WO2003055108A1 - Systeme de transmission optique en propagation libre - Google Patents

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WO2003055108A1
WO2003055108A1 PCT/FR2002/004268 FR0204268W WO03055108A1 WO 2003055108 A1 WO2003055108 A1 WO 2003055108A1 FR 0204268 W FR0204268 W FR 0204268W WO 03055108 A1 WO03055108 A1 WO 03055108A1
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WO
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detection
transmission system
signal
frequency
transmitted
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Application number
PCT/FR2002/004268
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English (en)
Inventor
Jean-Paul Pocholle
Daniel Dolfi
Carlo Sirtori
Original Assignee
Thales
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Priority to DE60237642T priority patent/DE60237642D1/de
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1121One-way transmission

Definitions

  • the present invention relates to a free propagation optical transmission system and applies in particular to optical telecommunications.
  • the turbulence effects result in a spatial fluctuation of the beam which sees its focusing properties, at the level of the photodetector, degrading.
  • FIG. 1 illustrates by a diagram the principle of heterodyne or coherent detection.
  • Heterodyne detection consists in superimposing on the DET detector a wave W 0 of pulsation ⁇ 0 originating from a local oscillator OL, on the carrier wave Wi of pulsation ⁇ -] and carrying the modulation signal to be transmitted (pulsation ⁇ m ).
  • This operation amounts to mixing at the level of the detector two pulsing waves ⁇ o and ⁇ + ⁇ m , which allows, thanks to appropriate filtering at the level of the detector, to considerably increase the signal to noise ratio.
  • FIG. 1 illustrates by a diagram the principle of heterodyne or coherent detection.
  • Heterodyne detection consists in superimposing on the DET detector a wave W 0 of pulsation ⁇ 0 originating from a local oscillator OL, on the carrier wave Wi of pulsation ⁇ -] and carrying the modulation signal to be transmitted (pulsation ⁇ m
  • the carrier wave Wi emitted by optical transmission means SRC and receiving the modulated electrical signal S (t) to be transmitted present after propagation in free atmosphere, a distorted wave front.
  • the only possibility to improve detection would then be to have a dynamic and adaptive shaping system of the local oscillator wavefront, which makes the system much more complex.
  • the present invention overcomes the aforementioned drawbacks by proposing an optical transmission system in free propagation in the atmosphere with self-compensation for the effects of turbulence.
  • the invention proposes an optical transmission system in free propagation of at least one digital information signal, comprising light emission means and optoelectronic detection means suitable for detection around at least one frequency. non-zero given detection method, characterized in that said emission means transmit simultaneously for each signal to be transmitted two light waves respectively at two distinct optical frequencies, at least one of said waves being intensity-modulated by said signal, and in that that at least one of said detection frequencies is equal to the difference of said frequencies of the emitted light waves.
  • the transmission system allows, thanks to the self-compensation of the turbulence effects, to be able to perform a wide-field heterodyning function which increases the detection efficiency.
  • FIG. 2 describes by a simplified diagram the principle of the optical transmission system in free propagation according to the invention.
  • the system according to the invention notably comprises SRC light emission means which simultaneously transmit for each digital signal S- ⁇ (t) information to be transmitted two light waves denoted W 0 and W ⁇ , also called carriers, of respective pulses ⁇ o and ⁇ i distinct, corresponding respectively to the distinct optical frequencies vo and v ⁇ .
  • SRC light emission means which simultaneously transmit for each digital signal S- ⁇ (t) information to be transmitted two light waves denoted W 0 and W ⁇ , also called carriers, of respective pulses ⁇ o and ⁇ i distinct, corresponding respectively to the distinct optical frequencies vo and v ⁇ .
  • At least one of said waves is intensity-modulated by the signal S- ⁇ (t).
  • An optical formatting Li for example, makes it possible to form them plane waves which will propagate freely through the disturbed propagation medium, for example the atmosphere, symbolized by the ATM reference mark in FIG. 2.
  • the waves are then collected through a collection lens L 2 .
  • the transmission system also comprises DET optoelectronic detection means suitable for detection around at least one detection frequency equal to the difference ⁇ v ⁇ vivov of the frequencies of the light waves emitted.
  • the SRC transmission means are for example formed by a dual-frequency laser source, the feasibility of which has been demonstrated for example by C.Gmachl et al. in “Quantum cascade lasers with a heterogeneous cascade: two-wavelength operation” (APL, Vol.79, N ° 5, pp 572, 2001).
