Pourquoi le MPLC est la technique de multiplexage de mode la plus avantageuse ?

Vos oreilles ont-elles déjà eu vent de cette nouvelle technique révolutionnaire permettant de coder l’information par le biais de formes lumineuses bien spécifiques notamment à l’intérieur d’une fibre optique ?  Voici de quoi y voir un peu plus clair sur l’univers du multiplexage spatial de mode…

Le multiplexage consiste à faire passer plusieurs informations à travers un seul support de transmission. Pour le multiplexage optique et le monde des télécoms, ce support est la fibre optique. 

Une technique de multiplexage célèbre et très utilisée aujourd’hui est le multiplexage en longueur d’onde qui consiste en la création de canaux d’informations par le biais de « couleurs » (longueurs d’ondes) différentes. Chaque longueur d’onde correspond alors à une voie d’information parallèle et indépendante.

Toutefois, il apparait nécessaire de trouver d’autres solutions pour augmenter le nombre de canaux d’information et pour permettre d’assouvir les besoins croissants en bande passante.

En effet, il paraît difficile aujourd’hui d’augmenter encore le nombre de canaux WDM car la limite de Shannon est quasiment atteinte dans les fibres monomodes, et démultiplier le nombre de fibres dans un câble n’est pas viable en terme opérationnel (maintenance en particulier).

La perspective d’un débit accru à l’intérieur d’une fibre optique sans avoir à en déployer de nouvelles est également un argument de poids pour le développement de certaines de ces techniques.

La technique du multiplexage spatial de mode ou SDM (Space Division Multiplexing) en est une. Elle consiste à utiliser les modes spatiaux de la lumière pour permettre un nouveau codage de l’information sur chacun d’entre eux tout en étant compatible avec les autres technologies de multiplexages ou de modulation de l’information.

A l’heure actuelle, le SDM n’est pas encore utilisé dans nos réseaux quotidiens mais il se place comme une innovation de rupture dans le domaine.

Derrière le terme multiplexage spatial de mode dans une fibre optique se cache différentes techniques et technologies regroupées en trois grandes familles : les technologies SDM par les fibres multi-cœurs (MCF), les technologies SDM par les fibres multimodes (MMF/FMF) et les technologies utilisant à la fois les multi-cœurs et les multimodes.

Dans le cadre de l’infographie suivante, nous nous intéresserons spécifiquement au composant multiplexeur pour le multiplexage spatial de mode dans les fibres multimodes (ou faiblement multimodes). En effet, pour cette catégorie, la technologie de fibre est mature (très proche voire identique au tirage de fibres actuelles), et les développements technologiques se concentrent aujourd’hui sur les composants d’interface avec le réseau fibré monomode. Inversement, pour les technologies par MCF, l’interface avec les fibres monomodes est plus mature mais la technologie de fibre reste à développer.

Les composants listés ont été comparés à l’aide de 4 critères importants :

• Leur nombre de modes soit le nombre potentiel de voies d’information indépendantes.
• Leur sélectivité modale (Crosstalk ou diaphonie) permettant d’évaluer l’indépendance de chacune des voies d’information, c’est-à-dire la capacité d’une information à rester uniquement dans sa voie propre.
• Leurs pertes optiques associées à leur intégration dans une architecture télécom.
• Leur capacité d’intégration et d’industrialisation.

Découvrez dès à présent les caractéristiques détaillées de notre solution PROTEUS, multiplexeur spatial robuste et versatile destiné au Space Division Multiplexing (SDM ou multiplexage spatial de mode). Avec ce produit, Cailabs est en capacité de multiplexer jusqu’à 45 modes dans les fibres standards OM2/3/4/5, très présentes dans les réseaux actuels.

Bibliographie :

1. Bin Huang, Juan Carlos Alvarado Zacarias, Huiyuan Liu, Nicolas K. Fontaine, Haoshuo Chen, Roland Ryf, Francesco Poletti, John R. Hayes, Jose Antonio-Loppez, Jian Zhao, Rodrigo Amezcua Correa, and Guifang Li, «Triple-clad photonic lanterns for mode scaling,» Opt. Express 26, 13390-13396 (2018)

2. Velázquez-Benítez, A.M., Antonio-López, J.E., Alvarado-Zacarías, J.C. et al. Scaling photonic lanterns for space-division multiplexing. Sci Rep 8, 8897 (2018). 

3. Koji Igarashi, Kyung Jun Park, Takahiro Tsuritani, Itsuro Morita, Byoung Yoon Kim, All-fiber-based selective mode multiplexer and demultiplexer for weakly-coupled mode-division multiplexed systems, Optics Communications, Volume 408, 2018, Pages 58-62, ISSN 0030-4018 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003040181730737X)

4. Philippe Genevaux. Le multiplexage de mode spatial pour augmenter le débit dans les fibres optiques. Optique [physics.optics]. Université Pierre et Marie Curie – Paris VI, 2016.

5. S. Bade et al., «Fabrication and Characterization of a Mode-selective 45-Mode Spatial Multiplexer based on Multi-Plane Light Conversion,» 2018 Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC), San Diego, CA, 2018, pp. 1-3.

Par Tangi Le Guennic

Ingénieur INSA spécialisé en science des matériaux et en optique, Tangi Le Guennic est chef de produits et projets à Cailabs. Il possède une solide expérience en R&D dans le développement de capteurs optiques pour les systèmes aéronautiques ainsi que dans la gestion de projets de vision industrielle. A Cailabs, Tangi travaille sur le développement et la commercialisation de solutions optiques innovantes pour les applications PROTEUS et Custom (défense, aéronautique, automobile, biomédical…).