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FR2642923A1 - Device for optical signal processing, especially for microwave signals, with evanescent-wave optical couplers, and use of such a device - Google Patents

Device for optical signal processing, especially for microwave signals, with evanescent-wave optical couplers, and use of such a device Download PDF

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FR2642923A1
FR2642923A1 FR8901403A FR8901403A FR2642923A1 FR 2642923 A1 FR2642923 A1 FR 2642923A1 FR 8901403 A FR8901403 A FR 8901403A FR 8901403 A FR8901403 A FR 8901403A FR 2642923 A1 FR2642923 A1 FR 2642923A1
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FR
France
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couplers
signal
optical
coupler
signals
Prior art date
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Pending
Application number
FR8901403A
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2861Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using fibre optic delay lines and optical elements associated with them, e.g. for use in signal processing, e.g. filtering

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Abstract

The invention relates to an optical signal processing system, especially for subtracting or multiplying signals, using incoherent guided optical waves. The aim of the invention is to provide an optical signal processing device capable of operating in a simple, reliable manner, with a good signal-to-noise ratio. The device of the invention includes a set of two optical couplers 20, 17, the said couplers 20, 17 being mounted in opposition and connected to one another by their two parallel paths 11, 12, and in that at least one of the said optical couplers 20 is an evanescent-wave optical coupler.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT OPTIQUE DU SIGNAL, NOTAMMENT DE
SIGNAUX BYPERFREQUENCE, A COUPLEURS OPTIQUES A ONDES
EVANESCENTES, ET UTILISATION D.UN TEL DISPOSITIF.
OPTICAL SIGNAL PROCESSING DEVICE, PARTICULARLY FOR
BYPERFREQUENCY SIGNALS, WITH OPTICAL WAVE COUPLERS
EVANESCENT, AND USE OF SUCH A DEVICE.

Le domaine de l'invention est le traitement optique du signal. The field of the invention is optical signal processing.

Plus précisément, l'invention concerne un système optique de traitement du signal, notamment pour la soustraction ou la multiplication de signaux, utilisant des ondes optiques guidées incohérentes entres elles. Les applications concernent notamment le traitement des signaux hyperfréquences, mais sont transposables à d'autres utilisations. More specifically, the invention relates to an optical signal processing system, in particular for the subtraction or multiplication of signals, using optical waves which are incoherent between them. The applications relate in particular to the processing of microwave signals, but can be transposed to other uses.

Dans la plupart des opérations de traitement du signal, il est necessaire de realiser la soustraction de signaux. Or, executer une opération de soustraction sur un signal optique nécessite une approche particulière, l'intensité de la lumière ne pouvant être que positive. In most signal processing operations, it is necessary to perform signal subtraction. However, performing a subtraction operation on an optical signal requires a particular approach, the intensity of the light can only be positive.

On connaît trois procédés permettant de pallier cet inconvénient, comme décrit dans l'article : "Fiber Optic
Delay line Signal Processors", K.P Jackson et Coll., dans "Optical Signal Processing",J.L Horner, Academic Press, Inc.:
Un premier procédé est de réaliser des systèmes optiques ne mettant en oeuvre que des additions. Cette solution, qui convient pour un certain nombre d'applications (filtrage,..), n'est clairement pas applicable dans chaque cas de traitement du signal.
Three methods are known to overcome this drawback, as described in the article: "Fiber Optic
Delay line Signal Processors ", KP Jackson et al., In" Optical Signal Processing ", JL Horner, Academic Press, Inc .:
A first method is to produce optical systems using only additions. This solution, which is suitable for a certain number of applications (filtering, etc.), is clearly not applicable in each case of signal processing.

Le deuxième procédé consiste à utiliser deux detecteurs opto-électroniques et à réaliser la soustraction sur les signaux électriques. Outre la complexité, l'inconvénient est qu'une fois la soustraction réalisée, le signal n'est plus disponible sous la forme optique mais électrique, avec les problèmes de perte apparaissant au niveau des transducteurs opto-électronique, et éventuellement des transducteurs électro-optiques de reconversion de signal résultant sous forme optique. The second method consists in using two opto-electronic detectors and in performing the subtraction on the electrical signals. In addition to the complexity, the disadvantage is that once the subtraction has been carried out, the signal is no longer available in optical but electrical form, with the problems of loss appearing at the level of the opto-electronic transducers, and possibly of the electro-transducers. resulting signal conversion optics in optical form.

