INTRODUCTION Historique Si les premières expériences de transmission optique d’informations datent de la fin du XIXe siècle, il a fallu attendre de savoir diriger ou guider correctement la lumière pour envisager son application aux télécommunications. L’apparition des lasers, vers 1960, a donné lieu à des expériences de transmission à travers l’atmosphère. Mais les instabilités de propagation (dues en particulier aux variations d’indice de l’air) ont fait abandonner cette solution, réservée depuis aux communications à courtes distances (télécommande infrarouge, communications « indoor », liaisons laser infrarouge entre deux bâtiments), même si on l’envisage à nouveau pour les liaisons directes entre satellites. De leur côté, les fibres optiques, minces cheveux de verre très transparents qui utilisent le principe, connu depuis fort longtemps, des fontaines lumineuses, faisaient l’objet d’applications décoratives, puis plus utilitaires (éclairage, endoscopie, mesures optiques à distance). Leur application au domaine des télécommunications, envisagé par les théoriciens (Charles Kao) dès 1966, a été rendue possible dans les années 1970 grâce aux progrès dans la technologie de fabrication des fibres optiques de silice, permettant une très faible atténuation et une résistance mécanique suffisante. Il est également dû à la maîtrise des diodes laser à semi-conducteurs, qui allient les performances des lasers à la facilité d’emploi des composants électroniques, notamment grâce aux progrès des semi-conducteurs composés 3-5. La mise au point de câbles, connecteurs et composants passifs performants, et la mise à disposition de procédés industriels de raccordement, ont également été indispensables pour le développement des premières liaisons commerciales, vers 1980. 14 Télécoms sur fibres optiques Les années 1990 ont été marquées par la maîtrise de l’amplification optique puis du multiplexage en longueur d’onde, qui a permis une explosion des capacités répondant aux besoins de la croissance de l’internet. La révolution suivante devrait être celle des réseaux tout optiques, inaugurée par l’apparition des premiers commutateurs entièrement optiques en l’an 2000 ; il s’agissait cependant de prototypes et ce concept reste à préciser, notamment par la standardisation des protocoles. Avec environ 100 millions de kilomètres fabriqués par an, et malgré les fluctuations de l’activité industrielle de ce secteur qui connaît un caractère cyclique marqué, les fibres optiques sont désormais une technologie à maturité, qui diffuse dans des domaines d’application de plus en plus vastes. Avantages des fibres optiques Performances de transmission La très faible atténuation, la très grande bande passante, le multiplexage possible (en longueur d’onde) de nombreux signaux et de nombreux utilisateurs sur la même fibre, permettent des systèmes de portée (plus de 100 km entre l’émetteur et le récepteur) et de capacité (des débits de plusieurs Tbit/s sont possibles sur une même fibre) très supérieures à celles des câbles conducteurs ou de la radio. Cependant, selon l’utilisation envisagée, d’autres avantages peuvent être décisifs. Avantages de mise en œuvre Ce sont le faible poids, la très petite taille, la grande souplesse des fibres, appréciables aussi bien en télécommunications que pour le câblage en aéronautique, informatique, médecine, production industrielle, domotique, etc. L’avantage pratique le plus important reste souvent la sécurité électrique (isolation totale entre terminaux, utilisation possible en ambiance explosive, sous fortes tensions, en applications médicales) et électromagnétique (la fibre n’est pas sensible aux parasites et n’en crée pas elle-même). Inversement, les puissances optiques utilisées sont faibles et non dangereuses. On peut y ajouter une inviolabilité (presque) totale : il n’est pas possible d’écouter le signal sur une fibre optique sans être repérable. Introduction 15 Avantage économique Contrairement à l’idée longtemps répandue, le coût global d’un système sur fibres optiques (prenant en compte son installation et les équipements annexes nécessaires) est, dans de nombreux cas, inférieur à celui d’un système sur câbles conducteurs (en particulier depuis la hausse récente du prix du cuivre), cependant que sa mise en œuvre, notamment aux niveaux des raccordements, est devenue beaucoup plus facile et moins coûteuse que dans les premières applications. Domaines d’utilisation Le principal est bien entendu celui des télécommunications, mais les fibres optiques débordent largement ce secteur et connaissent un grand nombre d’applications industrielles. Télécommunications Les deux premiers grands domaines d’utilisation, liés aux besoins des réseaux, ont été les liaisons urbaines, de capacités considérables et fonctionnant sans amplification intermédiaire ni téléalimentation, et les liaisons sous-marines telles que les liaisons transocéaniques, ou les liaisons côtières sans répéteurs (qui dépassent 200 km, et plus de 300 avec l’amplification optique dans les terminaux). Ensuite les liaisons terrestres régionales, nationales et internationales ont connu un très fort développement, stimulé par l’arrivée de nouveaux opérateurs. Elles constituent l’infrastructure des réseaux ATM. Dès le début des fibres optiques, de nombreuses expériences ont été menées dans le domaine des réseaux d’accès des abonnés aux vidéocommunications et services large bande. L’accès direct par fibres optiques ou FTTH (Fiber to the home) ne s’est pas répandu au rythme prévu dans les années 1980 à cause des contraintes économiques et de l’augmentation des débits possibles sur les paires torsadées (permis par l’ADSL), et ont surtout développé des solutions intermédiaires où la fibre est relayée, pour la partie terminale, par des câbles existants ou par liaison radio. Mais le besoin de débits d’accès de plus en plus élevés a relancé depuis quelques années ce marché, ce mouvement qui a débuté au Japon et en Suède s’étend et représente maintenant une part importante de l’activité des industriels, des opérateurs et des autorités de régulation.