PLAN DE COURS Hiver 2012

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1 PLAN DE COURS Hiver 2012 GEL Communications optiques Informations générales Crédits : 0 Temps consacré : Mode d'enseignement : Présentiel Site Web : Intranet Pixel : Enseignant(s) : Larochelle, Sophie sophie.larochelle@gel.ulaval.ca Responsable : à déterminer Date d'abandon sans échec : 19 Mars 2012 à 23h59 Description sommaire Ce cours transmet les connaissances de base sur le fonctionnement et les conditions d'opération des principaux éléments des systèmes de communications optiques. Il aborde les caractéristiques de la propagation de la lumière dans une fibre optique, les sources de lumière à semi-conducteur, les photodétecteurs, les amplificateurs optiques et la connectique. Il initie l'étudiant aux appareils et aux techniques de mesure permettant d'évaluer les propriétés de ces composants. Il décrit les communications optiques numériques cohérentes en présentant les formats de modulation, le multiplexage en longueur d'onde et les architectures de réseaux. Il discute de la conception d'un système de communications optiques et de l'évaluation de la performance d'un lien par la mesure de taux d'erreur. Il traite de sujets d'actualité tel le déploiement de la fibre jusqu'au domicile. Les sections sont réservées exclusivement aux étudiants des programmes de Baccalauréat en génie électrique, de Baccalauréat en génie informatique, de Baccalauréat en génie physique et de Baccalauréat en physique. Liens avec le(s) programme(s) Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants : connaître les technologies pertinentes aux divers champs d'application du génie électrique; développer l'ouverture sur des champs d'applications tels que la fabrication de matériel d'ordinateur, la conception de logiciels complexes, la commande industrielle, la conception et la fabrication assistées par ordinateur, l'instrumentation et la mesure, les systèmes intelligents, le multimédia, la réalité virtuelle ou encore les communications numériques; 1/6

2 Objectifs À la fin de ce cours, l'étudiant devra être en mesure de : Comprendre le fonctionnement des éléments constituant un système de communications optiques, en saisir les limitations et en mesurer les performances; Comprendre les facteurs qui favorisent le déploiement des systèmes de communications optiques ainsi que les compromis qui interviennent dans leur conception; Appliquer les connaissances acquises à la conception de liens de communications optiques et au calcul de leur performance. Appliquer les connaissances acquises à la réalisation de dispositifs et d'instruments basés sur la manipulation de signaux optiques. Contenu Introduction aux systèmes de communications optiques (1h) : Historique. Principes généraux: le spectre optique, les communications analogiques et numériques, le TDM et le WDM. Rappel sur la propagation dans un guide d'onde plan (1h) : Guide plan symétrique et asymétrique. Modes et constantes de propagation. La fibre optique en tant que guide d'onde diélectrique (4h) : Modes d'une fibre à saut d'indice. Fibre optique monomode et fibre optique multimode. Techniques de fabrication des fibres optiques. Câbles de fibres optiques. Fibres optiques spéciales. Pertes dans les liens de fibres optiques (3h) : Absorption et diffusion. Pertes de courbure. Fusion et connecteurs. Mesure de pertes et localisation de bris par OTDR. Sources de lumière à semi-conducteur (6h) : Electroluminescence et gain dans les semi-conducteurs. Diodes électroluminescentes. Laser à semi-conducteur : conditions d'oscillation, caractéristiques d'opération et principaux types (Fabry-Perot, DBR, DFB). Modulation directe et externe de lasers à semi-conducteur. Couplage émetteur-fibre optique. Mesures spectrales à l'aide d'analyseurs de spectre optique. Amplificateurs optiques (5h) : Description des amplificateurs à semi-conducteur et des amplificateurs à fibre optique. Gain, saturation et bruit d'émission spontanée. Réponse spectrale et réponse dynamique. OSNR et facteur de bruit. Photorécepteurs (2h) : Principaux types de photodétecteurs. Photodiode PIN et APD. Sources de bruit et rapport signal à bruit. Récepteur optique pour les communications numériques. Performance et probabilité d'erreur. Diagramme de l'œil et mesure de taux d'erreur. 2/6

