Fonctions tout-optiques dans les fibres faiblement multimodes – APOFIS

Notre société connait un bouleversement sans précédent en termes de dématérialisation et d’utilisation des réseaux de communication. L’augmentation des débits d’informations associée à la demande de bande-passante est exponentielle et largement soutenue par l’utilisation de nouvelles applications, les réseaux sociaux, la multiplication d’objets connectés, la 3, 4 & 5G etc… Or, la capacité des réseaux actuels, principalement construits sur une architecture monomode, se voit fondamentalement limitée par le théorème de Shannon. La problématique est donc de développer de nouvelles solutions afin d’accroître les débits d’informations dans les réseaux de fibres optiques pour ainsi éviter un « capacity crunch » dans les 10 ou 20 ans à venir. Par conséquent, pour faire face à cette demande sans cesse croissante de flux de donnés dans les réseaux de fibres optiques, une nouvelle technologie optique a été proposée il y a quelques années : le multiplexage spatial (SDM). Grâce à cette rupture technologique, l’information circule en parallèle via plusieurs chemins optiques. Plus précisément, chaque cœur d’une fibre multi-cœur ou chaque mode d’une fibre multimode représente un canal d’informations indépendant, ce qui permet en une seule fibre, de significativement surpasser la capacité traditionnelle des réseaux monomodes. C’est dans ce contexte que se situe le projet Apofis. En effet, des questions fondamentales se posent afin de transformer le SDM en solution technologique et commerciale viable. Par exemple, le traitement des données transmises par un lien multimode requiert la gestion d’un grand nombre de paramètres dont la complexité des algorithmes et la puissance de calcul nécessaire ne permet pas à l’heure actuelle son déploiement. En effet, la plupart des expériences réalisées en laboratoire se font avec un traitement à la réception dit « offline ». Le but du projet Apofis est donc d’apporter de nouvelles solutions de traitement du signal tout-optique basées sur des effets non-linéaires dans des fibres faiblement multimodes afin de relâcher ces contraintes. Ces fonctions tout-optiques permettront d’apporter des solutions alternatives à la technique de multiple-input multiple-output afin de gérer les effets de cross-talk ou tout du moins de relâcher les contraintes de calcul afin d’alléger le traitement du signal au récepteur. Plus précisément, grâce à une interaction non-linéaire contra-propagative de type mélange à quatre-ondes, le projet Apofis développera le concept de condensation multidimensionnel d’un signal multimode ouvrant la voie à plusieurs fonctions optiques : transmission sans cross-talk, conversion modale ou aiguilleur modal. D’autre part, à partir de mélanges paramétriques inter et intra modaux, Apofis développera de nouveaux amplificateurs pour les signaux multimodes. Ces amplificateurs représenteront une alternative aux amplificateurs Erbium et permettront une plus large bande d’amplification, apportant moins de bruit sur le signal et pouvant être utilisés à n’importe quelle longueur d’onde. Finalement, le projet Apofis démontrera un nouveau régime de transmission basé sur une propagation en parois de domaine. Ce régime de propagation basé sur un effet de modulation de phase croisée est extrêmement robuste vis-à-vis des dégradations induites par la dispersion chromatique et les effets non-linéaires. En conclusion, le projet Apofis a pour but de développer de nouvelles fonctions optiques multimodes pour permettre la migration des réseaux traditionnels monomodes vers le multiplexage spatial et ce pour éviter un inexorable « capacity-crunch ». De plus, au-delà du domaine des télécommunications, le développement d’outils multimodes et la compréhension des phénomènes physiques qui leurs sont associés peut avoir des répercussions dans bons nombres de domaines utilisant des fibres multimodes comme le développement de nouvelles sources lasers, capteurs multi-paramètres, la bio-photonique ou encore l’astrophotonique.