À la vitesse de la lumière

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avril 2010
Banc de mesure d’amplificateur optique. Avec la juxtaposition de plusieurs canaux sur une même fibre, l’amplification a révolutionné le domaine des télécommunications.
© CNRS Photothèque - Jean-Louis Auguste

Lasers et fibres optiques règnent au cœur des réseaux de télécommunications. Ils arrivent à la porte de nos maisons.

Quoi de plus banal aujourd’hui qu’une conversation téléphonique entre deux interlocuteurs distants de quelques centaines de kilomètres. Pourtant, à y regarder de plus près, le chemin emprunté par cette conversation a de quoi donner le tournis. La voix est numérisée, véhiculée sous forme d’impulsions électriques, transformée en ondes lumineuses, transportée avec des milliers d’autres informations de toutes natures, le tout circulant à une vitesse vertigineuse dans une fibre optique de l’épaisseur d’un cheveu, avant de subir toutes les opérations inverses à l’approche de la destination. Un parcours fantastique qui, soit dit en passant, ne perturbe en rien le papotage de nos deux interlocuteurs.

5 000 milliards d’informations par seconde

Ce miracle du transport numérique de l’information, on le doit en particulier aux lasers et aux fibres optiques qui équipent le cœur des réseaux. « Depuis le début des années 90, explique Michel Joindot, chercheur à l’Enssat à Lannion(1), l’optique est devenue quasiment la seule technique utilisée dans les télécommunications interurbaines, les fameuses autoroutes de l’information. Dès cette époque, on atteignait un débit de 2,5 gigabits par seconde sur une fibre. Les faisceaux hertziens et les câbles coaxiaux n’étaient plus capables de rivaliser. »

Depuis, les besoins en communication n’ont cessé de croître, et avec eux la vitesse des cœurs de réseaux. De nouvelles techniques ont révolutionné le domaine, dont l’amplificateur optique, capable de régénérer un signal affaibli par la distance, et le multiplexage en longueur d’onde (WDM), qui permet de juxtaposer plusieurs canaux sur une même fibre. « Aujourd’hui, poursuit Michel Joindot, on utilise couramment 80 canaux à 10 gigabits/s, soit 800gigabits/s dans une seule fibre optique. Demain, et c’est notamment ce à quoi travaille notre laboratoire, on atteindra 100 gigabits/s et plus par canal, pour un débit total de 5 terabits/s. » Arrêtons-nous sur ce dernier chiffre : 5 terabits/s signifie 5000 milliards d’informations binaires par seconde, soit l’équivalent de 80 millions de conversations téléphoniques simultanées sur une seule fibre !

Un autre domaine a le vent en poupe : le raccordement en fibre optique au pied de l’immeuble, voire jusqu’à la maison. « Pour les réseaux d’accès, précise Pascal Besnard, lui aussi chercheur à l’Enssat dans le même laboratoire, il n’est pas question de vitesse mais de déploiement de masse. On cherche à développer des composants à bas coûts. Le laser idéal sera fiable, compact, fonctionnera à température ambiante et ne coûtera que quelques centimes d’euro. Le problème n’est pas simple. Les solutions font appel à des concepts physiques complexes, tels que les lasers à îlots quantiques qui utilisent des grains de matière ne contenant que quelques atomes. »

Toujours plus de débit

Pascal Besnard voit également poindre une autre préoccupation : « Chacun de nous consomme de plus en plus d’Internet, chacun veut toujours plus de débit. Mais tout ça coûte en énergie. Pour compenser, il nous faut mettre au point les systèmes optiques les plus économes en énergie, donc les plus efficaces. C’est une nouvelle direction de recherche, un point essentiel pour les deux décennies à venir. »

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Roland le Bouëdec

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