Un article paru le 26 juin dans le magazine américain ‘Science’ décrit comment une équipe de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) vient de battre le record de distance de transmission par fibre optique sans répéteur.
Un an après avoir publié un article montrant la possibilité théorique de la méthode choisie, l’équipe réussit donc à prouver son application en pratique.
Pour transmettre des informations par fibre optique, un transmetteur convertit les données en signaux lumineux, généralement à l’aide de LED ou de diodes laser. Un récepteur optique convertit la lumière en électricité.
La distance de transmission est limitée par la distorsion et l’atténuation de la fibre.
Pour contourner ce problème on utilise soit des répéteurs optoélectroniques, environ tous les 20 km, soit des amplificateurs optiques. Dans le premier cas, il s’agit de convertir le signal lumineux en électricité, puis de le reconvertir en lumière après augmentation de l’intensité du signal. Comme les taux de transmission par fibre sont très élevés, et que le répéteur doit régénérer les signaux de jusqu’à 200 canaux, il s’agit de fait de superordinateurs très coûteux.
Si les amplificateurs optiques, qui amplifient le signal directement sans passer par une conversion en électricité, sont moins chers que les répéteurs optoélectroniques, ils n’en sont pas moins coûteux, car ils nécessitent des minéraux rares comme l’erbium.
Comme le dit Stojan Radic, qui dirige groupe de recherche en systèmes photonique de l’Institut Qualcomm de l’Université :
» Les systèmes modernes de fibre optique sont comme des sables mouvants. Avec les sables mouvants, plus on bouge, plus on disparaît vite. Avec la fibre optique, après un certain point, plus on ajoute de pouvoir au signal, plus on obtient des distorsions. »
Son groupe a donc approché le problème de manière radicalement différente.
Les problèmes de signaux parasites, la diaphonie, ne sont pas aléatoires, mais ils sont occasionnés par un phénomène physique appelé effet Kerr, et qui varie selon le carré de l’intensité du champ électrique variant à des fréquences optiques.
La découverte majeure consiste en la création de peignes de fréquence optique de telle manière qu’ils garantissent la prévisibilité de la distorsion de signal, ce qui la rend réversible à l’arrivée. Comme cette stratégie est indépendante de la puissance du signal, on peut la limiter fortement par rapport aux méthodes traditionnelles, et donc limiter massivement les niveaux de distorsion.
On pourrait comparer la technique au travail d’un chef d’orchestre, qui accorde tous les instruments sur le même ton avant le concert. Alors que traditionnellement les canaux des fibres optiques utilisent des fréquences différentes, les chercheurs ont utilisé leur peigne de fréquence pour synchroniser les différentes fréquences utilisées par les canaux. Cette préparation minimise la diaphonie et la rend réversible.
Au final, les chercheurs ont réussi à transmettre des informations par fibre optique sans répéteur sur une distance de 12 000 km, soit largement de quoi couvrir les communications intercontinentales.