Des fibres spéciales à la rescousse de l’Internet

Durant la dernière décennie, les flux vidéo et l’Internet des objets ont fait augmenter fortement les débits de transmission de données sur les réseaux de communication. Cette augmentation risque de surmener les réseaux existants, causant des pannes de plus en plus nombreuses. Mais ce n’est pas tout. En 2013, des experts du monde entier ont prédit un « capacity crunch » pour l’année 2023 : la limite physique des installations existantes, composées principalement de fibres monomodes vieilles d’une trentaine d’années, pourrait être atteinte, ce qui ralentira dangereusement la croissance de l’Internet.

Fibres multimodes et multicoeurs contre fibres monomodes

On privilégie les fibres monomodes classiques pour la transmission de données sur de longues distances afin d’éviter les conflits entre les différents modes (diaphonie). En effet, sur de longues distances, les différents modes échangent de l’énergie, ce qui entraîne un brouillage partiel des données transportées par chaque mode et complique, voire empêche, l’extraction de l’information à la sortie de la fibre. Autrefois, on croyait que la capacité maximale de la bande passante des fibres monomodes ne seraient jamais atteinte. Mais force est de constater que nous nous approchons de la saturation. Pour répondre à la demande, l’ajout de centaines de milliers de nouvelles fibres monomodes ne constitue pas une solution viable à moyen terme. L’industrie des télécommunications doit donc se tourner vers d’autres solutions.

Figure 1 Composantes d’une fibre optique monomode

Figure 2 Fibre optique multimode

Figure 3 Fibre optique multicoeurs

L’une des solutions envisagées est la conception de fibres faiblement multimodes (2 ou 3 modes seulement) qui fonctionneraient sur des distances aussi grandes qu’un kilomètre. Une autre solution étudiée en parallèle consiste à fabriquer une fibre multicoeur comportant plusieurs cœurs, chacun pouvant transmettre un ou plusieurs modes. Bora Ung, professeur au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS), depuis 2014, travaille à concevoir des fibres optiques spéciales pouvant guider plusieurs modes sans diaphonie et à faibles pertes. Il essaie de comprendre les mécanismes physiques en jeu et de développer des méthodes permettant d’employer ces fibres spéciales dans la pratique. Le but final est de surpasser le débit maximum théorique de la fibre classique monomode (100 térabit/seconde) tout en optimisant le coût et l’énergie requise par bit d’information transmis.

Des fibres optiques utilisées comme capteurs

Le professeur Ung s’intéresse aussi à l’utilisation de telles fibres spéciales en tant que support pour l’élaboration de capteurs à fibre optique. Les capteurs à fibre servent à mesurer plusieurs paramètres (qui influencent la propagation du signal lumineux) comme la pression mécanique, la température et l’humidité ambiante. En effet, ces paramètres ont une incidence sur l’interaction lumière-matière qui peut être mesurée par la quantité de lumière réfléchie ou absorbée dans la fibre. Ces capteurs peuvent être utilisés dans de nombreuses applications biomédicales, par exemple en tant que capteur de pression et de température intracrânienne, et dans des sondes d’aide au diagnostic de cellules cancéreuses.

Pour plus d’information

Le professeur Ung encourage les étudiant(e)s intéressé(e)s à ses projets de recherche de le contacter pour plus d’information.