  • APL Quadratum cascade lasers with a heterogeneous cascade: two-wavelength operation
  • Such a source allows the simultaneous emission of two waves of different wavelengths whose light emission intensities can be temporally modulated by an external electrical signal.
  • the two transmitted waves are modulated simultaneously by the information signal S- ⁇ (t) to be transmitted.
  • the emission means can also be formed by two independent laser emitters, the light emission intensity of each of the emitters can be temporally modulated by an external electrical signal; these are for example laser diodes.
  • These two transmitters can be time synchronized with one another to simultaneously provide coding for the signal on transmission, or, as will be seen below, one of the transmitters can transmit continuously, only the light emission intensity of a transmitters being modulated by the information signal to be transmitted.
  • ⁇ l A i ⁇ t) cos ⁇ w i t + ⁇ j ) (2)
  • represents a unit vector and expresses the state of polarization of the emitted wave
  • a j is associated with the amplitude of the field as a function of time (envelope function)
  • ⁇ j represents a phase term defined on transmission and specific to each of the transmitters.
  • each field accumulates phase which can vary throughout the path, reflecting the existence of turbulence phenomena and therefore of fluctuations in the refractive index. It follows that the expression of the field for each wave becomes:
  • ⁇ . e j A j (t) cos (û) + ⁇ , + ⁇ ⁇ x, y, z)) (3)
  • ⁇ (x, y, z) is the term of phase accumulation function of the spatial coordinates x , y and z. It is considered that the two carriers are spectrally close. Consequently, the phase accumulation term is identical for each of the optical carriers Wj. This assumption remains valid as long as the dispersion of the propagation medium remains low, that is to say that there is absence of resonant absorption. Under these conditions, the degradation of the wave plane is found to be similar on the two carriers.
  • the incident field is the sum of the individual fields and the total optical intensity l ⁇ is written: where ⁇ 0 and ⁇ . are given by equation (3).
  • This optical intensity generates a photocurrent i d which has a temporal modulation term corresponding to the difference in the frequencies of each propagated wave: i d cc E 0 2 + E 1 2 + 2E 0 E 1 cos ((û) 0 - û) 1 ) t + (ç7 0 - ⁇ 3 1 ) + ⁇ (x, y, z) -ç? (X, y, z)) (5) either: i d oc E 0 2 + E, 2 + 2E 0 E . cos ((û> 0 - ⁇ ,) t + ⁇ 0 - ⁇ ,)) (6)
  • a heterodyne type assembly is thus produced which makes it possible to self-compensate for the disturbances of the wave plane induced by the propagation medium.
  • the proposed technique makes it possible in particular to be able to perform a wide-field heterodyning function since it has overcome the wavefront disturbances linked to the propagation, which makes it possible to increase the detection efficiency.
  • Another advantage of the transmission system according to the invention relates to transmission stability. Indeed, it suffices that the two transmitters follow the same frequency drift for the frequency separation to be preserved at the level of the detection means.
  • the DET detection means of the system according to the invention are equipped with a bandpass filter centered on the detection frequency given by the difference in the frequencies of the carrier waves W 0 and W ⁇ and making it possible to detect the modulation of the signal around of said detection frequency.
  • the difference in frequencies ⁇ v corresponds to a difference between the wavelengths of the two carriers from a few tenths of a nanometer to a few nanometers.
  • FIG. 3 represents, according to a preferred example, the shape of a microwave bandpass filter of the detection means.
  • the spectral distribution (arbitrary units ua) of the filter is represented as a function of the frequency (in Hz).
  • the duration of an elementary bit of the digital information signal to be transmitted defines the width of the microwave filter to be implemented.
  • the spectral distribution is given by the following equation (6):
  • represents the duration of a bit.
  • the filtering at the level of the detection means can be active, by mixing with a local microwave oscillator at the frequency ⁇ v.
  • the signal at the frequency ⁇ v from the photodetector is mixed in a microwave mixer with a local microwave oscillator at a frequency v '.
  • the mixer output signal, after filtering, is then a signal at the frequency v'- ⁇ v (low frequency signal easy to filter).
  • ⁇ v-v '> v m Vm being the modulation frequency of the signal to be transmitted.
