TÉLÉCOMMUNICATIONS Technologies optiques

Historique

La fibre, on l'a dit, présente une atténuation quasi constante sur une plage de fréquences considérable (plusieurs milliers de gigahertz) et offre ainsi l'avantage de bandes passantes gigantesques, ce qui permet d'envisager aujourd'hui la transmission de débits très importants (plusieurs térabits par seconde) exigés par la multiplication des services et les besoins accrus de transmission d'images. Les systèmes optiques permettent aussi, par rapport aux systèmes sur câble coaxial (cuivre), un gain sur la distance séparant les différents répéteurs-régénérateurs, qui est passée de quelques kilomètres à quelques dizaines de kilomètres. Dès 1978, des systèmes travaillant à la longueur d'onde optique de 0,8 μm ont été mis en place, acheminant un débit compris entre 50 et 100 Mbit/s avec un espacement entre répéteurs de l'ordre de 10 kilomètres, c'est-à-dire trois fois plus environ que les systèmes sur câble coaxial de capacité équivalente.

La deuxième génération de systèmes de transmission sur fibre optique, apparue dans les années 1980, découle directement de la mise au point de la fibre monomodale et du laser à semiconducteur à 1,3 μm, longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique (c'est-à-dire la distorsion induite sur les signaux par la propagation) est minimale. Des débits supérieurs à 1 Gbit/s, avec un espacement entre répéteurs de plusieurs dizaines de kilomètres, sont alors atteints. Les portées de ces systèmes sont limitées par les pertes de la fibre, 0,5 dB/km dans le meilleur cas, et l'idée apparaît alors de développer des sources émettant à la longueur d'onde de 1,55 μm, pour laquelle l'atténuation est minimale. Néanmoins, ce gain est détruit par l'effet de la dispersion chromatique, qui est beaucoup plus forte à cette longueur d'onde et qui limite alors la bande passante et donc le débit. Des progrès effectués tant sur les lasers émettant sur un seul mode que sur le milieu de transmission (fibres à dispersion décalée) viennent apporter des solutions à ces problèmes et les premiers systèmes travaillant à 1,55 μm apparaissent à la fin des années 1980, avec un débit supérieur à 2 Gbit/s. L' apparition des amplificateurs à fibre à la fin des années 1980, puis le développement du multiplexage en longueur d'onde ont fait de l'optique une technique surpassant toutes les autres en capacité comme en qualité de transmission, dans les réseaux interurbains constitués d'artères de grosse capacité qui relient les grandes villes. Cette suprématie a également affecté les liaisons internationales à haut débit qui sont aujourd'hui exclusivement assurées par des câbles sous-marins à fibres optiques.

Dans les réseaux d'accès, au contraire, une grande variété de supports de transmission (cuivre, radio, fibre optique) est employée ; l'optique y joue un rôle de plus en plus important avec le développement des connexions à très haut débit (F.T.T.H., Fiber to the Home), même si elle ne reste que l'une des techniques. Cet article traite essentiellement de la transmission à grande capacité et grande distance, donc du cas des réseaux interurbains.

L'optique, technologie de rupture des réseaux

Depuis l'apparition, en 1995, des premiers systèmes de multiplexage en longueur d'onde (W.D.M., pour wavelength division multiplexing), qui ont permis de transporter 10 Gbit/s (4 × 2,5 Gbit/s) sur une seule fibre optique, les capacités offertes continuent de connaître une augmentation constante, dans le contexte d'une offre industrielle qui évolue très rapidement, grâce aux progrès de l'électronique, des sources, des amplificateurs...

Si l'augmentation de la capacité sur une fibre optique s'est d'abord effectuée grâce[...]