Descriptif
La transmission d'information par fibre optique constitue une technologie éprouvée permettant le transport de signaux numériques sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres et à des débits excédant plusieurs Térabits par seconde [1]. Nonobstant, l’évolution actuelle des systèmes opérant à très haut-débit ne se limite plus exclusivement aux liens optiques longues distances (e.g. transocéanique, réseaux cœurs) [2]. En effet, le déploiement des réseaux d’accès amenant la fibre chez l’abonné (e.g. FTTH) requiert également des débits qui doivent être maximisés. De plus, le transport de l’information dans et entre les centres de données (Google, Facebook,...) doit aussi se prémunir de structures robustes, capables de juguler un flot de données en croissance exponentielle [3,4]. Enfin, les liens optiques intégrés (photonique silicium) ouvrent la voie à de nombreuses applications à fort potentiel comme les communications intra-puces, une donnée importante pour le déploiement des systèmes multicœurs de demain (e.g. calcul à haute performance). Les contraintes de coût imposées par ces nouvelles technologies devront en sus être prises en compte notamment pour réduire l’empreinte énergétique induite par l’agrégation massive des données en permettant l’implémentation de l’optique en proximité des sources [5].
Cette unité d'enseignement traite la génération, la modulation, la propagation et la détection des signaux optiques. L’implémentation de ces technologies met en jeu un nombre important de concepts, de dispositifs et de problématiques de dimensionnement qui demandent une bonne connaissance du domaine de la photonique et de l'optoélectronique. En repartant de l'exemple des transmissions par fibres optiques dont le contexte historique et conceptuel sera rappelé en introduction, ce cours s'attardera à décrire les caractéristiques fonctionnelles des éléments principaux constituant le système tant d'un point de vue conceptuel que matériel. L'étude des interfaces optoélectroniques et des composants d’extrémités (laser, détecteur,…) fera appel à des notions de physiques abordées de façon simplifiée dans le cadre de cet unité d’enseignement. Une visite du laboratoire d’optoélectronique de Télécom ParisTech est également proposée afin d’illustrer de manière pratique certaines notions (systèmes & dispositifs) abordées pendant le cours. Les seances de travaux pratiques seront programmés dans le cadre de TELECOM205 (projet filière) et donc non accessibles aux étudiants en échange non diplômant.
[1] G. P. Agawal, Fiber-optics communication systems, Wiley (2002).
[2] Cisco, “Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology, 2015–2020,” (2016).
[3] Xiang Zhou, Hong Liu, Ryohei Urata, Datacenter Optics: Requirement, Technology and Trend, Chinese Optics Letters (2017).
[4] K. Hinton, J. Baliga, M. Feng, R. Ayre, and R. Tucker, Power consumption and energy efficiency in the internet, IEEE Network, (2011).
[5] C. F. Lam, H. Liu, and R. Urata, What Devices do Data Centers Need ?, Conf. Opt. Fiber Commun. Tech. Dig. Ser., (2014).
Objectifs pédagogiques
Objectifs
1- Donner une vision exhaustive des composants optoélectroniques et systèmes de transmission optiques;
2- Décrire et expliquer théoriquement les composants utilisés pour la génération, la modulation, la détection et la transmission de l’information;
3- Sensibiliser aux problématiques du très haut-débit (e.g. data centers) et du développement grandissant des liens optiques intégrés (e.g. super-calculateurs).
- Leçon : 16.5
- Travaux Dirigés : 4.5
- Travaux Pratiques : 1.5
- Contrôle de connaissance : 1.5
effectifs minimal / maximal:
1/21Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
Pour les étudiants du diplôme Echange international non diplomant
Notions de base en électromagnétisme, optique, physique des semi-conducteurs, physique des lasers, communications numériques (modulation). Pour les étudiants en échange non diplômant, cette unité d'enseignement peut être suivie indépendamment de la filière.
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur
BCI COM 101, PHY 101, COM 105 Notions de base en électromagnétisme, optique, physique des semi-conducteurs, physique des lasers, communications numériques (modulation). Cette unité d'enseignement ne peut être suivie que par les étudians inscrits dans la filière TELECOM.
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade européenPour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur
Vos modalités d'acquisition :
Exament écrit (avec documents)
Travail personnel noté
Travaux pratiques
L'UE est acquise si Note finale >= 10- Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
- Crédit d'UE électives acquis : 2.5
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Pour les étudiants du diplôme Echange international non diplomant
Vos modalités d'acquisition :
Exament écrit (avec documents)
Travail personnel noté
L'UE est acquise si Note finale >= 10
- Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Programme détaillé
TH1 : Présentation de l'UE -- Visite du laboratoire d'Optoélectronique
TH2 : Rappels de semiconducteurs
TH3 : Introduction aux systèmes WDM
TH4 : Photodétection
TH5 : Fibres optiques
TH6 : Fibres optiques
TH7 : TD Photodétection
TH8 : Principe du laser
TH9 : TD Laser
TH10 : Lasers à semiconducteurs et amplification optique
TH11 : Lasers à semiconducteurs et amplification optique
TH12 : Modulation
TH13 : TD Modulation
TH14 : Systèmes optiques
TH15 : TD Lasers à semiconducteurs
TH16 : Contrôle des connaissances