Stage Liesse : Transmission et traitement optique de l'information

Texte

STAGE 3 (15 mai)

Intervenants : Bruno Fracasso (cours), Kevin Heggarty et Marie-Laure Moulinard (expérimentations)

Prérequis : notions d’optique physique et géométrique

Mots-clés : Analyse de Fourier, laser, fibre optique, filtrage spatial, dispersion chromatique, holographie numérique

Nombre de participants : le nombre de participant (6 minimum et 12 maximum) devra être connu plusieurs semaines à l'avance pour ajuster des TPs et démos expérimentales

Présentation

Dans la seconde moitié du XXe siècle, les développements conjugués du laser, de la fibre optique et de l’optique diffractive ont vu l’émergence de systèmes de traitement massif et de transmission des données à ultra haut débit, tant dans le domaine spatial que le domaine temporel. Nous proposons une introduction à ces deux branches de la photonique appliquée, en illustrant les concepts à l’aide de démonstrations expérimentales.

Programme

La première partie (3h) est une présentation des briques de base en deux volets :

1.  Le traitement spatial massif des signaux bi-dimensionnels via des ondes et des lentilles : optique de Fourier, filtrage et holographie digitale

1.1.    Analyse de Fourier sur des signaux mono et bi-dimensionnels. Fréquence spatiale
1.2.    Diffraction en lumière cohérente, régimes de Fresnel et de Fraunhofer
1.3.    Transformée de Fourier et filtrage optique spatial
1.4.    Détramage et contraste de phase
1.5.    Rudiments d’holographie digitale

2.  La transmission de données à très haut débit sur fibre optique

2.1.    Le guide d’onde diélectrique : fibre optique
2.2.    Effets linéaires dans les fibres optiques monomodes
2.3.    Sources et détecteurs pour la transmission optique à haut débit
2.4.    Transport de l’information dans une fibre optique monomode : le paquet d’onde en milieux dispersif
2.5.    Dimensionnement d’une liaison à fibre optique élémentaire : budget en puissance, dispersion et rapport signal à bruit.

En seconde partie (3h), des illustrations sous forme de bancs de démonstrations expérimentales en laboratoire seront proposées aux participants pour mettre en pratique les notions vues en cours.

3.  Banc d’optique de Fourier (1h30)

3.1.    Fabrication d’une source lumineuse cohérente pour la lecture des images à traiter
3.2.    Réalisation d’un processeur de calcul de transformée de Fourier 2D
3.3.    Filtrage optique, détramage d’images et strioscopie

4.  Transmission sur fibre optique (1h30)

4.1.    Visite d’un banc expérimental de transmission optique à 10 Gbit/s
4.2.    Simulation d’un système de transmission optique (Logiciel « VPItransmissionMaker™ Optical Systems »)

Compléments :

  • Introduction à l’optique de Fourier et à l’holographie, J.W. Goodman, Masson éd., 1995
  • Les télécommunications par fibres optiques, I. et M. Joindot, Dunod éd., 1996