La troisième solution connue consiste en l'utilisation des propriétés de coherence de la lumière. Bien que cette approche soit séduisante, elle reste complexe car elle nécessite que les chemins optiques soient stables avec une précision inférieure à la longueur d'onde de la lumière utilisée. Dans le domaine des hyperfréquences, il faudrait en effet réaliser des dispositifs présentant une longueur optique de 100 mètres environ, avec une précision de l'ordre du micron. The third known solution consists in using the properties of coherence of light. Although this approach is attractive, it remains complex because it requires that the optical paths are stable with an accuracy less than the wavelength of the light used. In the microwave domain, it would indeed be necessary to produce devices having an optical length of approximately 100 meters, with an accuracy of the order of a micron.

Un procédé basé sur ce principe de fonctionnement et permettant une auto-compensation des chemins optiques a été proposé, comme décrit dans le document de brevet français 8704725 concernant un "Dispositif de traitement cohérent utilisant une ligne à retard optique". La méthode préconisée présente néanmoins les inconvénients d'être complexe et de produire un mauvais rapport signal sur bruit. A method based on this operating principle and allowing self-compensation of the optical paths has been proposed, as described in French patent document 8704725 concerning a "coherent processing device using an optical delay line". The recommended method nevertheless has the disadvantages of being complex and of producing a poor signal-to-noise ratio.

L'objectif de l'invention est de fournir un dispositif optique de traitement du signal susceptible de fonctionner de façon simple, fiable, avec un bon rapport signal sur bruit. The objective of the invention is to provide an optical signal processing device capable of operating in a simple, reliable manner, with a good signal to noise ratio.

Le dispositif de l'invention permet en outre de réaliser efficacement non seulement des opérations de soustraction sur des signaux optiques, par exemple pour réaliser un traitement de filtrage, mais également des opérations de multiplication de signaux, utilisables pour des traitements d'inter correlation ou encore d'analyse spectrale de signaux.The device of the invention also makes it possible to efficiently perform not only subtraction operations on optical signals, for example to perform filtering processing, but also signal multiplication operations, which can be used for interrelation processing or still spectral analysis of signals.

Plus précisément, dans le cas de l'analyse spectrale d'un signal, on sait que l'intercorrélation d'un signal s(t) avec un signal sinusoidal de fréquence x est égale à la valeur de la transformée de Fourier du signal à cette fréquence x. More precisely, in the case of spectral analysis of a signal, we know that the intercorrelation of a signal s (t) with a sinusoidal signal of frequency x is equal to the value of the Fourier transform of the signal to this frequency x.

Cette propriété bien connue est largement utilisée dans les analyseurs de spectre. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle nécessite un synthétiseur de fréquence pour chacune des fréquences analysées ou à frequence variable. Le dispositif de l'invention permet notamment de pallier cet inconvenient.This well known property is widely used in spectrum analyzers. The disadvantage of this method is that it requires a frequency synthesizer for each of the frequencies analyzed or with variable frequency. The device of the invention allows in particular to overcome this drawback.

Le dispositif de l'invention présente en oùtre l'avantage de constituer un élement intégrable à des systèmes plus complexes d'acheminement et de traitement du signal. The device of the invention has the advantage of being an element that can be integrated into more complex signal routing and processing systems.

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de traitement optique de signal caractérise en ce qu'il comporte un jeu de deux coupleurs optiques du type comportant d'une part au moins une voie d'entrée et/ou sortie, et d'autre part deux voies parallèles de sortie et/ou entrée, les coupleurs étant montés en opposition et relies l'un à'l'autre par leurs deux voies parallèles d'entrée et/ou sortie,
en ce que la voie d'entrée du premier coupleur est alimentée par une source optique, la voie de sortie du second coupleur fournissant un signal optique représentatif du traitement du signal effectué par le dispositif,
et en ce qu'au moins un desdits coupleurs optiques est un coupleur optique à ondes evanescentes.
These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved by means of an optical signal processing device characterized in that it comprises a set of two optical couplers of the type comprising on the one hand at at least one input and / or output channel, and on the other hand two parallel output and / or input channels, the couplers being mounted in opposition and connected to each other by their two parallel input channels and / or exit,
in that the input channel of the first coupler is supplied by an optical source, the output channel of the second coupler providing an optical signal representative of the signal processing carried out by the device,
and in that at least one of said optical couplers is an evanescent wave optical coupler.

