Technique de multiplexage de transmission par fibre optique

Multiplexage des  supports de communication par fibre optique  . La technique de multiplexage des communications par fibre optique se divise principalement en trois catégories : le multiplexage optique, le multiplexage du signal optique et le multiplexage de sous-porteuses (SCM). Le multiplexage des ondes optiques comprend le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) et le multiplexage par répartition spatiale (SDM). Le multiplexage du signal optique comprend le multiplexage temporel (TDM) et le multiplexage par répartition en fréquence (FDM).

1. Multiplexage par répartition en longueur d'onde des ondes optiques

À l'émission, le multiplexeur optique converge vers deux ou plusieurs longueurs d'onde différentes du signal porteur optique et les couple à la même fibre optique pour la transmission.  À la réception, le séparateur optique  sépare les différentes longueurs d'onde des porteuses optiques, puis le récepteur optique effectue un traitement supplémentaire afin de restaurer le signal d'origine. Il s'agit du multiplexage par répartition en longueur d'onde. Convient aux systèmes multimodes et monomodes, aux transmissions unidirectionnelles et bidirectionnelles, ainsi qu'aux transmissions en boucle assignée. La longueur d'onde de fonctionnement est comprise entre 0,8 μm et 1,7 μm, et les fenêtres de faible dispersion permettent une faible atténuation de la fibre optique. Le multiplexeur nécessite une faible perte d'insertion (1,0-2,5 dB), une bande passante suffisante et une bonne isolation.  La technologie WDM  permet une augmentation exponentielle des capacités de communication des systèmes de communication par fibre optique. Utilisé pour un ensemble d'  amplificateurs optiques  le long des systèmes de câbles à fibres optiques longue distance et sous-marins.

2. Le multiplexage spatial

Il s'agit de deux aspects : premièrement, la combinaison de fibres optiques multiplexées en faisceaux : deux faisceaux sont divisés dans l'espace pour une communication multidimensionnelle dans une fibre optique. La modulation et la démodulation multidimensionnelles du degré de cohérence permettent de réaliser une communication par multiplexage spatial. Le multiplexage spatial des faisceaux d'images est une technique particulière. Grâce à ce multiplexage, la vitesse de transmission des images sera considérablement améliorée. La technologie de transmission d'images par fibre optique multicœur, capable de transmettre des centaines de milliers de pixels, est désormais mature, et ses caractéristiques de rétention des couleurs et de translucidité sont excellentes.

3. Multiplexage par répartition en fréquence optique

Le multiplexage par répartition en fréquence et le multiplexage par répartition en longueur d'onde sont, par essence, identiques. Si la porteuse optique d'une même fibre transmet peu de signaux de grande taille et que l'
espacement est plus important, on parle de WDM : l'intervalle de longueur d'onde est plus petit et, si la porteuse optique est plus dense, on parle de multiplexage par répartition en fréquence. Le multiplexage par répartition en fréquence peut être multiplié par des dizaines, voire des centaines, pour améliorer la capacité de communication. Aux points de fréquence denses, il n'est pas nécessaire d'utiliser un multiplexeur ou un démultiplexeur optique conventionnels, mais plutôt un dispositif d'accord, un coupleur de puissance optique ou un filtre optique. À la réception, deux méthodes d'accord différentes permettent d'obtenir un multiplexage par répartition en fréquence dense : la détection hétérodyne cohérente de la communication par fibre optique et l'accord d'un oscillateur local laser ; la détection directe par une communication par fibre optique conventionnelle et un filtre à fibre accordable. Principalement utilisé dans les réseaux d'abonnés et les réseaux locaux à fibre optique, il est particulièrement adapté aux applications d'accès multiple par répartition en fréquence.

4. Multiplexage temporel optique

Le multiplexage temporel optique  (OTDM) est une méthode de communication numérique optique efficace. Le temps de communication est divisé en intervalles égaux, chaque intervalle
transmettant un canal fixe, chaque canal étant transmis selon une séquence temporelle définie. La synchronisation générale des trames et des bits est synchrone. Face aux limitations des débits numériques par les appareils électroniques et à la nécessité d'un accès rétroactif et à la difficulté d'exploitation du multiplexage temporel optique, les progrès ont été limités. Cependant, ces dernières années, plusieurs avancées technologiques majeures, telles que le multiplexage/démultiplexage temporel optique, la génération d'impulsions optiques ultracourtes à limite de transformation, les technologies d'extraction d'horloge tout optique, de régénération tout optique, de modulateur et de zoom optique, ainsi que les technologies de transmission optique linéaire et non linéaire, ont rendu possible la réalisation de systèmes complets de traitement de l'information optique.

5. Multiplexage de sous-porteuses

Le multiplexage par sous-porteuse  du signal à transmettre est d'abord utilisé pour moduler une onde radiofréquence, puis cette onde radiofréquence pour moduler la source d'émission. Après conversion photoélectrique à la réception, le signal RF est restauré, puis le signal d'origine est restauré via le détecteur RF. La transmission par fibre optique sous-porteuse passe par une double modulation et une double démodulation. Les deux porteuses sont des ondes optiques et des ondes radiofréquences (RF), également appelées sous-porteuses. Le système de transmission par multiplexage par sous-porteuse permet une transmission multicanal en augmentant la bande passante. La bande passante augmente avec la fréquence de l'onde porteuse et le nombre de canaux. Ses avantages sont la maturité de la technologie micro-ondes, la simplicité de mise en œuvre et la simplicité de ses dispositifs optiques.