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Depuis quelques années les fibres optiques « multimodes » sont au cœur d’un regain d’intérêt pour les chercheurs et pour l’industrie. En effet, les fibres « monomodes », dans lesquelles la lumière ne peut suivre qu’une seule trajectoire semblent avoir atteint un plateau de performance.
Pour étudier les fibres optiques multimodes (MMF), des chercheurs de l’Institut Langevin (ESPCI Paris – PSL, CNRS) et de l’Université Hébraïque de Jérusalem ont mis au point une méthode pour caractériser rapidement les propriétés de ces fibres, qui évoluent au cours du temps. Avec cette technique l’équipe a également mis en lumière des modes insensibles aux perturbations externes, qui étaient jusqu’ici un des principaux freins à l’utilisation des MMF.
Leurs travaux sont publiés dans la revue Physical Review X.
Les fibres optiques sont partout ! En télécommunication, en imagerie médicale… Elles constituent un réseau dense, composé essentiellement de fibres monomodes, c’est à dire dans lesquelles une seule information circule. Problème : on arrive quasiment à saturation des fibres, en terme de quantité d’information transmise, mais aussi en terme d’infrastructure. Comment alors multiplier les débits sans multiplier les coûts de production ? La solution réside peut-être dans les fibres multimodes. Celles-ci ont été largement utilisées dans les années 70-80. Cependant, leur utilisation était incompatible avec les grandes distances, les signaux étant déformés et mélangés par la propagation, avec une forte sensibilité aux perturbations extérieures. Elles ont ensuite été remplacées par les fibres monomodes.
Pour caractériser une fibre optique, les chercheurs se sont intéressés à la détermination de sa matrice de transmission : l’opérateur qui détermine l’impact de la fibre entre l’entrée et la sortie pour reconstruire le signal original. Jusqu’à présent, connaître cette matrice était un réel défi technique : alignement complexe, pas d’automatisation, fluctuations rapides.
Pourtant l’équipe de l’Institut Langevin est parvenue à surmonter cet obstacle, comme l’explique Sébastien Popoff, chargé de recherche CNRS co-auteur de l’étude :
Notre méthode permet de connaître cette matrice de transmission en 1 minute environ, et elle est automatique, sans problématique d’alignement.
Les chercheurs ont ainsi mesuré plusieurs matrices pour différentes déformations des fibres (analogues à celles provoquées par le passage d’un camion par exemple).
Cette étude leur a permis de mettre en évidence des canaux de transmission de l’information dans ces MMF très peu sensibles à la déformation, soit une piste prometteuse pour multiplier les débits de données à moindre coût.
L’avenir des fibres optiques réside donc probablement dans les fibres multimodes. Gain de place, gain en coût de fabrication et gain en performances, les MMF sont peut-être l’avenir du domaine.
Publication associée :
Learning and Avoiding Disorder in Multimode Fibers
Maxime W. Matthès, Yaron Bromberg, Julien de Rosny, and Sébastien M. Popoff
Phys. Rev. X 11, 021060 (2021) – Published 21 June 2021
DOI :https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021060
Contact auteur : sebastien.popoff@espci.psl.eu