L'utilisation d'un coupleur optique à ondes évanescentes presente l'avantage de permettre la modulation du signal optique traversant le dispositif dans le domaine des hyperfréquences, et notamment jusqu'à des fréquences de l'ordre de 15 GHz. En outre, les propriétés des coupleurs optiques à ondes évanescentes s'appliquent surprenament bien pour la réalisation d'opérations de traitement du signal aussi diverses que la soustraction de deux signaux ou encore le produit de deux signaux, notamment, comme on le verra ciaprès. The use of an optical coupler with evanescent waves has the advantage of allowing the modulation of the optical signal passing through the device in the microwave domain, and in particular up to frequencies of the order of 15 GHz. In addition, the properties of optical couplers with evanescent waves apply surprisingly well for carrying out signal processing operations as diverse as the subtraction of two signals or even the product of two signals, in particular, as will be seen below.

Selon une caractéristique importante de l'invention, on réalise un traitement incohérent sur au moins l'une des delx voies parallèles de liaison des coupleurs, notamment de façon à réaliser le couplage de deux signaux optiques incohérents dans le coup leur de sortie du dispositif. According to an important characteristic of the invention, an incoherent processing is carried out on at least one of the delx parallel channels for connecting the couplers, in particular so as to couple two incoherent optical signals in the output blow of the device.

Selon un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, notamment pour la réalisation d'opérations de soustraction de signaux, le dispositif, qui peut posséder des moyens de réaliser un traitement incohérent sur chacune des deux voies de liaison des coupleurs, comprend l'un des coupleurs étant un coupleur à ondes évanescentes, et l'autre desdits coupleurs étant un coupleur passif, la sortie du dispositif étant représentative de la soustraction des traitements incohérents réalisés sur chacune desdites voies parallèles de liaison des coupleurs. Dans ce mode de réalisation, les moyens de traitements incohérents appartiennent avantageusement au groupe comprenant les interféromètres (mais utilisés en mode incohérent) et les lignes à recirculation. According to a first embodiment of the device according to the invention, in particular for carrying out signal subtraction operations, the device, which may have means for carrying out incoherent processing on each of the two coupler connecting paths, comprises l one of the couplers being an evanescent wave coupler, and the other of said couplers being a passive coupler, the output of the device being representative of the subtraction of the incoherent treatments carried out on each of said parallel coupler connecting channels. In this embodiment, the incoherent processing means advantageously belong to the group comprising the interferometers (but used in incoherent mode) and the recirculation lines.

Selon un second mode de réalisation avantageux de l'invention, notamment pour la réalisation d'opérations de multiplication de deux signaux, les deux coupleurs sont des coupleurs optiques à ondes évanescentes, et on applique au premier coupleur un premier signal de modulation, et au second coupleur un second signal de modulation, le signal de sortie dudit dispositif étant représentatif du produit desdits premiers et seconds signaux de modulation. According to a second advantageous embodiment of the invention, in particular for carrying out operations for multiplying two signals, the two couplers are optical couplers with evanescent waves, and a first modulation signal is applied to the first coupler, and to the second coupler a second modulation signal, the output signal of said device being representative of the product of said first and second modulation signals.

Dans le cas de l'application d'un tel dispositif à l'analyse spectrale d'un signal, chacune desdites voies de liaison des coupleurs comporte un filtre optique passe-bande autour d'une fréquence W0 et de largeur 6 W, et lesdits coupleurs sont modulés par un même signal de modulation,
la sortie dudit dispositif étant représentative de la densite spectrale du signal à la fréquence W0.
In the case of the application of such a device to the spectral analysis of a signal, each of said coupler connecting channels includes an optical bandpass filter around a frequency W0 and a width of 6 W, and said couplers are modulated by the same modulation signal,
the output of said device being representative of the spectral density of the signal at the frequency W0.

