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Modélisation et conception de convertisseurs numérique/analogique pour les réseaux optiques métropolitains
Les transmetteurs et rĂ©cepteurs utilisĂ©s dans les rĂ©seaux optiques sont basĂ©s sur des convertisseurs numĂ©rique/analogique et analogique/numĂ©rique (CNA/CAN) qui rĂ©alisent l'interface entre les domaines Ă©lectrique et optique et permettent l'usage intensif dâopĂ©rations de traitement numĂ©rique pour la gĂ©nĂ©ration des signaux ou la compensation des distorsions (linĂ©aires ou non-linĂ©aires) dues Ă la propagation. Dans le contexte des transmissions courtes-distances ou mĂ©tropolitaines (<600 km), le coĂ»t et la consommation des transmetteurs et rĂ©cepteurs deviennent non nĂ©gligeables pour le lien optique dans son ensemble (40% de l'Ă©nergie Ă©lectrique utilisĂ©e dans les opĂ©rations de traitement du signal porte sur les CNA/CAN). Concernant les CAN/CNA, les deux paramĂštres qui influent sur leur complexitĂ©, leur coĂ»t et leur consommation sont la rĂ©solution et la frĂ©quence d'Ă©chantillonnage. Les rĂ©duire est donc une solution prometteuse. Durant ma thĂšse, j'ai Ă©tudiĂ© la possibilitĂ© d'utiliser des CNA de faible rĂ©solution dans les rĂ©seaux optiques mĂ©tropolitains. Un CNA de faible rĂ©solution (typiquement 4 bits ou moins) est un convertisseur pour lequel le bruit de quantification ne peut pas ĂȘtre nĂ©gligĂ© et limite donc la performance du lien optique ainsi que son dĂ©bit ou sa portĂ©e. Tout d'abord, j'ai proposĂ© un modĂšle de performance prenant en compte le bruit de quantification. Ensuite, j'ai proposĂ© d'intĂ©grer dans les transmetteurs optiques des algorithmes de traitement du signal, dont j'ai Ă©valuĂ© la performance. Ils sont utilisĂ©s pour augmenter artificiellement la rĂ©solution et servent donc de base pour la conception des rĂ©seaux optiques mĂ©tropolitains. En dernier lieu, j'ai proposĂ© deux architectures innovantes de transmission optique qui permettent soit d'augmenter le dĂ©bit d'information Ă frĂ©quence d'Ă©chantillonnage fixe du CNA et du CAN ou alors d'utiliser la modulation Sigma-Delta (1 bit de rĂ©solution) dans un lien optique transparent de bout en bout.Optical transceivers (transmitters and receivers) rely on digital-to-analog and analog-to-digital converters (DAC/ADC), for which the electrical and optical interfaces enable the use of digital signal processing operations (DSP) for arbitrary signal generation and mitigation of in-line propagation effects or transceiver imperfections. In the context of short-reach and metropolitan optical networks (regional to national scale), the propagation distance is reduced (<600 km) and the transceiver becomes a non-negligible contribution to cost and power consumption of the overall optical link (40% of electrical power used for digital signal processing operations is for the DAC/ADC). Regarding the DAC/ADC, the two factors that influence their complexity, cost and power consumption are the resolution and the sampling rate. Hence, decreasing the resolution or the sampling rate are promising solutions. During my PhD thesis, I studied the possibility to use low-resolution DAC in metropolitan networks. A low-resolution DAC (typically 4 or less bits) is a converter for which the quantization noise cannot be neglected, limiting the link performance, hence the data rate or reach. First, I proposed a performance prediction model accounting for the quantization noise. Then, I focused on the transmitter and proposed to integrate DSP algorithms that artificially increase the physical resolution of the DAC and maximize the link performance. The performance gains are assessed and serves as a basis for the design of optical networks employing low-resolution DAC/ADC. Last, I designed two innovative transceiver architectures: one enabling to increase the data rate at constant sampling rate and the second one enabling end-to-end transparency by employing Sigma-Delta modulation and a novel demodulation technique for signal with 1 bit of vertical resolution
Corrigendum: Composite laser-pulses spectroscopy for high-accuracy optical clocks: a review of recent progress and perspectives (2018 Rep. Prog. Phys . 81 094401)
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Composite laser-pulses spectroscopy for high-accuracy optical clocks: a review of recent progress and perspectives
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