3 Télécommunications à grande distance par fibre optique (5h) : Description de la dispersion chromatique dans les fibres optiques: origine, modélisation et impact sur les transmissions à haut débit. Techniques de gestion de la dispersion. Télécommunications à grande distance: liens terrestres et par câbles sous-marins. Formats de modulation et budget de puissance. Effets nonlinéaires. Simulation de liens point-à-point. Réseaux de communications optiques (6h) : Architecture pour les réseaux métropolitains et les réseaux locaux. Multiplexage en longueur d'onde. Réseaux optiques passifs. Routage en longueurs d'onde. Fibre optique jusqu'au domicile. Consignes sur les travaux Des laboratoires et des travaux de simulations numériques sont prévus. Laboratoire #1: Mesure de pertes dans des liens de fibres optiques par OTDR (3h) Laboratoire #2: Mesure spectrales de sources optiques et de filtres (3h) Laboratoire #3: Caractérisation d'un amplificateur optique (3h) Laboratoire #4: Mesure de la performance d'un lien de communication optique (6h) Laboratoire #5: Transmission WDM et effets non linéaires (3h) Modalités sur les laboratoires Règlement sur la sécurité dans les laboratoires du Département de génie électrique et de génie informatique et formation sur les dangers de l'électricité Le Département de génie électrique et de génie informatique a adopté un règlement sur la sécurité dans ses laboratoires. Ce règlement est disponible à l'adresse : Tous les étudiants sont priés de respecter celui-ci scrupuleusement. Par ailleurs une formation sur les dangers de l'électricité est offerte aux étudiants à chaque début de session. Certains cours exigent que cette formation soit suivie avant le début des laboratoires. Les étudiants qui n'auront pas suivi cette formation se verront refuser l'accès aux laboratoires. Déroulement du cours Trois heures de cours magistral à chaque semaine. 3/6

4 Détails sur les modalités d'évaluation Deux examens comptant pour 40 % chacun; les rapports de travaux pratiques pour 20%. Échelle des cotes Ce bloc obligatoire n'a pas été complété. Politiques sur les examens Les étudiants qui ont une lettre d'attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être prévues et planifiés suffisamment à l'avance puis mises en place. Bibliographie Obligatoire : "Optical fiber communications 3rd edition", KEISER, G., Mc Graw Hill, 2000, ISBN Autres ressources recommandées : "Fiber-Optic Communication Systems", Agrawal, U.G.P. Wiley, Interscience 1992, ISBN "Optical Communications Systems", GOWAR, J., Prentice-Hall International Series in Optoelectronics, Englewood Cliffs, USA, ISBN "Fundamentals of Optical Fibers", Buck, J.A., Wiley Interscience, 1995 ISBN "Optical Fiber Communications : Principles and Practice", SENIOR, J.M., Prentice-Hall International Series in Optoelectronics, 2nd edition Englewood Cliffs, USA, ISBN "Fundamentals of Photonics", SALEH, B.E.A., TEICH, MC., Wiley Interscience, 1991, ISBN Horaire et disponibilités Cours en classe : Jeudi 09h30 à 12h20 PLT-2544 Laboratoire : Mardi 08h30 à 11h20 PLT /6

5 Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Pour l'année , les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S, HP 35S Texas Instrument TI-30Xa, TI-30XIIB, TI-30XIIS, TI-36X, BA35 Sharp EL-531*, EL-546*, EL-520* Casio FX-260, FX-300 MS, FX-300W Plus, FX-991MS, FX-991ES * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous ces cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Information spécifique aux étudiants de l'école d'actuariat Les calculatrices autorisées lors des examens sont uniquement les modèles répondant aux normes de la Society of Actuaries et de la Casualty Actuarial Society pour leurs examens, soit les modèles Texas Instruments suivants : BA-35 (solaire ou à pile) BA II Plus BA II Plus Professional TI-30Xa TI-30X II (IIS ou IIB) TI-30X MultiView (XS ou XB) Politique sur le plagiat et la fraude académique Règles disciplinaires Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval dans le cadre du présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse suivante: Plagiat Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de: i) copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages entre guillemets et sans en mentionner la source; ii) résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source; iii) traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance; 5/6

6 iv) remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant); v) remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires. 6/6