Dans tous les cas (multiplication et soustraction) ladite source optique est avantageusement une source lumineuse à faible longueur de cohérence, telle qu'une diode superluminescente, et lesdites voies de liaison des coupleurs présentent entre elles un différentiel de longueur de leurs chemins optiques supérieur à la longueur de cohérence de ladite source. In all cases (multiplication and subtraction), said optical source is advantageously a light source with a low coherence length, such as a superluminescent diode, and said coupler connecting channels have between them a difference in length of their optical paths greater than the coherence length of said source.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture suivante de quelques modes de réalisation préférentiels de l'invention donnés à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels
la figure 1 schématise le fonctionnement d'un coupleur optique à ondes évanescentes, du type coupleur Y, utilisé dans le dispositif de l'invention ;
la figure 2 schématise la structure d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, dans une utilisation mettant en oeuvre une opération de soustraction, par exemple pour un traitement de filtrage d'un signal hyperfréquence ;;
la figure 3 schématise la structure d'un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, pour la mise en oeuvre d'une opération de produit de deux signaux hyperfréquences
. la figure 4 illustre la structure d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention, applicable au calcul d'intercorrelation de deux signaux ;
. la figure 5 illustre un mode de réalisation de la structure du dispositif de l'invention, pour le calcul simultané et parallèle de l'intercorrélation de deux signaux, pour plusieurs retards ;
la figure 6 illustre un mode de réalisation de la structure du dispositif suivant l'invention, pour l'analyse spectrale d'un signal.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following of some preferred embodiments of the invention given by way of illustration and not limitation, and of the appended drawings in which
Figure 1 shows schematically the operation of an optical coupler with evanescent waves, of the Y coupler type, used in the device of the invention;
FIG. 2 shows diagrammatically the structure of an embodiment of the device according to the invention, in a use implementing a subtraction operation, for example for a filtering processing of a microwave signal;
Figure 3 shows schematically the structure of an embodiment of the device according to the invention, for the implementation of a product operation of two microwave signals
. FIG. 4 illustrates the structure of an embodiment of the device of the invention, applicable to the intercorrelation calculation of two signals;
. FIG. 5 illustrates an embodiment of the structure of the device of the invention, for the simultaneous and parallel calculation of the intercorrelation of two signals, for several delays;
FIG. 6 illustrates an embodiment of the structure of the device according to the invention, for the spectral analysis of a signal.

Le dispositif de l'invention consiste à realiser des montages utilisant des coupleurs optiques à ondes évanescentes, tels que par exemple les "COBRA" (M. Papuchon,
Rev. Tech. Thomson-CSF, vol 6, 1974, p. 983) ou les "coupleurs Y (S. Thaniyavarn Electronics Letters, 28 août 1986, Vol. 22, n 8). Ces coupleurs ont essentiellement été utilisés jusqu'à présent pour effectuer des opérations de commutation sur les deux voies de sortie parallèles "droite/gauche".
The device of the invention consists in making assemblies using optical couplers with evanescent waves, such as for example the "COBRA" (M. Papuchon,
Rev. Tech. Thomson-CSF, vol 6, 1974, p. 983) or the "Y couplers (S. Thaniyavarn Electronics Letters, August 28, 1986, Vol. 22, no. 8). These couplers have mainly been used until now for switching operations on the two parallel output channels" right left".

Comme schématisé en Fig. 1, ces coupleurs 10 présentent les caractéristiques suivantes. As shown schematically in Fig. 1, these couplers 10 have the following characteristics.

Ils permettent de moduler une onde optique 13 jusqu'à des fréquences de l'ordre de 15 GHz, par un signal électrique de modulation 14. They make it possible to modulate an optical wave 13 up to frequencies of the order of 15 GHz, by an electrical modulation signal 14.

Ils présentent deux sorties optiques 11, 12, dont les intensités sont respectivement
Io- re + s(t)3 et Io[i - s(t)), où
Io est l'intensité lumineuse de l'onde optique 13 fournie par une source optique 15 à l'entrée de l'élément optique intégré 10
s(t) est le signal hyperfréquence 14 applique au modulateur du coupleur 10.
They have two optical outputs 11, 12, the intensities of which are respectively
Io- re + s (t) 3 and Io [i - s (t)), where
Io is the light intensity of the optical wave 13 supplied by an optical source 15 at the input of the integrated optical element 10
s (t) is the microwave signal 14 applied to the modulator of the coupler 10.

Ces coupleurs permettent donc de disposer, en parallèle, des signaux s(t) et -s(t). These couplers therefore make it possible to have signals s (t) and -s (t) in parallel.

Cette propriété des coupleurs optiques à ondes évanescentes, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont utilisées suivant l'invention pour la réalisation d'opérations de traitement de signaux, notamment mais non exclusivement de signaux hyperfréquence, telles que des opérations de soustraction ou de multiplication, et les traitements dérivés utilisant ces opérations arithmétiques. This property of the evanescent wave optical couplers, as well as others which will appear subsequently, are used according to the invention for carrying out signal processing operations, in particular but not exclusively of microwave signals, such as signaling operations. subtraction or multiplication, and derived processing using these arithmetic operations.

