{"id":7217,"date":"2019-04-11T14:18:00","date_gmt":"2019-04-11T12:18:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cailabs.com\/blog\/"},"modified":"2024-07-10T16:15:08","modified_gmt":"2024-07-10T14:15:08","slug":"en-quoi-la-dispersion-modale-limite-t-elle-les-debits-transmis-sur-fibre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cailabs.com\/fr\/blog\/reseaux-fibres\/en-quoi-la-dispersion-modale-limite-t-elle-les-debits-transmis-sur-fibre\/","title":{"rendered":"En quoi la dispersion modale limite-t-elle les d\u00e9bits transmis sur fibre ?"},"content":{"rendered":"\n

La fibre optique est un moyen de transport d\u2019information tr\u00e8s employ\u00e9 de par son faible encombrement, ses faibles pertes lin\u00e9iques, son insensibilit\u00e9 aux perturbations \u00e9lectromagn\u00e9tiques, etc. Cependant, la fibre pr\u00e9sente des limitations de performances intrins\u00e8ques, inh\u00e9rentes \u00e0 ses propri\u00e9t\u00e9s physiques.<\/p>\n\n\n\n

En particulier, pour les fibres optiques multimodes install\u00e9es d\u00e8s les ann\u00e9es 1980-90, comme les fibres OM1 (62,5\/125 \u00b5m) et OM2 (50\/125 \u00b5m), la transmission \u00e0 haut d\u00e9bit se trouve limit\u00e9e \u00e0 cause de la dispersion modale.<\/p>\n\n\n\n

Entrons dans des explications un peu plus d\u00e9taill\u00e9es. Prenez 2 minutes pour d\u00e9couvrir en vid\u00e9o ce ph\u00e9nom\u00e8ne de dispersion modale :<\/p>\n\n\n\n

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Une fibre multimode standard avec un profil \u00e0 gradient d\u2019indice, type OM1-2-3-4-5, pr\u00e9sente des modes polaris\u00e9s lin\u00e9airement nomm\u00e9s LP avec des constantes de propagation d\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9es LPi,j. Les modes d\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9s se couplent de mani\u00e8re tr\u00e8s forte au sein de leur groupe de modes. A l\u2019inverse, des modes issus de groupes de modes diff\u00e9rents sont plus isol\u00e9s et peuvent donc \u00eatre consid\u00e9r\u00e9s comme des canaux de transmission ind\u00e9pendants au sein de la m\u00eame fibre optique.<\/p>\n\n\n\n

Typiquement une fibre multimode classique peut supporter des dizaines de modes, divis\u00e9s en quelques groupes de modes. Ci-dessous quelques exemples de profils d\u2019intensit\u00e9 de modes d\u2019une fibre optique multimode.<\/p>\n\n\n\n

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Profils d\u2019intensit\u00e9 de modes d\u2019une fibre optique multimode<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

La dispersion modale est un m\u00e9canisme de distorsion se produisant dans les fibres multimodes. Du fait de la diff\u00e9rence de vitesse de modes, le signal est \u00e9tal\u00e9 voire d\u00e9form\u00e9 dans le temps au cours de la propagation dans la fibre.<\/p>\n\n\n\n

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Impact de la dispersion modale sur le signal<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n

Revenons aux propri\u00e9t\u00e9s physiques des fibres multimodes pour analyser ce ph\u00e9nom\u00e8ne plus en d\u00e9tails. Lorsque la lumi\u00e8re issue du transceiver entre dans la fibre multimode, elle se \u00ab s\u00e9pare \u00bb en diff\u00e9rents rayons appel\u00e9s \u00ab modes \u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Les rayons lumineux issus de la source entrent dans le c\u0153ur de la fibre avec des angles diff\u00e9rents par rapport \u00e0 l\u2019axe de la fibre optique. Les rayons qui entrent avec un angle plus faible vont voyager dans la fibre via un chemin plus direct par rapport aux rayons qui entrent avec un angle plus fort, qui eux vont se r\u00e9fl\u00e9chir de nombreuses fois de plus lors de la propagation.<\/p>\n\n\n\n

Chaque mode va donc voyager le long d\u2019un chemin optique diff\u00e9rent au sein de la fibre optique. Il en r\u00e9sulte donc des temps d\u2019arriv\u00e9e en bout de fibre diff\u00e9rents selon les modes. On parle alors de DMD, pour Differential Mode Delay.<\/p>\n\n\n\n

