De O à L : l'évolution des bandes de longueurs d'onde optiques

Dans les systèmes de communication par fibre optique, plusieurs bandes de transmission ont été définies et normalisées, de la bande O originale à la bande U/XL. Les bandes E et U/XL ont généralement été évitées en raison de leurs zones de perte de transmission élevées. La bande E représente la zone de pic de transmission de l'eau, tandis que la bande U/XL se situe à l'extrémité de la fenêtre de transmission du verre de silice.

La fibre optique interurbaine et en anneau métropolitain transporte déjà des signaux sur plusieurs longueurs d'onde pour augmenter la bande passante. Les fibres optiques entrant dans les foyers feront bientôt de même. Plusieurs types de systèmes de télécommunications optiques ont été développés, certains basés sur le multiplexage temporel (TDM) et d'autres sur le multiplexage en longueur d'onde (WDM) , soit le multiplexage dense en longueur d'onde (DWDM) soit le multiplexage grossier en longueur d'onde (CWDM). Cet article illustre l'évolution des bandes de longueurs d'onde optiques en décrivant principalement ces trois systèmes hautes performances.

Multiplexage par répartition en longueur d'onde dense

Les systèmes DWDM ont été développés pour répondre aux besoins croissants en bande passante des réseaux optiques fédérateurs. L'espacement étroit (généralement 0,2 nm) entre les bandes de longueurs d'onde augmente le nombre de longueurs d'onde et permet des débits de plusieurs térabits par seconde (Tbps) sur une seule fibre.

Ces systèmes ont d'abord été développés pour les longueurs d'onde de la lumière laser en bande C, puis en bande L, exploitant les longueurs d'onde présentant les taux d'atténuation les plus faibles dans la fibre de verre, ainsi que la possibilité d'amplification optique. Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA, fonctionnant à ces longueurs d'onde) constituent une technologie clé pour ces systèmes. Les systèmes WDM utilisent plusieurs longueurs d'onde simultanément, ce qui peut entraîner une atténuation importante. C'est pourquoi la technologie d'amplification optique a été introduite. L'amplification Raman et les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium sont deux types courants utilisés dans les systèmes WDM.

Afin de répondre à la demande de bande passante illimitée, on pensait que le DWDM devrait être étendu à davantage de bandes. À l'avenir, cependant, la bande L s'avérera également utile. Les EDFA étant moins efficaces dans cette bande, l'utilisation de la technologie d'amplification Raman sera réorientée, avec des longueurs d'onde de pompage proches de 1 485 nm.

Multiplexage par répartition en ondes grossières

Le CWDM est la version économique du WDM. Généralement, ces systèmes ne sont pas amplifiés et ont donc une portée limitée. Ils utilisent généralement des sources lumineuses moins coûteuses, non stabilisées en température. Des écarts plus importants entre les longueurs d'onde sont nécessaires, généralement de 20 nm. Bien entendu, cela réduit le nombre de longueurs d'onde utilisables et, par conséquent, la bande passante totale disponible.

Les systèmes actuels utilisent les bandes S, C et L, car ces bandes se situent dans la région naturelle des faibles pertes optiques dans la fibre de verre. Bien qu'une extension dans les bandes O et E (1 310 nm à 1 450 nm) soit possible, la portée du système (la distance que la lumière peut parcourir dans la fibre tout en fournissant un bon signal sans amplification) souffrira des pertes induites par l'utilisation de la région de 1 310 nm dans les fibres modernes.

Multiplexage par répartition dans le temps

Les systèmes TDM utilisent une ou deux bandes de longueurs d'onde (une bande étant allouée à chaque direction). Les solutions TDM sont actuellement sous le feu des projecteurs avec le déploiement des technologies de fibre optique jusqu'au domicile (FTTH). L'EPON et le GPON sont tous deux des systèmes TDM. L'allocation standard de bande passante pour le GPON nécessite entre 1 260 et 1 360 nm en amont, 1 440 à 1 500 nm en aval et 1 550 à 1 560 nm pour la vidéo par câble.

Pour répondre à la demande croissante en bande passante, ces systèmes devront être modernisés. Certains prévoient que TDM et CWDM (voire DWDM) devront coexister sur les mêmes fibres réseau installées. Pour y parvenir, des travaux sont en cours au sein des organismes de normalisation afin de définir des filtres bloquant les longueurs d'onde non GPON pour les clients déjà installés. Cela nécessitera que la partie CWDM utilise des bandes de longueurs d'onde éloignées de celles réservées au GPON. Par conséquent, elle devra utiliser la bande L ou les bandes C et L, à condition que la vidéo ne soit pas utilisée.

Conclusion

Dans chaque cas, des performances suffisantes ont été démontrées pour garantir des performances élevées aux systèmes actuels et futurs. Cet article montre que la bande O d'origine ne répond plus au développement rapide du haut débit. L'évolution des bandes de longueurs d'onde optiques implique un besoin croissant de bandes. À l'avenir, avec la croissance des applications FTTH, il ne fait aucun doute que les bandes C et L joueront un rôle de plus en plus important dans les systèmes de transmission optique.