Soustraction de signaux
La figure 2 illustre un mode de réalisation de l'invention permettant de réaliser une opération de filtrage sur un signal hyperfréquence 24.
Signal subtraction
FIG. 2 illustrates an embodiment of the invention making it possible to perform a filtering operation on a microwave signal 24.

Pour cette application, chacune des sorties 11, 12 du coupleur à ondes évanescentes est reliée à un filtre à fibre optique 21, 22 constitué d'interféromètres de Mach-Zehnder et/ou de lignes à recirculation. Chacun de ces filtres 21, 22 ne permet de réaliser que des coefficients positifs. For this application, each of the outputs 11, 12 of the evanescent wave coupler is connected to a fiber optic filter 21, 22 consisting of Mach-Zehnder interferometers and / or recirculating lines. Each of these filters 21, 22 allows only positive coefficients to be produced.

Cependant si on relie leurs sorties 25, 26 à l'aide d'un coupleur passif 17, la sortie 23 de ce coupleur 17 sera proportionnelle à la soustraction des deux fonctions de transfert des filtres 21, 22 ce qui revient indirectement à réaliser des coefficients négatifs.However, if their outputs 25, 26 are connected using a passive coupler 17, the output 23 of this coupler 17 will be proportional to the subtraction of the two transfer functions of the filters 21, 22 which indirectly amounts to producing coefficients negative.

En effet, si on pose
AS (w) = 5 s(t) eiwt dt (transformée de Fourier du signal de modulation s(t) 24)
Rtw) = )e(t)eiwt dt (transformée de Fourier du signal de sortie R(t) 23)
alors on a
R(w) = tH1(w) - H2(w)) s(w) + CH1(0) + H2(0)) d(w) avec d(w) : fonction de Dirac
H1(w) : fonction de transfert de la voie 21
H2 (w) : fonction de transfert de la voie 22
La fonction de transfert globale H1 (w) - H2(w) permet donc de réaliser des coefficients negatifs.
Indeed, if we ask
AS (w) = 5 s (t) eiwt dt (Fourier transform of the modulation signal s (t) 24)
Rtw) =) e (t) eiwt dt (Fourier transform of the output signal R (t) 23)
so we have
R (w) = tH1 (w) - H2 (w)) s (w) + CH1 (0) + H2 (0)) d (w) with d (w): Dirac function
H1 (w): transfer function of channel 21
H2 (w): transfer function of channel 22
The global transfer function H1 (w) - H2 (w) therefore makes it possible to produce negative coefficients.

L'intérêt de cette approche est qu'elle permet une grande souplesse pour la réalisation des filtres 21, 22. Elle permet de cumuler les avantages des systèmes incohérents, comme par exemple la réalisation de filtre récursif, tout en se libérant de la contrainte de ne pouvoir réaliser que des additions ou des multiplications par des coefficients positifs. Â l'heure actuelle, cela est beaucoup plus difficile a obtenir avec des systèmes utilisant les propriétés de cohérence de la lumiere. The advantage of this approach is that it allows great flexibility for the realization of filters 21, 22. It makes it possible to combine the advantages of incoherent systems, such as for example the realization of recursive filter, while freeing from the constraint of only be able to carry out additions or multiplications by positive coefficients. At present, this is much more difficult to achieve with systems using the coherence properties of light.

MultiPlication de signaux
L1invention permet la réalisation d'une opération de produit de deux signaux, notamment de signaux hyperfréquence, par la coopération de deux coupleurs à ondes évanescentes. En effet, si on cascade deux coupleurs à ondes évanescentes 31, 32 (Fig. 3), il est possible de réaliser la multiplication de deux signaux hyperfréquence s(t) 33 et s2(t) 34. I1 suffit que chacun des deux signaux 33, 34 soit appliqué à un des coupleurs 31, 32 pour que la sortie 35 de ce système contienne une information sur le produit de ces signaux.
MultiPlication of signals
L1invention allows the realization of a product operation of two signals, including microwave signals, by the cooperation of two evanescent wave couplers. Indeed, if we cascade two evanescent wave couplers 31, 32 (Fig. 3), it is possible to carry out the multiplication of two microwave signals s (t) 33 and s2 (t) 34. I1 suffices that each of the two signals 33, 34 is applied to one of the couplers 31, 32 so that the output 35 of this system contains information on the product of these signals.