  • the coding of the information can be transmitted as follows. If one of the two carriers or both carriers are absent, no signal is detected (the modulation term is zero in equation (6) above), which corresponds to a "0". On the other hand, it suffices that the two carriers are simultaneously transmitted for a signal to be detected, which will correspond to a binary "1". Thus, the modulation can be obtained by varying the intensity either of one or of the two carrier waves W 0 and W ⁇ .
  • Figures 4 and 5 show two variants of the free propagation transmission system according to the invention.
  • FIG. 4 represents a diagram of an encrypted transmission system according to the invention.
  • the transmission means comprise at least two laser transmitters LAS 0 and LASi respectively transmitting two waves W 0 and Wi of frequencies vo and vi, the wave Wo being continuous and the wave Wi modulated by the signal d 'information S- ⁇ (t).
  • the detection means are equipped with a bandpass filter centered on a given detection frequency ⁇ vo. When the difference in frequencies ⁇ v (t) is equal to ⁇ vo, the signal is maximum, when it moves away from it, the signal decreases.
  • FIG. 5 illustrates the application of the transmission system according to the invention to a transmission multiplexed in wavelengths.
  • FIG. 5 illustrates the principle for the transmission of two digital information signals S ⁇ (t) and S 2 (t) but the principle can be extended to a larger number of signals.
  • the emission means comprise three independent laser transmitters LASo, LAS-i, LAS 2 , the transmitter LAS 0 emitting a first light wave W 0 continuously and the two other laser emitters emitting two light waves Wi, W 2 at two distinct optical frequencies vi and v 2 , these two waves being modulated respectively by each of the signals to be transmitted.
  • a bandpass filter having two windows centered on said detection frequencies.
  • the free propagation transmission system described in the invention allows heterodyne type detection but with automatic compensation for the effects of turbulence allowing a more efficient wide field detection
  • This system makes it possible to benefit from the directivity properties linked to optics and the range of signal processing techniques developed at microwave frequencies.
  • spectral windows suitable for transmission into the atmosphere in the presence of fog can be used.
  • the 3-5 ⁇ m and 10-12 ⁇ m spectral windows can be used.
  • the higher the wavelength the less the effects of turbulence affect the wave plane, which allows with the proposed arrangement to further increase the detection efficiency.

Abstract

La présente invention concerne un système de transmission optique en propagation libre d'au moins un signal numérique d'informations (S1(t)) dans l'atmosphère, avec une auto-compensation des effets de turbulence. Elle s'applique notamment aux télécommunications optiques. Selon l'invention, le système comprend des moyens d'émission lumineuse (SRC) et des moyens de détection optoélectronique (DET) adaptés à la détection autour d'au moins une fréquence de détection donnée non nulle. Les moyens d'émission (SRC) émettent simultanément pour chaque signal (Sl(t)) à transmettre deux ondes lumineuses (Wo, W1) respectivement à deux fréquences optiques distinctes (νo, νi), l'une au moins desdites ondes étant modulée en intensité par ledit signal. La détection est faite alors à une fréquence de détection égale à la différence (Δν) desdites fréquences des ondes lumineuses émises.

Description

Système de transmission optique en propagation libre
La présente invention concerne un système de transmission optique en propagation libre et s'applique notamment aux télécommunications optiques.
Dans le domaine des télécommunications optiques, on est amené dans certains types d'applications, à rechercher une communication optique directe, en propagation libre dans l'atmosphère. Outre un coût plus faible, la transmission par faisceaux optiques en propagation libre permet de s'affranchir d'un réseau de fibres optiques ce qui ouvre le domaine spectral sur lequel peut être réalisée une transmission de données et permet une plus grande discrétion de transmission.
Les systèmes classiques de transmission optique dans l'atmosphère utilisent soit la détection directe, soit la détection hétérodyne. Il s'avère cependant que les effets de turbulence de l'atmosphère pénalisent fortement la transmission en perturbant le plan d'onde.
Pour un système à détection directe, les effets de turbulence se traduisent par une fluctuation spatiale du faisceau qui voit ses propriétés de focalisation, au niveau du photodétecteur, se dégrader. On peut même observer un évanouissement du signal lié au déplacement du faisceau dans le plan focal, la surface du photodétecteur étant finie et sa position fixée. Cet effet est d'autant plus important pour des débits de transmission élevés, la taille de la surface sensible du détecteur devant être plus faible.
