Développement de la technologie radio sur fibre optique multimodale
Fibres optiques multimodales

Les fibres optiques multimodales (FOM) utilisables pour des applications multiservices présentent d'importantes potentialités au sein de réseaux locaux (entreprise, maison particulière...). La majorité des réseaux locaux intrabâtiments est basée sur l'utilisation de la fibre optique multimodale en verre pour des applications numériques haut débit (10 Gbps) couvrant des distances avoisinant les quelques centaines de mètres (< 300 m). De plus, la demande en terme de bande passante de transmission au sein d'un réseau local s'accroît continuellement, majoritairement à cause de l'explosion générée par l'échange de flux de données numériques de capacité importante (musique, vidéo, fichier de données) et du débit de transmission en perpétuelle augmentation. Le déploiement du concept « multiple play » au travers du « Fiber To The Home (FTTH) » (données, téléphonie, TV, vidéo à la demande...) proposé par la majorité des fournisseurs d'accès internet démontre la nécessité de disposer de milieux de propagation adéquats, c'est-à-dire capable de répondre aux besoins en terme de bande passante et en terme de multiservices.

Les fibres multimodales en verre et en plastique semblent répondre à ces différents besoins car, d'une part, elles présentent des capacités intéressantes en bande passante et ce, à plusieurs longueurs d'onde compatibles avec les composants de télécommunication optiques (passifs ou actifs) disponibles sur l'étagère. D'autre part, elles sont plus facilement manipulables et la connectique est moins critique que pour les fibres optiques monomodes, dont le champ d'application est plutôt dédié aux transmissions longues distances qu'aux communications intra-bâtiments. La grande souplesse de manipulation de ces fibres multimodales en fait un candidat idéal au développement du concept « Do It Yourself (DIY) » où chaque abonné FTTH aurait la possibilité de réaliser son propre réseau fibré.

Les différents procédés de fabrication de ces fibres optiques multimodales en verre et plastique seront présentés et tout particulièrement les performances obtenues en termes d'affaiblissement linéique et de bande passe optique. En effet, de nouvelles fibres optiques multimodales en verre à bande passante optimisée ont été créées par plusieurs fabricants dans le but de répondre à la demande générée par la transmission de signaux numériques à haut débit (10 Gbps) sur des distances inférieures au kilomètre. Des produits bande passante – longueur de transmission (Bandwidth Length product ; BL) supérieurs à 6 GHz.km ont été obtenus sur ces FOM en verre et les procédés de fabrication sont maintenant connus et maîtrisés pour obtenir des verres de grande pureté et présentant des profils d'indice de réfraction optimisés. Ces FOM présentent un bon compromis entre les coûts de fabrication et les performances obtenues. Néanmoins, une nouvelle génération de FOM en plastique est née dans le but de réduire de manière conséquente les coûts de connectique de réseaux fibrés. Elles utilisent des matériaux plus flexibles et moins cassants que le verre au détriment d'une moins grande pureté. Le Plexiglas PMMA (PolyMethylMethAcrylate) et le fluoro-polymère CYTOP^TM (CYclic Transparent Optical Polymer) sont les matériaux les plus communément utilisés dans la communauté des FOM en plastique. Des FOM en plastique sont disponibles chez deux fabricants. Ces FOM possèdent des propriétés remarquables en bande passante mais leur fort affaiblissement linéique (quelques dizaines de dB/km) les confine à des applications domestiques (type maisons particulières ou bureaux de grandes entreprises) où leur grande faculté de manipulation renforcerait le concept DIY sur des distances de l'ordre de la centaine de mètres. Ces FOM en verre ou en plastique sont majoritairement utilisées pour des applications dans le domaine des transmissions numériques. Nous démontrerons dans cet article qu'elles peuvent rendre bon nombre de services dans le cadre de déploiement de systèmes mixtes fibre/radio.

La notion de système mixte fibre/radio est née de la rencontre entre les domaines de l'optique fibrée et des radiofréquences. La niche que représentent les systèmes de transmissions fibre/radio à base de FOM permet en outre d'améliorer la couverture radio de signaux sans fils (mobiles GSM, UMTS ; réseaux Wifi, Bluetooth ; déploiement de réseaux personnels Ultra-Large Bande...) à l'intérieur de bâtiments. Elle présente par ailleurs les potentialités nécessaires pour assurer la couverture de signaux radiofréquences au sein de zones d'ombre occultant leur bonne propagation. Au sein d'un système de transmission mixte fibre/radio pour une application intra-bâtiment, le signal radiofréquence se propage d'un terminal central vers une multitude de points d'accès optiquement distribués. Nous présenterons dans cet article les différentes topologies existantes pour déployer ce type de systèmes pour des applications commerciales et militaires.

Cet article tentera de couvrir plusieurs champs d'applications des fibres optiques multimodales principalement à gradient d'indice. Après une description des principales fibres optiques multimodales en verre et en plastique disponibles sur le marché des télécommunications, nous focaliserons sur des applications ayant trait tout d'abord au domaine des communications optiques numériques pour ensuite présenter une synthèse non exhaustive des systèmes de transmission mixtes fibre/radio répondant à la demande industrielle. Un état de l'art des travaux de recherche au travers de la communauté scientifique propre à ces systèmes de transmission sera par ailleurs effectué, synthèse couvrant des applications du domaine micro-ondes jusqu'aux gammes millimétriques.