Télécoms sur fibres optiques

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.

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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.

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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.