La figure 1 illustre par un schéma le principe de la détection hétérodyne ou cohérente. La détection hétérodyne consiste à superposer au niveau du détecteur DET une onde W0 de pulsation ω0 issue d'un oscillateur local OL, à l'onde porteuse Wi de pulsation ω-] et véhiculant le signal de modulation à transmettre (pulsation ωm). Cette opération revient à mélanger au niveau du détecteur deux ondes de pulsations ωo et ωι+ωm, ce qui permet grâce à un filtrage approprié au niveau du détecteur d'augmenter considérablement le rapport signal sur bruit. Comme cela apparaît sur la figure 1 , l'onde porteuse Wi émise par des moyens d'émission optique SRC et recevant le signal électrique modulé S(t) à transmettre, présente après propagation en atmosphère libre, un front d'onde distordu. Il en résulte un mélange d'hétérodynage fortement altéré, et une efficacité de transmission réduite. La seule possibilité pour améliorer la détection consisterait alors à disposer d'un système de mise en forme dynamique et adaptatif du front d'onde de l'oscillateur local, ce qui rend le système beaucoup plus complexe. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités en proposant un système de transmission optique en propagation libre dans l'atmosphère avec une auto-compensation des effets de turbulence.
Pour cela, l'invention propose un système de transmission optique en propagation libre d'au moins un signal numérique d'informations, comprenant des moyens d'émission lumineuse et des moyens de détection optoélectronique adaptés à la détection autour d'au moins une fréquence de détection donnée non nulle, caractérisé en ce que lesdits moyens d'émission émettent simultanément pour chaque signal à transmettre deux ondes lumineuses respectivement à deux fréquences optiques distinctes, l'une au moins desdites ondes étant modulée en intensité par ledit signal, et en ce que l'une au moins desdites fréquences de détection est égale à la différence desdites fréquences des ondes lumineuses émises.
Le système de transmission permet grâce à l'auto-compensation des effets de turbulence de pouvoir réaliser une fonction d'hétérodynage grand champ qui augmente l'efficacité de détection. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées qui représentent :
- La figure 1 , un système de transmission avec détection hétérodyne selon l'art antérieur (déjà décrite) ; - La figure 2, un système de transmission selon l'invention ;
- La figure 3, la forme d'un filtre pour les moyens de détection selon l'invention ;
- La figure 4, un schéma illustrant un système de transmission crypté selon l'invention; - La figure 5, un schéma illustrant un système de transmission selon l'invention permettant de réaliser une fonction de multiplexage. Sur les figures, les éléments identiques sont repérés par les même références. La figure 2 décrit par un schéma simplifié le principe du système de transmission optique en propagation libre selon l'invention.
Le système selon l'invention comprend notamment des moyens d'émission lumineuse SRC qui émettent simultanément pour chaque signal S-ι(t) numérique d'informations à transmettre deux ondes lumineuses notées W0 et Wι, également appelées porteuses, de pulsations respectives ωo et ωi distinctes, correspondant respectivement aux fréquences optiques distinctes vo et vι. On rappelle que pulsation ωo, fréquence v0 et longueur d'onde λ0 sont liées par l'équation ωo =2π vo =2 π c/ λo (1)
Où c est la vitesse de la lumière.
Selon l'invention, l'une au moins desdites ondes est modulée en intensité par le signal S-ι(t). Une optique de mise en forme Li par exemple, permet de former eux ondes planes qui vont se propager librement à travers le milieu de propagation perturbé, par exemple l'atmosphère, symbolisé par le repère ATM sur la figure 2. Les ondes sont alors collectées par une optique de collection L2. Selon l'invention, le système de transmission comprend en outre des moyens de détection optoélectronique DET adaptés à la détection autour d'au moins une fréquence de détection égale à la différence Δv≈v-i- vo des fréquences des ondes lumineuses émises. En utilisant ainsi deux porteuses optiques Wo et Wi à l'émission avec codage numérique par présence ou absence d'une ou des deux porteuses optiques, le système de transmission permet une auto-compensation des effets de turbulence. En effet, les deux ondes émises simultanément suivent les mêmes chemins optiques et subissent les mêmes effets de turbulence. Les variations de phase spatiales qui résultent des déformations locales du front d'onde se trouvent ainsi compensés au niveau des moyens de détection, résultant en une amélioration de l'efficacité de détection, comme cela est expliqué ci-dessous. Les moyens d'émission SRC sont par exemple formés d'une source laser bi-fréquence, dont la faisabilité a été démontrée par exemple par C.Gmachl et al. dans « Quantum cascade lasers with a heterogeneous cascade : two-wavelength opération » (APL, Vol.79, N°5, pp 572, 2001). Une telle source permet l'émission simultanée de deux ondes de longueurs d'onde différentes dont les intensités d'émission lumineuse peuvent être modulées temporellement par un signal électrique externe. Dans le cas d'utilisation d'une telle source, les deux ondes émises sont modulées simultanément par le signal d'informations S-ι(t) à transmettre.