De plus, si la détection du signal optique est réalisée avec un détecteur 36 à faible bande passante, le résultat qu'on obtient est la valeur moyenne de ce signal sur un intervalle de temps de l'ordre de l'inverse de la bande passante. I1 est intéressant que le détecteur 36 ait une faible bande passante car cela limite le bruit photonique qui, sinon, peut être important pour les systèmes à fibre optique puisque les puissances détectées sont en général faibles. In addition, if the detection of the optical signal is carried out with a detector 36 with low bandwidth, the result which is obtained is the average value of this signal over a time interval of the order of the inverse of the bandwidth . It is advantageous that the detector 36 has a low pass band since this limits the photonic noise which, if not, may be important for fiber optic systems since the powers detected are generally low.

Une démonstration mathématique peut être la suivante soient
. s1(t), sz(t) : signaux hyperfréquence,
. dF : bande passante de détection du détecteur 36.
A mathematical proof can be as follows:
. s1 (t), sz (t): microwave signals,
. dF: detector detection bandwidth 36.

La sortie 35 du détecteur 36 est proportionnelle à
2/6 Re [ # wso H(w)S1(w)S* (w)dw] + H (O) où
. s1 (w) est la transformée de Fourier de 81 (t)
. S2(w) est le complexe conjugue de celle de S2(t), et
. Re[X] représente la partie reelle de X.
The output 35 of the detector 36 is proportional to
2/6 Re [# wso H (w) S1 (w) S * (w) dw] + H (O) where
. s1 (w) is the Fourier transform of 81 (t)
. S2 (w) is the complex conjugate of that of S2 (t), and
. Re [X] represents the real part of X.

Cette propriété de l'association de deux coupleurs à ondes évanescentes 31, 32, trouve application dans un certain nombre d'utilisations dont deux vont être présentées a titre non limitatif. This property of the association of two evanescent wave couplers 31, 32 finds application in a certain number of uses, two of which will be presented without implied limitation.

La figure 4 représente un mode de réalisation du dispositif de l'invention pour des opérations d'intercorrélation.  FIG. 4 represents an embodiment of the device of the invention for cross-correlation operations.

La source optique alimente un premier coupleur 41 à ondes évanescentes, et un second coupleur 42 à ondes évanescentes, montés tête bêche. Les deux coupleurs 41, 42 sont alimentés respectivement par un signal de modulation sl(t) 45 et s2tt) 46. Les deux voues de liaison 43, 44 introduisent un retard
Z. Le signal 47 R(t) de sortie du second coupleur 42 alimente un détecteur 48.
The optical source supplies a first coupler 41 with evanescent waves, and a second coupler 42 with evanescent waves, mounted head to tail. The two couplers 41, 42 are supplied respectively by a modulation signal sl (t) 45 and s2tt) 46. The two connecting links 43, 44 introduce a delay
Z. The output signal 47 R (t) of the second coupler 42 supplies a detector 48.

La sortie du détecteur 48, qui fonctionne en intégrateur,
#1/d dR(t)dt est proportionnelle à : + 1F F s1 (t) s2(t +t )dt
Le système travaillant en optique incohérente, une grande souplesse de mise en oeuvre est permise. Par exemple on peut connaître la valeur de l'intercorrélation simultanément pour plusieurs retards (zl, z2, z3, ... zn), à l'aide du montage à coupleur unique d'entrée 51, et coupleurs multiples de sortie 52 - 52 connectés chacun. a une ligne à retard distincte, comme schématisé en figure 5.
The output of detector 48, which functions as an integrator,
# 1 / d dR (t) dt is proportional to: + 1F F s1 (t) s2 (t + t) dt
The system working in inconsistent optics, a great flexibility of implementation is allowed. For example, the value of the cross-correlation can be known simultaneously for several delays (zl, z2, z3, ... zn), using the assembly with a single input coupler 51, and multiple output couplers 52 - 52 connected each. has a separate delay line, as shown in Figure 5.

L'invention s'applique également à l'analyse d'un signal dans une fenêtre spectrale. The invention also applies to the analysis of a signal in a spectral window.

