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Séance de cours

Amplification optique: SNR et figure de bruit

Dans cours

EE-440: Photonic systems and technology

The physics of optical communication components and their applications to communication systems will be covered. The course is intended to present the operation principles of contemporary optical communication systems employing optical fibers and modern op ...

Description

Cette séance de cours couvre l'impact de l'amplification optique sur le rapport signal sur bruit (SNR) dans les systèmes photoniques. Les sujets abordés comprennent la relation entre le SNR, le facteur Q et le taux d'erreur binaire, l'utilisation d'amplificateurs optiques pour améliorer le SNR et les effets du bruit d'émission spontanée amplifié (ASE). L'instructeur explique comment l'ASE affecte le SNR, les limites de l'amplification optique dans les scénarios dominés par le bruit thermique et le bruit de coup, et la figure de bruit des amplificateurs optiques. En outre, la séance de cours compare différents types d'amplificateurs optiques, tels que EDFA, Raman et SOA, en discutant de leurs caractéristiques, applications et chiffres de bruit.

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Enseignant·e

Camille Sophie Brès

Prof. Camille-Sophie Brès est Professeur Associé dans l'Institut de Genie Electrique a l'EPFL. Ses recherches incluent les communications par fibre optique, et les effets paramétriques et nonlineaires dans fibre silice/non-silice pour le traitement ultra-rapide de signaux, résaux tout optique, sensing et source de lumière. Elle est auteur de plus de trente articles dans des revues arbitrées et a participé a de nombreuses conférences internationales. Elle a reçu le Gordon Wu Fellowship pour ses études de thèse, le NSF CIANs Diversity Postdoctoral Fellowship en 2009, le Early Career Woman in Photonic Award en 2016. 2019 - present: Professeur associé à l'Institut de Génie Electrique, EPFL2011 - 2018: Professeur assistant à l'Institut de Génie Electrique, EPFL 2010 - 2011: Assistant Project Scientist, University of California San Diego (UCSD) 2007 - 2010: Postdoc, University of California San Diego (UCSD) 2002 - 2007: Ph.D en Génie Electrique, Princeton University 1998 - 2002: B.Eng avec Honeur en Génie Electrique, McGill University

Source officielle

Proximité ontologique

Information engineering

Traitement du signal: Digital image processing

Concepts associés (32)

Bruit de mesure

En métrologie, le bruit de mesure est l'ensemble des signaux parasites qui se superposent au signal que l'on cherche à obtenir au moyen d'une mesure d'un phénomène physique. Ces signaux sont une gêne pour la compréhension de l'information que le signal transporte. La métrologie vise donc notamment à connaître leurs origines et à les caractériser, afin de les éliminer et d'obtenir le signal d'origine aussi distinctement que possible. La source du bruit d'origine externe est externe au système physique générant le signal utile et agit par influence sur celui-ci.

Bruit thermique

Le bruit thermique, également nommé bruit de résistance, bruit Johnson ou bruit de Johnson-Nyquist, est le bruit généré par l'agitation thermique des porteurs de charges, c'est-à-dire des électrons dans une résistance électrique en équilibre thermique. Ce phénomène a lieu indépendamment de toute tension appliquée. Le bruit thermique aux bornes d'une résistance est exprimée par la relation de Nyquist : où est la variance de la tension aux bornes de la résistance, est la constante de Boltzmann, qui vaut kB = 1,3806 × 10-23 J.

Bruit de grenaille

vignette|Illustration d'un bruit d'émission de photons : le nombre moyen de photons par pixel augmente, de gauche à droite et de haut en bas, dans une simulation d'un processus de Poisson à partir d'une photo. Un bruit de grenaille, bruit de Schottky ou bruit quantique (en anglais, shot noise) est un bruit de fond qui peut être modélisé par un processus de Poisson. En électronique, il est causé par le fait que le courant électrique n'est pas continu mais constitué de porteurs de charge élémentaires (en général des électrons).

Facteur de bruit

Le facteur de bruit (noise figure ou noise factor en anglais) d'un dispositif électronique quelconque, actif ou passif, quantifie la dégradation relative du rapport signal sur bruit entre sa sortie et son entrée, et ce en prenant comme hypothèse que la température ambiante est de , donc que le bruit de fond en entrée est un bruit thermique correspondant à cette température de référence de . Autrement dit, le facteur de bruit est défini comme le quotient des rapports signal sur bruit en entrée et en sortie de ce même dispositif quand le bruit en entrée est un bruit thermique à la température normalisée To=.

Amplificateur optique

En optique, on appelle amplificateur optique un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique. Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité.

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Bruit d'émission spontanée amplifié dans les amplificateurs de fibres

Explore l'amplitude et la modulation de phase, les chiffres du bruit, et le bruit de détecteur dans les amplificateurs de fibres.

Comprendre le bruit dans les systèmes électriques

Explore les sources de bruit, le théorème de fluctuation-dissipation, le bruit d'amplificateur, les effets d'interférence et les erreurs de quantification dans les systèmes électriques.

Bruit dans l'acquisition de données

Explore les sources de bruit dans l'acquisition de données, y compris le bruit thermique, de tir et d'amplificateur, ainsi que les effets du bruit ADC.

Technologies et applications du matériel

Explore les technologies matérielles, l'électronique quantique, les systèmes cryogéniques, l'informatique quantique et les architectures ADC.

Bruit de tir et détecteurs

Explore le bruit de tir, le bruit de Johnson et les détecteurs dans les fondamentaux et les applications laser.

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