Les moyens d'émission peuvent également être formés de deux émetteurs laser indépendants dont l'intensité d'émission lumineuse de chacun des émetteurs peut être modulée temporellement par un signal électrique externe ; il s'agit par exemple de diodes laser. Ces deux émetteurs peuvent être synchronisés temporellement entre eux pour fournir simultanément le codage du signal à l'émission, ou, comme on le verra par la suite, un des émetteurs peut émettre en continu, seule l'intensité d'émission lumineuse d'un des émetteurs étant modulée par le signal d'informations à transmettre.
Nous expliquons plus en détail le principe du système de transmission selon l'invention, en supposant que les moyens d'émission SRC émettent deux ondes Wj (j=0 ou 1 ) de pulsation ωj sous la forme d'ondes planes et dont les champs associés s'écrivent :
Ê, = ëlAi{t)cos{wit + φj) (2) où ë représente un vecteur unitaire et exprime l'état de polarisation de l'onde émise, Aj est associé à l'amplitude du champ en fonction du temps (fonction enveloppe), φj représente un terme de phase défini à l'émission et propre à chacun des émetteurs.
Au cours de la propagation chaque champ accumule de la phase qui peut varier tout au long du trajet traduisant l'existence de phénomènes de turbulences et donc de fluctuations de l'indice de réfraction. Il s'ensuit que l'expression du champ pour chaque onde devient :
Ê. = ejAj (t) cos(û) + φ, + φ{x, y, z)) (3) où φ(x,y,z) est le terme d'accumulation de phase fonction des coordonnées spatiales x, y et z. On considère que les deux porteuses sont proches spectralement. En conséquence, le terme d'accumulation de phase est identique pour chacune des porteuses optiques Wj. Cette hypothèse reste valable tant que la dispersion du milieu de propagation reste faible, c'est à dire qu'il y a absence d'absorption résonante. Dans ces conditions, la dégradation du plan d'onde se trouve être similaire sur les deux porteuses. Au niveau des moyens de détection optoélectronique DET, le champ incident est la somme des champs individuels et l'intensité optique totale lτ s'écrit :
Figure imgf000007_0001
où Ë0 et Ë. sont donnés par l'équation (3).
Cette intensité optique engendre un photocourant id qui présente un terme de modulation temporelle correspondant à la différence des fréquences de chaque onde propagée : id cc E0 2 + E1 2 + 2E0E1 cos((û)0 - û)1)t + (ç70 - ζ31) + ^(x,y,z) -ç?(x,y,z)) (5) soit : id oc E0 2 + E,2 + 2E0E. cos((û>0 - ω, )t + {φ0 - φ, )) (6)
Avec le système de transmission en propagation libre selon l'invention, on réalise ainsi un montage de type hétérodyne qui permet d'auto-compenser les perturbations du plan d'onde induites par le milieu de propagation. La technique proposée permet notamment de pouvoir réaliser une fonction d'hétérodynage grand champ puisque l'on s'est affranchi des perturbations du front d'onde liées à la propagation, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de détection.
Un autre avantage du système de transmission selon l'invention concerne la stabilité à l'émission. En effet, il suffit que les deux émetteurs suivent la même dérive en fréquence pour que soit conservé l'écartement en fréquence au niveau des moyens de détection.
