L'article précédent décrivait les principes fondamentaux du chirp, tant pour les lasers que pour les modulateurs externes. La section suivante présente les principales techniques de mesure utilisées pour caractériser le chirp des émetteurs optiques, ainsi que des exemples d'instrumentation de laboratoire.

Techniques de mesure du chirp.
Plusieurs méthodes permettent de caractériser le chirp des émetteurs optiques en laboratoire. Pour les mesures temporelles, le laser doit être modulé avec le même motif de données que celui utilisé dans le système réel. Un signal de synchronisation ou de déclenchement est également nécessaire. Les techniques de mesure disponibles sont décrites ci-dessous.

Méthode de discrimination de puissance.
Comme illustré sur la figure 1, cette technique utilise un interféromètre de Mach-Zehnder comme discriminateur de fréquence. Ce dispositif réalise la conversion FM-IM, permettant ainsi la mesure de la modulation de fréquence (chirp) à l'aide d'un oscilloscope numérique. Le délai différentiel entre les deux voies induit une réponse en amplitude sinusoïdale aux variations de fréquence. La période de cette réponse est appelée FSR (intervalle spectral libre). Le délai variable doit être ajusté de sorte que la fréquence nominale du laser se situe entre les intervalles de montée et de descente de la fonction sinusoïdale. Ainsi, à partir des termes somme (FM) et différence (IM) à la sortie de l'interféromètre, le chirp peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

En option, l'interféromètre de Mach-Zehnder peut être remplacé par un système à base de fibres biréfringentes pour obtenir un délai différentiel entre les principaux états de polarisation.

Méthode de la porte optique.
Le principe de cette technique de mesure est simple, bien que sa mise en œuvre pratique soit complexe. Le montage expérimental est présenté sur la figure 2. Une porte optique capture un intervalle de temps spécifique tout en effectuant simultanément un balayage de fréquence sur un analyseur de spectre optique (OSA). Ensuite, à partir des données de puissance en fonction de la fréquence et du temps, le chirp du signal d'entrée peut être estimé à l'aide de la formule suivante :

La porte optique est légèrement décalée dans le temps, et le processus est répété jusqu'à l'acquisition de toutes les données du tableau I. La résolution temporelle de la mesure dépend de la largeur de l'impulsion de commande de la porte optique, ainsi que de la précision de son positionnement temporel. En revanche, la répétabilité du balayage de fréquence de l'analyseur de spectre optique (OSA) et la précision de son amplitude déterminent respectivement la résolution en fréquence et en puissance. L'un des principaux inconvénients de cette méthode est son temps de calcul généralement considérable, puisqu'un balayage de l'OSA est nécessaire pour chaque échantillon temporel. De plus, pour effectuer des mesures sur de longs intervalles de temps avec une bonne résolution, des taux d'extinction de la porte optique supérieurs à 50 dB sont requis.

Méthode du monochromateur.
Une autre technique couramment utilisée pour mesurer le chirp est illustrée à la figure 3. Elle emploie un réseau de capteurs optiques (OSA) (avec sortie fibre optique) et un oscilloscope. Dans ce cas, le traitement fréquentiel précède le traitement temporel, bien que le principe de fonctionnement soit très similaire à la technique précédente. L'OSA localise le signal à mesurer et détermine la liste des longueurs d'onde par balayage. Ensuite, le filtre de l'OSA est balayé séquentiellement sur chacune de ces longueurs d'onde, tandis que l'oscilloscope enregistre un signal temporel. Enfin, les données acquises sont corrigées pour compenser la dispersion éventuelle du filtre optique et consignées dans les colonnes du tableau I. La figure 4 représente schématiquement un montage de mesure possible.
Les principaux avantages de cette technique de mesure sont résumés ci-dessous. Premièrement, elle présente une faible dépendance à la polarisation du signal d'entrée, ce qui lui confère une grande répétabilité. Deuxièmement, elle permet la mesure de signaux WDM. De plus, l'utilisation d'un EDFA à l'entrée de l'OSA permet de mesurer des signaux à des niveaux aussi bas que -35 dBm, puisque les filtres du monochromateur éliminent une grande partie du bruit ASE.

Instruments de laboratoire.
En réalité, le nombre d'appareils de mesure de chirp disponibles dans le commerce est assez limité. Cela s'explique probablement par leur conception à des fins très spécifiques, alors que des méthodes alternatives existent, utilisant une instrumentation plus polyvalente, comme évoqué précédemment (Figure 4). Néanmoins, certaines options sont disponibles.
Parmi elles, l'AP2440A d'APEX Technologies (Figure 5) se distingue par sa capacité à effectuer des mesures de chirp jusqu'à 640 Gbit/s. Il s'agit d'un analyseur de spectre complexe capable de mesurer directement la phase optique. L'analyse repose sur l'échantillonnage du spectre du champ, permettant la capture des informations de phase et d'amplitude du signal chirp.

Enfin, un autre exemple d'équipement est l'Advantest Q7607, qui est illustré à la figure 6.

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Francisco Ramos Pascual. Docteur en ingénierie des télécommunications.
Professeur titulaire à l'Université polytechnique de Valence.