière cohérente avec une largeur spectrale étroite. Sa sortie directionnelle est facilement couplée à la fibre et son moindre degré de dispersion est bien adapté aux applications à plus longue distance et à plus grande vitesse. 

Afin de transmettre des informations, la sortie lumineuse de tout type d'émetteur doit être manipulée. Les diodes laser peuvent être directement modulées par application de courant directement sur le dispositif ; un inconvénient de cette approche, cependant, est la possibilité d'un phénomène de dégradation du signal, connu sous le nom de « chirp », qui est particulièrement problématique lors de la transmission de données sur de longues distances. Par conséquent, les diodes laser à modulation directe (DML) sont mieux adaptées aux portées de 2 à 10 km et aux vitesses de 25 Gb/s ou moins.

Pour une portée plus longue et une vitesse plus élevée, une approche de modulation externe est appliquée. Cela implique une transmission en onde continue du faisceau laser et des signaux marche/arrêt de tension appliqués à un modulateur à électro-absorption (EAM). Les EAM sont bien adaptés à une utilisation dans les communications par fibre optique car ils peuvent fonctionner à de faibles tensions et à des vitesses très élevées, et ils produisent également des largeurs de bande de modulation de plusieurs dizaines de gigahertz. Ils sont généralement fabriqués sous la forme de guides d'ondes - des structures qui, comme les fibres optiques elles-mêmes, sont conçues pour conserver l'énergie en limitant l'expansion des ondes lumineuses.

Ce principe peut également être appliqué au sein d'un circuit intégré photonique afin de réaliser un laser à modulation externe (EML). Ce type de dispositif combine un modulateur externe avec une diode laser à rétroaction distribuée (DFB) sur une seule puce.

Les émetteurs-récepteurs optiques, qui combinent à la fois l'émetteur et le récepteur dans un seul boîtier, peuvent également être conçus avec Optique DML ou EML. Pour plus d'informations sur la gamme complète d'émetteurs-récepteurs optiques, visitez Technologies optiques de précision ou contactez notre équipe d'experts.