Un filtrage approprié au niveau des moyens de détection DET permet alors de détecter la composante à la fréquence de détection Δv. Avantageusement, les moyens de détection DET du système selon l'invention sont équipés d'un filtre passe-bande centré sur la fréquence de détection donnée par la différence des fréquences des ondes porteuses W0 et Wι et permettant de détecter la modulation du signal autour de ladite fréquence de détection. En utilisant un filtre hyperfréquence par exemple, la différence de fréquences Δv correspond à une différence entre les longueurs d'onde des deux porteuses de quelques dixièmes de nanomètres à quelques nanomètres. Typiquement, pour une longueur d'onde λ0 = 10 μm de l'onde porteuse W0 et une fréquence de détection Δv = 10 GHz, la différence de longueurs d'onde entre les porteuses doit être de 3,3 nm. La figure 3 représente selon un exemple préférentiel la forme d'un filtre passe-bande hyperfréquence des moyens de détection. La distribution spectrale (unités arbitraires u.a.) du filtre est représentée en fonction de la fréquence (en Hz). La durée d'un bit élémentaire du signal numérique d'informations à transmettre définit la largeur du filtre hyperfréquence à mettre en œuvre. Dans l'exemple de la figure 3, la distribution spectrale est donnée par l'équation (6) suivante :
Figure imgf000008_0001
Où Δτ représente la durée d'un bit. Ainsi, pour un système opérant à la cadence de 1 Gbits/sec (Δτ = 1 ns) et pour une fréquence de détection (ou fréquence de battement), correspondant à la fréquence centrale du filtre, de 10 GHz, on obtient la fonction de distribution spectrale représentée sur la figure 3.
Selon une variante, le filtrage au niveau des moyens de détection peut être actif, par mélange avec un oscillateur local hyperfréquence à la fréquence Δv. Dans ce cas, le signal à la fréquence Δv issu du photodétecteur est mélangé dans un mélangeur hyperfréquence à un oscillateur local hyperfréquence à une fréquence v'. Le signal de sortie du mélangeur, après filtrage, est alors un signal à la fréquence v'-Δv (signal basse fréquence facile à filtrer). Il faut cependant que Δv-v' > vm, Vm étant la fréquence de modulation du signal à transmettre.
Le codage de l'information peut être transmis de la manière suivante. Si l'une des deux porteuses ou les deux porteuses sont absentes, aucun signal n'est détecté (le terme de modulation est nul dans l'équation (6) ci-dessus), ce qui correspond à un « 0 ». Par contre, il suffit que les deux porteuses soient simultanément émises pour qu'un signal puisse être détecté, ce qui va correspondre à un « 1 » binaire. Ainsi, la modulation peut être obtenue en faisant varier l'intensité soit de l'une, soit des deux ondes porteuses W0 et Wι. Les figures 4 et 5 représentent deux variantes du système de transmission en propagation libre selon l'invention.
La figure 4 représente un schéma d'un système de transmission crypté selon l'invention. Dans cet exemple, on cherche à transmettre un signal issu par exemple d'un signal optique propagé sur une ligne de transmission par fibre optique FBR puis converti par des moyens de conversion optoélectronique OE en un signal électrique numérique Sι(t). On suppose par exemple que les moyens d'émission comprennent au moins deux émetteurs laser LAS0 et LASi émettant respectivement deux ondes W0 et Wi de fréquences vo et v-i, l'onde Wo étant continue et l'onde Wi modulée par le signal d'informations S-ι(t). Selon cet exemple, le système de transmission comprend des moyens de variation temporelle de la fréquence vi de l'onde modulée W-i, entraînant une variation temporelle de la fréquence de détection Δv(t)=v-ι(t)- vo selon une loi prédéterminée, lesdits moyens de détection DET étant adaptés pour la détection selon cette loi de variation. Par exemple, les moyens de détection sont équipés d'un filtre passe-bande centré sur une fréquence de détection Δvo donnée. Lorsque la différence des fréquences Δv(t) vaut Δvo, le signal est maximal, lorsqu'elle s'en éloigne, le signal diminue. On peut opérer ainsi un cryptage en déterminant au niveau des moyens de détection quel doit être la fréquence d'apparition du signal maximal. On réalise ainsi un cryptage de l'information permettant de contribuer à sécuriser le système de transmission.
