Ce mémoire de thèse est consacré à la mise en place d'un système opto-électronique générique basé sur une liaison toute optique bidirectionnelle de 10km. L'architecture étudiée et développée est dédiée à l'extension d'un observatoire câblé de fond de mer afin d'atteindre de nouvelles zones d'exploration. Les travaux de recherche rapportés dans ce manuscrit présentent la réalisation d'un démonstrateur, qui permet la récupération de données, issues d'un instrument connecté à un module opto-alimenté, via une seule fibre optique où transitent simultanément deux voies de données en bande C et la puissance optique d'alimentation (à 1480nm) égale à 33dBm permettant de récupérer 180mW électrique sur le module opto-alimenté.Le contexte de cette thèse de doctorat est présenté au travers d'un état de l'art sur les moyens utilisés pour l'observation des océans et sur les systèmes électroniques à faible consommation. Après un rappel des caractéristiques essentielles de l'architecture de la liaison optique préalablement établie, nous nous concentrons sur la structure opto-électronique qui a pour but d’assurer la communication entre l’observatoire et l’instrument déporté de l’extension. La définition du cahier des charges a abouti au choix du capteur (hydrophone), du débit des données (5Mbit/s) et du protocole de communication (SPI 3-fils) utilisé entre les deux modules opto-électroniques, chacun à une extrémité de la fibre optique. L'effort a été porté sur la conception d'un module opto-alimenté faible consommation (66mW) où s'intègre l'instrument. Tout au long de ce document, les choix technologiques retenus lors de la conception des deux modules opto-électroniques sont argumentés. Le banc d'essai du démonstrateur a permis de valider la conception de cette extension et d'évaluer la qualité de la transmission des données (BER inférieur à 10-6). Le fonctionnement d'un premier prototype destiné à être marinisé a été présenté au travers de la détection et de la transmission de signaux acoustiques générés en bassin d'essai. De manière à rendre le système encore plus générique, une solution alternative à base d'un FPGA, permettant l'utilisation d'une interface SPI 4-fils sans modifier la liaison optique a été présentée et validée. / This PhD thesis is devoted to the design of an opto-electrical and generic system which uses a 10km long all-optical and bidirectional link. The studied and developed system is dedicated to extend a current cabled seafloor observatory, in order to reach new exploration areas. The research work described in this thesis presents the development and the realization of a demonstrator. This later collects data from an instrument connected to its optically powered unit. The optical power supply (33dBm at 1480nm), which provides up to 180mW electrical for the optically powered unit, and the optical data in C band, are transmitted simultaneously through the same single optical fiber.The thesis context is first presented through an overview of ocean observation systems and low consumption electronic devices. After a brief review on the main characteristics of the optical architecture, we focused on the opto-electrical structure which permits the communication between the observatory and the remote instrument. The desired requirements have led us to the choice of the sensor (hydrophone), the data bit rate (5Mbit/s) and the communication protocol (SPI 3-Wire) used between both opto-electrical units, each one located at the both ends of the optical link. A special attention was devoted to the conception of the optically powered which must be low power consumption (66mW). All along this document, technical choices involved in the realization of both opto-electrical units are presented. We could evaluate the performance of the data transmission (BER less than 10-6) by using a demonstrator's test bench. Then, a first prototype designed for the ocean environment was presented through experimental measurements. Those tests were conducted in a test pool and have consisted in the detection of acoustic signals. In order to increase the range of compatible instruments, an alternative solution based on a FPGA was described and approved. This new design allows the SPI 4-Wire to be employed without any change of the current optical architecture.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013BRES0063 |
| Date | 17 December 2013 |
| Creators | Perhirin, Steven |
| Contributors | Brest, Pérennou, André |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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