Monitoring et caractérisation des effets de polarisation de deux liaisons optiques cohérentes

Mortelette, Aurélien (2014). Monitoring et caractérisation des effets de polarisation de deux liaisons optiques cohérentes. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les fluctuations des états de polarisation des signaux optiques à haut débit multiplexés en polarisation constituent une source potentielle de dégradation de performance dans les liaisons optiques cohérentes qui nécessite une caractérisation plus approfondie.

Ce projet de recherche a pour objectif le monitoring et la caractérisation des effets de polarisation et des paramètres de performance de deux liaisons optiques cohérentes transportant du trafic, soit une liaison majoritairement enterrée de 230 km du réseau de CANARIE et une liaison de 900 km déployée majoritairement dans un câble de garde à fibre optique (CGFO) du réseau de Verizon.

Ce mémoire décrit la méthode et les outils de traitement des mesures de performance (taux d’erreur binaire (BER) et rapport du signal sur buit (SNR)) et des effets de polarisation (dispersion des modes de polarisation (PMD), perte dépendante en polarisation (PDL), fluctuations des états de polarisation) réalisées durant deux périodes de mesures de plusieurs semaines chacune avec un transpondeur cohérent DP-QPSK à 40 Gbit/s et avec un polarimètre ainsi que les résultats et l’analyse des effets de polarisation observés dans les deux liaisons optiques cohérentes. Dans le cadre du projet, des structures de données indexées par « clé » ont été développées pour la gestion d’importantes quantités de données recueillies pendant la durée totale des mesures (64 jours échelonnés sur 24 mois). Des outils d’analyse des mesures ont été conçus dans l’environnement Matlab® et ont ensuite été appliqués sur les structures de données indexées pour caractériser les fluctuations temporelles ainsi que pour effectuer une analyse statistique des effets de polarisation incluant le calcul des fonctions d’autocorrélation et l’ajustement des fonctions de densité de probabilité.

Les résultats ont permis d’apporter une meilleure compréhension des caractéristiques des fluctuations des états de polarisation dans les liaisons optiques cohérentes en dégageant les constatations suivantes : les caractéristiques temporelles des fluctuations de PMD, de PDL et autres effets transitoires de polarisation selon le type d’installation optique (liaison aérienne ou enfouie). Le calcul et l’ajustement de la fonction de densité de probabilité des vitesses de rotation angulaire des états de polarisation par une fonction de densité double obtenue par le produit de convolution de la fonction de densité de Rayleigh et de la fonction de densité exponentielle a notamment permis de révéler la présence de deux phénomènes physiques à l’origine des fluctuations des états de polarisation mesurées sur la liaison optique aérienne.

Titre traduit

Long-term monitoring and characterization of polarization effects of two coherent optical links

Résumé traduit

States of polarization (SOP) changes of polarization-division-multiplexed optical signals are a potential source of performance degradation in coherent optical links which require further study.

This research project aims at monitoring and characterization of polarization effects and performance parameters of two coherent optical links, a predominantly direct buried 230-km link of the CANARIE network and a 900-km optical ground wire (OPGW) link of Verizon’s network.

The thesis describes the methodology and tools that have been developed for processing performance (bit error ratio (BER) and signal-to-noise ratio (SNR)) and polarization (polarization mode dispersion (PMD), polarization dependant loss (PDL), SOP fluctuations) measurements made during two measurement periods of several weeks each by using a 40-Gb/s DP-QPSK coherent transponder and a polarimeter in coherent optical links carrying live traffic, as well as an analysis of observed polarization effects. In the project, indexed data structures have been developed for managing large amounts of collected data (64 days spread over 24 months). Data analysis tools designed in Matlab® environment have been applied to the indexed data structures to characterize the temporal fluctuations, as well as to perform a statistical analysis of polarization effects including the calculation of autocorrelation and probability density functions.

The results have allowed for a better understanding of the characteristics of SOP fluctuations in coherent optical links by providing the following findings: the temporal characteristics of PMD and PDL fluctuations and other transient polarization effects depending on the type of physical installation (aerial or buried link). The calculation and fitting of the probability density function of polarization rotation rates by a double probability density function obtained by the convolution of Rayleigh and exponential density functions has revealed the presence of two physical phenomena at the origin of SOP fluctuations measured on the OPGW link.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie concentration réseaux de télécommunications. Bibliographie : pages 253-257.
Mots-clés libres:	Télécommunications par fibres optiques. Réseaux optiques (Optoélectronique) Cohérence (Optique) Polarisation (Lumière) Multiplexage. Transpondeurs. Polarimètres. cohérent, liaison, optique, monitoring, PMD, PDL, fluctuations des états de polarisation, effets transitoires de polarisation, fonctions de densité de probabilité, fonction d’autocorrélation
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Tremblay, Christine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	18 sept. 2015 15:04
Dernière modification:	14 mars 2017 00:49
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1353

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