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Principe de propagation multimode<\/em>
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L\u2019arriv\u00e9e non simultan\u00e9e des diff\u00e9rentes composantes du signal va d\u00e9former la forme du signal initialement envoy\u00e9 : \u00e0 cause de la DMD, une impulsion \u00e0 l\u2019\u00e9mission peut s\u2019\u00e9taler durant la propagation dans la fibre multimode, voire m\u00eame dans les cas extr\u00eames se s\u00e9parer en deux impulsions ind\u00e9pendantes.<\/p>\n\n\n\n

Cela entra\u00eene des interf\u00e9rences inter-symboles et l\u2019impossibilit\u00e9 de r\u00e9cup\u00e9rer les donn\u00e9es transmises de mani\u00e8re fiable. Cette d\u00e9gradation est d\u2019autant plus importante que le d\u00e9bit transport\u00e9 est grand, c\u2019est-\u00e0-dire que les impulsions lumineuses sont courtes et rapproch\u00e9es (typiquement 100 ps entre chaque impulsion \u00e0 10 Gb\/s).<\/p>\n\n\n\n

Pour r\u00e9sumer, la DMD d\u00e9grade la largeur de la bande passante modale de la fibre optique, ce qui provoque une diminution de la distance atteignable, \u00e0 un d\u00e9bit donn\u00e9, support\u00e9e de mani\u00e8re fiable entre \u00e9metteur et r\u00e9cepteur.<\/p>\n\n\n\n

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Impact de la dispersion modale sur la qualit\u00e9 de transmission selon le d\u00e9bit<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n

Le profil d\u2019indice de r\u00e9fraction de la fibre influence profond\u00e9ment les vitesses des diff\u00e9rents modes de propagation qui entra\u00eenent de la dispersion modale. C\u2019est pourquoi il existe diff\u00e9rentes g\u00e9n\u00e9rations de fibres multimodes \u00e0 gradient d\u2019indice (OMx, x=1, 2, 3, 4 ou 5), diminuant ainsi les diff\u00e9rences de temps de groupes entre modes selon le type de fibre.<\/p>\n\n\n\n

Remarque<\/strong> : Il est int\u00e9ressant de noter qu\u2019en parvenant \u00e0 conf\u00e9rer \u00e0 la fibre des dimensions transverses suffisamment petites pour que celle-ci ne permette la propagation que d\u2019un seul mode, des conditions optimales de dispersion sont alors obtenues pour minimiser l\u2019\u00e9talement dans le temps du signal lumineux au cours de la propagation. On parle alors de fibre monomode.<\/p>\n\n\n\n

Ces diff\u00e9rentes g\u00e9n\u00e9rations de fibres multimodes pr\u00e9sentent donc des bandes passantes diff\u00e9rentes. En fonction de la g\u00e9n\u00e9ration de fibre, les distances atteignables pour un d\u00e9bit donn\u00e9 ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9sum\u00e9es dans\u00a0l\u2019article\u00a0Votre infrastructure de c\u00e2blage limite-t-elle votre productivit\u00e9\u00a0?<\/a><\/p>\n\n\n\n

Il existe toutefois aujourd\u2019hui une solution innovante qui permet de conserver son infrastructure de c\u00e2blage multimode existante et de r\u00e9pondre \u00e0 la demande croissante de bande passante sur son r\u00e9seau. Cette solution passive permet d\u2019augmenter la bande passante des fibres optiques multimodes en levant le verrou li\u00e9 \u00e0 la dispersion modale.<\/p>\n\n\n\n

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Par K\u00e9vin Lengl\u00e9<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ing\u00e9nieur de l\u2019\u00c9cole Nationale Sup\u00e9rieure des Sciences Appliqu\u00e9es et de Technologie et docteur en physique, K\u00e9vin Lengl\u00e9 a travaill\u00e9 comme chercheur au CNRS et chez un \u00e9quipementier t\u00e9l\u00e9coms. Responsable d\u2019une ligne de produit au sein de la soci\u00e9t\u00e9 rennaise Cailabs depuis 2015, il apporte son expertise en optique et en t\u00e9l\u00e9communications au d\u00e9veloppement et \u00e0 la commercialisation des solutions optiques innovantes permettant d\u2019exploiter pleinement les potentiels des fibres optiques multimodes.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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