Le dispositif correspondant est représenté en Fig. 6, et comporte deux filtres identiques 67 de fonction de transfert
H(w) sur les voies 63, 64 de liaison des coupleurs à ondes évanescentes 61, 62. La partie reelle de la fonction de transfert H(x) réalisée par les filtres à fibre optique joue le rôle de filtre passe bande autour d'une fréquence wOet de largeurs w et les deux modulateurs sont commandés par le même signal s(t) 65, 66. Dans ce cas la sortie du système est une fonction linéaire de la densite spectrale du signal à la fréquence wo. -
Pour un bon fonctionnement du dispositif de l'invention, il est indispensable que les deux ondes optiques soient incoherentes entre elles. Ceci peut être réalisé, par exemple, en utilisant une source à faible longueur de cohérence et en imposant une légère différence de longueur pour les differents chemins optiques des filtres. Cette différence doit être supérieure à cette longueur de cohérence. Les longueurs de cohérences des diodes superluminescentes (DSL) sont si petites (~ 40 ssm) que la condition qui vient d'être énoncée est aisément réalisée et n'entraîne pas de conséquences sur l'opération de traitement de signal désirée.
The corresponding device is shown in FIG. 6, and has two identical filters 67 of transfer function
H (w) on the connecting channels 63, 64 of the evanescent wave couplers 61, 62. The real part of the transfer function H (x) performed by the optical fiber filters acts as a bandpass filter around a frequency wOet of widths w and the two modulators are controlled by the same signal s (t) 65, 66. In this case the output of the system is a linear function of the spectral density of the signal at the frequency wo. -
For the device of the invention to function properly, it is essential that the two optical waves are inconsistent with one another. This can be achieved, for example, by using a source with a low coherence length and by imposing a slight difference in length for the different optical paths of the filters. This difference must be greater than this coherence length. The coherence lengths of the superluminescent diodes (DSL) are so small (~ 40 ssm) that the condition which has just been stated is easily fulfilled and does not have any consequences on the desired signal processing operation.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement optique du signal, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un jeu de deux coupleurs optiques (20, 17 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 52t à 52n ; 61, 62) du type comportant chacun d'une part au moins une voie (13) d'entrée et/ou de sortie, et d'autre part deux voies parallèles (11, 12 ; 43,44 ; 63, 64) de sortie et /ou d'entrée, lesdits coupleurs (20, 17 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 521 à 52n ; 61 62) étant montés en opposition et reliés l'un à l'autre par leurs deux voies parallèles (11, 12 ; 43,44 63, 64) d'entrée et/ou de sortie respectives, t 1. Optical signal processing device, characterized in that it comprises at least one set of two optical couplers (20, 17; 31, 32; 41, 42; 51, 52t to 52n; 61, 62) of the type comprising each on the one hand at least one input and / or output channel (13), and on the other hand two parallel output and / or input channels (11, 12; 43,44; 63, 64) , said couplers (20, 17; 31, 32; 41, 42; 51, 521 to 52n; 61 62) being mounted in opposition and connected to one another by their two parallel paths (11, 12; 43, 44 63, 64) respective entry and / or exit, t en ce que la voie d'entrée du premier coupleur (20, 31, 41t 51, 61) est alimentee par une source optique (15), la voie de sortie du second coupleur (17, 32, 42, 521 à 52nr 62) fournissant un signal optique représentatif du traitement effectue par le dispositif, in that the input channel of the first coupler (20, 31, 41t 51, 61) is supplied by an optical source (15), the output channel of the second coupler (17, 32, 42, 521 to 52nr 62) providing an optical signal representative of the processing carried out by the device, et en ce qu'au moins un desdits coupleurs optiques (20 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 521 à 52n ; 61, 62) est un coupleur optique à ondes évanescentes. and in that at least one of said optical couplers (20; 31, 32; 41, 42; 51, 521 to 52n; 61, 62) is an evanescent wave optical coupler. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit coupleur optique à ondes évanescentes comporte une entre de modulation du signal optique qui le parcourt, par un signal électrique de modulation (14 ; 24 t 33, 34 t 45, 46 ; 65, 66). 2. Device according to claim 1 characterized in that said optical coupler with evanescent waves comprises an input modulation of the optical signal which traverses it, by an electrical modulation signal (14; 24 t 33, 34 t 45, 46; 65, 66). