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Fibres optiques
Prix Nobel 2005
• Roy J. Glauber “for his contribution to the quantum theory of optical coherence“
• John L. Hall & Theodor W. Hänsch “for their contributions to the development oflaser-based precision spectroscopy, including the optical frequency comb technique"
Roy J. Glauber
John L. Hall
Theodor W. Hänsch
Réflexion totale
Principe du guidage
Structure des fibres
Ouverture numérique (ON) de la fibre2 21 2ON = sin n nα ≤ −
Principe de la fibre multimode
Propagation dans une fibre multimodeà saut d’indice
Profil d’indice
Fibre à saut d’indice Fibre à gradient d’indice
Propagation dans une fibre multimodeà gradient d’indice
Visualisation de l’ouverture numérique
Propagation dans les fibres (résumé)
Atténuation des fibres
• Diffusion intrinsèque (Rayleigh)• Absorption intrinsèque• Absorption des dopants et impuretés• Défauts structuraux (microcourbures)• Rayon de courbure
• Record ~ 0,15 dB / km ( à 1,55 µm)
Choix de la longueur d’onde
Origine de l’absorption
Quelques fibres classiques
L'atténuation est constante quelle que soit la fréquence de modulation. La largeur de la bande passante dépend du type de fibre.
Bande passante
Soliton
Réalisation de la fibre : préforme
Réalisation de la fibre : préforme
Réalisation de la fibre : tirage
De la fibre…
A la communicationpar fibre
Couplage fibre - LED
Couplage fibre – LED : Exemple
Progression de la fibre
Progression de la fibre
Une seule fibre optique peut transmettre autant d'informationqu'un gros câble de cuivre
Amplificateur optique
Transmission par fibre optique
Quelques recordsC
apac
ityx
dist
ance
(Pbi
t/s.k
m) a
t40G
b/s
(terr
estr
ial)
0.01
0.1
1
10
100
04/97 09/98 01/00 06/01 10/02
Lucent & OFSNTTSiemensOthersAlcatel
1.5 Tbit/s over 4x100 kmECOC’99 (10Gb/s) (2)
5.1 Tbit/s over 3x100 kmECOC’00 (3)
5.1 Tbit/s over 12x100 kmECOC’01 (6)
10.2 Tbit/s over 3x100 kmOFC’02 (7)
6.4 Tbit/s over 21x100 kmECOC’02 (9)
10.2 Tbit/s over 100 kmOFC’01 (4)
6.3 Tbit/s over 17x100 kmOFC’03 (11)
0.32 Tbit/s over 4x125 kmECOC’97(10Gb/s) (1)
3.2 Tbit/s over 9x100 kmOAA’02 (8)
4 Tbit/s over 6250 kmECOC’03 (submarine) (14)
0.8 Tbit/s over 6000 kmOAA’03 (10Gb/s) (12)
6.3 Tbit/s over 27x100 kmOFC’03 (10)
3.2 Tbit/s over 300 kmECOC’01 (5)
1.1 Tbit/s over 600 kmECOC’03 (160Gb/s) (13)
02/04
10.2 Tbit/s over 3x100 kmOFC’02 (7)
10.2 Tbit/s over 100 kmOFC’01 (4)
Ecart spectral entre canaux WDM alterné, à 50GHz ou 75GHz
Filtrage optique en BLA à gauche ou à droite de la porteuse selon position des canaux voisins
Multiplexage en polarisation
Efficacité spectrale =
1.28bit/s/HzWavelength (nm)
Filtrage en Bande Latérale Atténuée (VSB) et Multiplexage en polarisation pour expérience à 10Tbit/s
1600 1601 1602 1603
Filtrage àgauche
Filtrage àdroite
Pow
er
20dB
/Div
.
50GHz 75GHz
zPolar TEx
Polar TMy
Expérience de transmission à 10.2 Tbit/s
256 lasers indépendants modulés à 40Gbit/s
répartis sur 2 bandes (« C » et « L ») de longueurs d’ondes amplifiées séparément.
-80-70-60-50-40-30
1565 1575 1585 1595 1605-80-70-60-50-40-30
1525 1535 1545 1555 1565
Longueur d’onde (nm)
Puis
sanc
e (d
Bm
) Bande C Bande L
1543.25 1544.25 1545.25 puis
sanc
e (1
0dB
/div
)
Longueur d’onde (nm)
//Filtrage à droitePolarisation //Filtrage à droitePolarisation//
Filtrage à gauchePolarisation T
Filtrage à droitePolarisationT
Filtrage à gauchePolarisation
Quelques chiffres à méditer… • Après pondération par la part de
marché de l’opérateur , (soit 10%)
• Si l’on admet que le reste du monde à un taux d’équipement télécom égal à celui de la France (!)…
• Si l’on ramène la totalité du réseau à une seule fibre…
Mais traffic internet toujours en hausse de 150% / an.
A ce rythme, 10 Tbit/s serait insuffisant en France dans
(seulement ?) 9 ans !
Mais Mais traffictraffic internetinternet toujours toujours en hausse de 150% / an.en hausse de 150% / an.
A ce rythme, 10 A ce rythme, 10 TbitTbit/s/s serait serait insuffisant en France dans insuffisant en France dans
(seulement ?) 9 ans !(seulement ?) 9 ans !
Alors avec 10 Tbit/s, on est capable de subvenir aux besoins de… 4 fois la planète !
Publicité parue dansLe Monde, oct. 2003
Mux – Demux optique
Liaison en boucle
Evolution du besoin
Optique intégrée
Optique intégrée
• Guide d’onde• Modulateur• Adressage• Lentille • Miroir• Système optique
Fabrication
Optique intégrée
Optique intégrée : guide d’onde
Guide d’onde enterré / Guide d’onde UHC (Ultra High Confinement)
Optique intégrée : guide d’onde
Modulation
Modulation d’amplitude Modulation de fréquence
Modulation
Modulation de phase Modulation de polarisation
Démodulation
Modulateur optique
32 22
L n r VLnd
π Δ πΔϕ = =
λ λ
n = indice de réfractionr = coefficient électrooptiqueV = tension appliquéeL = Longueur d’interactiond = distance entre électrode
Modulateur optique
Adressage optique
Modulateur acousto-optique
Coupleur optique
Micro miroir
Lentille de Fresnel
Micro lentille
Micro lentille
Diamètre = 180 µm ; focale = 500 µm
Couplage fibre optique
Analyseur de spectre 50 GHz
Micro lentille à rayons X
Micro interféromètre
Macro Interféromètre
Photonic Band gap
Photonic Band Gap
Photonic Band Gap
Fibre optique à Photonic Band Gap
Lumière lente
Vitesse de la lumière = 60 km/h
Indice négatif
Indice négatif
Indice négatif
