Optical phase conjugation and its application in the compensation of fiber Kerr nonlinearities

Avec l'augmentation du débit et du nombre de canaux dans les télécommunications optiques, la non linéarité de la fibre, en particulier l'effet de Kerr, est considérée comme une des limitations les plus importantes de la performance au niveau de la transmission. La conjugaison de phase optique (OPC, optical phase conjugation), une technique optique non-linéaire, reçoit de plus en plus d'attention grâce à sa capacité à compenser la dispersion, ainsi que les effets non linaires. Dans cette thèse, nous étudions le processus de la compensation pour les effets non linéaires, incluant l'auto-modulation de phase, la modulation de phase croisée, l'interaction non-linaire intra canal, l'amplification non-linaire du bruit dans le système OPC. Il est démontré que l'OPC a une capacité de compenser efficacement les effets non linéaires, pourtant sa performance de compensation est influencée considérablement par plusieurs facteurs tels que la symétrie de l'évolution du signal, le régime de la dispersion et la configuration de la liaison. Avec l'optimisation pour la carte de dispersion, la performance de l'OPC peut être fortement améliorée, ce qui facilite la mise en œuvre de schéma de multiplexage soit par TDM ( time-division-multiplexing ), soit par WDM (wavelength-division-multiplexing). De plus, à partir de l'étude de l'effet de réglage de la température sur le processus QPM-DFG (quasi-phase-matching difference-frequency generation) basé sur un cristal de PPLN ( periodically poled LiNbO3), nous proposons une méthode de réglage correspondant aux différentes zones de température du PPLN pour améliorer la performance du QPM-DFG.With the increase of the bit rate and channel number in optical fiber communications, the fiber nonlinearity, especially the Kerr nonlinearity, has been reconsidered as one of the most important limitations on the transmission performance. As an important nonlinear optical technique, optical phase conjugation (OPC), has been paid increasing attention due to its ability to compensate for the dispersion and the nonlinear effects in fiber transmissions. In this dissertation, we investigate the compensation process of nonlinear effects, including self-phase modulation (SPM), cross-phase modulation (XPM), intrachannel nonlinear interaction and nonlinear noise amplification in OPC systems, using theoretical analysis and numerical simulations. It is shown that OPC has a very promising ability to compensate for the fiber nonlinearities, while its performance is affected by some factors such as the signal evolution symmetry, the dispersion regime and the fiber-link configuration. With the optimization of the dispersion map design (fiber-link configuration), the compensation performance of OPC can be improved considerably, which shows a very attractive implementation in either time division multiplexing (TDM) or wavelength division multiplexing (WDM) schemes. In addition, we have made a contribution to the study of the temperature tuning effect on the quasi-phase-matching (QPM) difference-frequency-generation (DFG), and a multi-segment temperature tuning method is proposed to optimize the QPM-DFG performance.LORIENT-BU (561212106) / SudocSudocFranceF