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21, 22 ; 37 ; 67, 68) de réaliser un traitement incohérent sur au moins l'une des deux voies parallèles de liaison des coupleurs 3. Device according to claim 1 characterized in that it comprises means (21, 22; 37; 67, 68) for carrying out an incoherent treatment on at least one of the two parallel ways of connecting the couplers 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, notamment pour la réalisation d'opérations de soustraction de signaux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21, 22) de réaliser un traitement incohérent au moins des deux voies (11, 12) de liaison des coupleurs (20, 17),  4. Device according to any one of claims 1 to 3, in particular for carrying out signal subtraction operations, characterized in that it comprises means (21, 22) for carrying out inconsistent processing of at least the two channels (11, 12) for connecting the couplers (20, 17), et en ce que l'un (20) des coupleurs est un coupleur à ondes évanescentes, et l'autre (17) desdits coupleurs est un coupleur passif, and in that one (20) of the couplers is an evanescent wave coupler, and the other (17) of said couplers is a passive coupler, la sortie (23) du dispositif etant représentative de la soustraction des traitements incohérents réalisés sur chacune desdites voies parallèles (11, 12) de liaison des coupleurs. the output (23) of the device being representative of the subtraction of the inconsistent treatments carried out on each of said parallel paths (11, 12) for connecting the couplers. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdits moyens (21, 22) de traitements incohérents appartiennent au groupe comprenant les interféromètres utilisé en mode incohérent et les lignes à recirculation. 5. Device according to claim 4 characterized in that said means (21, 22) of incoherent processing belong to the group comprising the interferometers used in incoherent mode and the recirculating lines. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, notamment pour la réalisation d'opérations de multiplication de deux signaux, caractérisé en ce que les deux coupleurs (31, 32 ; 41 ; 51, 521 à 52n) sont des coupleurs optiques à ondes évanescentes, et en ce qu'on applique au premier coupleur un premier signal de modulation (33, 45), et au second coupleur (32, 42, 521 à 52n) un second signal de modulation, le signal de sortie dudit dispositif etant représentatif du produit desdits premiers et seconds signaux de modulation. 6. Device according to any one of claims 1 to 3, in particular for carrying out operations for multiplying two signals, characterized in that the two couplers (31, 32; 41; 51, 521 to 52n) are couplers evanescent wave optics, and in that a first modulation signal (33, 45) is applied to the first coupler, and a second modulation signal to the second coupler (32, 42, 521 to 52n), the output signal of said device being representative of the product of said first and second modulation signals. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'on place un détecteur optoélectronique (36, 48, 69) à faible bande passante en sortie dudit dispositif. 7. Device according to claim 6 characterized in that an optoelectronic detector (36, 48, 69) with low passband is placed at the output of said device. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, notamment pour réaliser l'analyse spectrale d'un signal, caractérisé en ce que chacune desdites voies (43, 64) de liaison des coupleurs (61, 62) comporte un filtre optique passe-bande (67, 68) autour d'une fréquence W0 et de largeur 8. Device according to any one of claims 6 and 7, in particular for carrying out the spectral analysis of a signal, characterized in that each of said channels (43, 64) for connecting the couplers (61, 62) comprises a filter bandpass optics (67, 68) around a frequency W0 and width DW, et en ce que lesdits coupleurs (61, 62) sont modulés par un même signal s(t) (65, 66) de modulation,DW, and in that said couplers (61, 62) are modulated by the same modulation signal s (t) (65, 66), la sortie dudit dispositif étant représentative de la densité spectrale du signal s(t) à la fréquence W0. the output of said device being representative of the spectral density of the signal s (t) at the frequency W0. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, et 6 â 8 caractérisé en ce que ladite source (15) est une source lumineuse à faible longueur de cohérence, et en ce que lesdites voies de liaison et/ou moyens de traitement des voies de liaison des coupleurs présentent entre eux un différentiel de longueur de leurs chemins optiques supérieur à la longueur de cohérence de ladite source (15). 9. Device according to any one of claims 1, and 6 to 8 characterized in that said source (15) is a light source with a short coherence length, and in that said connecting channels and / or means for processing coupler connecting channels have between them a length difference in their optical paths greater than the coherence length of said source (15). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, et 6 à 9 caractérisé en ce que ladite source lumineuse (15) est constituée par une diode superluminescente. 10. Device according to any one of claims 1, and 6 to 9 characterized in that said light source (15) consists of a superluminescent diode. 11. Utilisation du dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 à 10 pour les opérations de traitement du signal appartenant au groupe comprenant la soustraction de deux signaux, le filtrage d'un signal, le calcul du produit de deux signaux, itautocorrélation d'un signal', l'intercorrélation de deux signaux, et l'analyse spectrale d'un signal. 11. Use of the device according to any one of claims 1 to 10 for the signal processing operations belonging to the group comprising the subtraction of two signals, the filtering of a signal, the calculation of the product of two signals, itautocorrelation of a signal ', the intercorrelation of two signals, and the spectral analysis of a signal. 12. Utilisation selon la revendication 11, pour les opérations de traitement de signaux dans le domaine des hyperfrequences.  12. Use according to claim 11, for signal processing operations in the microwave domain.
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