La figure 5 illustre l'application du système de transmission selon l'invention à une transmission multiplexée en longueurs d'onde. La figure 5 illustre le principe pour la transmission de deux signaux numériques d'informations Sι(t) et S2(t) mais le principe peut s'étendre à un plus grand nombre de signaux. Selon cet exemple, les moyens d'émission comprennent trois émetteurs laser indépendants LASo, LAS-i, LAS2, l'émetteur LAS0 émettant une première onde lumineuse W0 en continu et les deux autres émetteurs laser émettant deux ondes lumineuses Wi, W2 à deux fréquences optiques distinctes vi et v2, ces deux ondes étant modulées respectivement par chacun des signaux à transmettre. Selon cette variante, les moyens de détection sont adaptés pour la détection autour de chacune des fréquences de détection correspondantes Δvi = v vo et Δv2 = v2-vo, par exemple au moyen d'un filtre passe-bande présentant deux fenêtres centrées sur lesdites fréquences de détection. Bien entendu, il est également possible d'opérer un cryptage de l'information sur les signaux transmis, comme cela a été décrit précédemment.
Ainsi, le système de transmission en propagation libre décrit dans l'invention permet une détection de type hétérodyne mais avec une auto- compensation des effets de turbulence permettant une détection grand champ plus efficace. Ce système permet de bénéficier des propriétés de directivité liée à l'optique et de l'éventail des techniques de traitement du signal développées en hyperfréquence. Par ailleurs, avec le développement de diodes à cascade quantique, les fenêtres spectrales adaptées à la transmission dans l'atmosphère en présence de brouillard peuvent être employées. Ainsi, les fenêtres spectrales 3-5 μm et 10-12 μm peuvent être exploitées. Or plus la longueur d'onde est élevée, moins les effets de turbulence affectent le plan d'onde, ce qui permet avec le montage proposé d'accroître encore l'efficacité de la détection.

Claims

REVENDICATIONS
1- Système de transmission optique en propagation libre d'au moins un signal numérique d'informations (S-ι(t)), comprenant des moyens d'émission lumineuse (SRC) et des moyens de détection optoélectronique (DET) adaptés à la détection autour d'au moins une fréquence de détection donnée non nulle, caractérisé en ce que lesdits moyens d'émission (SRC) émettent simultanément pour chaque signal (S-ι(t)) à transmettre deux ondes lumineuses (W0, Wi) respectivement à deux fréquences optiques distinctes (vo, vi), l'une au moins desdites ondes étant modulée en intensité par ledit signal, et en ce que l'une au moins desdites fréquences de détection est égale à la différence (Δv) desdites fréquences des ondes lumineuses émises.
2- Système de transmission selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les deux ondes lumineuses (Wo, Wi) sont synchronisées et modulées en intensité par ledit signal à transmettre (S-ι(t)).
3- Système de transmission selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une première desdites ondes lumineuses (W0) est émise en continu, l'autre (Wi) étant modulée par ledit signal à transmettre (S-ι(t)). 4- Système de transmission selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de variation temporelle de la fréquence (vi) de ladite onde modulée (Wi), entraînant une variation temporelle de la fréquence de détection (Δv(t)) selon une loi prédéterminée, lesdits moyens de détection (DET) étant adaptés pour la détection selon cette loi de variation.
5- Système de transmission d'au moins deux signaux (S-ι(t), S2(t)) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens d'émission (SRC) émettent une première onde lumineuse en continu (W0) et au moins deux ondes lumineuses (Wi, W2) à deux fréquences optiques distinctes (v-i, v2) modulées respectivement par chacun des signaux à transmettre, et en ce que les moyens de détection (DET) sont adaptés pour la détection autour de chacune des fréquences de détection correspondantes (Δv-!, Δv2).
6- Système de transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission comprennent au moins deux émetteurs laser émettant en continu, et dont l'intensité d'émission lumineuse peut être modulée temporellement par un signal électrique externe.
7- Système de transmission selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits émetteurs sont des diodes lasers.
8- Système de transmission selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'émission comprennent au moins une diode à cascade quantique avec émission bi-fréquence, dont l'intensité d'émission lumineuse peut être modulée temporellement par un signal électrique externe.
9- Système de transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection (DET) comprennent des moyens de filtrage passe-bande autour de la ou desdites fréquence(s) de détection, la largeur de chaque bande étant définie par la durée d'un bit dudit signal à transmettre.
10- Système de transmission selon la revendication 9, caractérisé en ce que la distribution spectrale dudit filtre autour d'une fréquence de détection est du type :
Figure imgf000012_0001
où Δv est ladite fréquence de détection, Δτ est la durée d'un bit du signal à transmettre, v est la fréquence.
1 1- Système de transmission selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de détection (DET) comprennent des moyens de filtrage actif par mélange avec un oscillateur local hyperfréquence.
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