La photonique

(suite)
par  J.-P. MON
Publication : mai 1978
Mise en ligne : 2 septembre 2008

Nous donnons ici la suite de l’article sur
la Photonique commencé dans le numéro 753 et que des raisons
d’actualité nous ont empêches de publier plus tôt.

LES GENERATEURS ET LES RECEPTEURS OPTIQUES

LES fibres optiques ne peuvent être utilisées
telles quelles pour transmettre les divers signaux électriques
que l’on rencontre dans le, domaine des télécommunications.
Il est donc nécessaire de disposer de composants permettant,
à une extrémité de la fibre, de transformer les
signaux électriques en signaux lumineux et inversement, à
l’autre extrémité de la fibre, de transformer des signaux
lumineux en signaux électriques. Ces composants, qui sont des
dispositifs solides, sont :
- pour l’émission de la lumière, les diodes électroluminescentes
(telles que celles qui permettent de visualiser les chiffres des calculatrices
de poche) et les diodes laser à l’arséniure de gallium
et d’aluminium dont la taille n’excède pas celle d’un grain de
sel ;
- pour la réception des impulsions de lumière, les photodétecteurs
à avalanche et les détecteurs P.I.N., qui sont des dispositifs
analogues aux cellules solaires et qui transforment la lumière
en courant électrique.
L’association de ces composants et de fibres optiques permet de constituer
des systèmes de transmission dans lesquels les photons (ou grains
de lumière) remplacent les électrons. Cette toute nouvelle
branche de la physique porte le nom de « photonique ».

LA PHOTONIQUE ET SES APPLICATIONS

LA photonique est appelée à supplanter
l’électronique dans un grand nombre d’applications :
- c’est ainsi qu’une émission de télévision peut
mitre acheminée à l’aide d’une seule fibre optique, ce
qui ouvre des possibilités innombrables tant pour le spectacle
que pour les affaires ;
- on peut envisager d’établir à l’intérieur des
grands ensembles ou des immeubles commerciaux des réseaux pratiquement
invisibles de fibres optiques permettant d’assurer divers services ;

- on peut connecter les diverses parties d’un ordinateur et ses périphériques
par l’intermédiaire de fibres optiques ; ...
C’est cependant dans le domaine du téléphone que l’on
doit s’attendre à trouver les premières applications importantes
de la photonique.
En effet, la plus grande partie du réseau d’inter-connexion par
câbles entre les centraux téléphoniques des grandes
villes est installée dans des canalisations souterraines dont
la construction devient de plus en plus coûteuse et pose de plus
en plus de problèmes à mesure que leur nombre s’accroît.
Le remplacement des câbles métalliques par des câbles
optiques, dont les dimensions sont beaucoup plus faibles et les capacités
de transmission beaucoup plus grandes, permet une utilisation plus efficace
des conduits souterrains déjà existants et retardera de
ce fait le creusement, toujours difficile dans les villes, de nouvelles
canalisations. Qui plus est, comme dans la plupart des villes les centraux
téléphoniques ne sont jamais distants de plus de sept
kilomètres, il ne sera plus nécessaire de construire des
stations intermédiaires d’amplification, ce qui va représenter
une source d’économie considérable.

LES REALISATIONS ACTUELLES

SI les premières expériences de transmissionpar
fibres optiques remontent à 1964, ce n’estque depuis trois ou
quatre ans que sont apparus sur le marché les composants permettantd’envisager
la réalisation et la mise au service dupublic de systèmes
de télécommunication parfibres optiques. Il y a actuellement
en fonctionnement aux Etats-Unis, en Europe et au Japon, unecentaine
de systèmes utilisant des fibres optiques.
Comme toujours en pareil cas, il est difficile de dire avec certitude
quelle a été la première réalisation commerciale.
Peut-être est-ce la liaison établie, il y a moins d’un
an, par la Compagnie Générale des Téléphones
de Californie entre deux de ses immeubles de Long Beach distants d’environ
9 kilomètres, ou celle mise en service sur une distance de deux
kilomètres et demi par la Compagnie des Téléphones
Bell entre deux centraux téléphoniques et un immeuble
commercial du centre de Chicago ?
Cette dernière réalisation est la concrétisation
des expériences menées l’an dernier conjointement par
les laboratoires de la Compagnie des Téléphones Bell et
de la Western Electric à Atlanta. Ces essais faisaient intervenir
deux câbles optiques de 640 mètres de long, installés
dans le réseau souterrain existant et comportant chacun 144 fibres
optiques assemblées par ruban de douze. chacune des fibres pouvant
transporter 44,7 millions de bits (*) par seconde, une paire de fibres
permet d’acheminer simultanément dans les deux seps de transmission
672 communications téléphoniques. Dans ce même dispositif
expérimental, un certain nombre de fibres avaient été
réunies de Tacon à constituer un réseau de communication
de 70 kilomètres de long comportant seulement onze régénérateurs
ou amplificateurs. On n’a Pratiquement décelé aucune erreur
de transmission pendant toute la durée de l’expérience.
Au mois d’octobre dernier, un câble du même type mais ne
comportant que huit fibres et ayant un diamètre hors tout de
onze millimètres a été mis en service commercial
entre deux centraux téléphoniques de Turin distants d’environ
quatre kilomètres. Toujours en Italie, des essais ont été
entrepris sur un câble de neuf kilomètres de long travaillant
sans régénérateurs et pouvant transmettre 140 millions
de bits par seconde et par fibre, soit l’équivalent avec huit
fibres de 8 000 voies téléphoniques dans les deux sens.
En Angleterre, une série d’essais de transmission de programmes
de télévision en couleur sur une boucle de 18 kilomètres
a été tentée avec succès par la B.B.C. en
collaboration avec la compagnie Standard Telephones and Cables.
Les équipements de la B.B.C., tant dans le domaine des audiofréquences
que dans celui des vidéofréquences, ont travaillé
à la vitesse de 140 mégabits par seconde.
En Belgique, un système de transmission par fibres optiques est
en cours d’installation le long d’une route sur une distance de 10 kilomètres,
entre Bruxelles et Vilvoorde. C’est la première liaison de ce
type installée en Belgique.
Pour l’instant, le câble optique a une capacité de 480
voies téléphoniques sur deux fibres de 0.1 mm de diamètre
 ; vers le milieu de 1979, d’autres unités de transmission seront
ajoutées et deux nouvelles fibres parmi les sept que comporte
le câble seront mises en service, ce qui portera la capacité
du câble à 1 920 voies.

ON peut espérer à brève échéance
réaliser quelques progrès dans la fabrication des fibres
optiques permettant de diminuer sensiblement les pertes de lumière
mais cela ne changera pas fondamentalement la technologie des systèmes
dont nous venons de donner un aperçu.
Par contre, les recherches en cours dans un certain nombre de laboratoires
universitaires ou industriels, sur l’optique intégrée
et le traitement des signaux lumineux à l’intérieur de
couches minces (que l’on peut considérer comme l’équivalent
ontique des circuits de la microélectropique) font prévoir
une véritable révolution dans la pourtant très
jeune photonique.
On peut en effet penser que ces nouveaux circuits optiques permettront
un jour de supprimer les conversions courant électrique - lumière
et lumière-courant électrique.
qui plus est, des recherches théoriques et expérimentales
viennent d’être entreprises sur la possibilité de commuter
(c’est-à-dire d’acheminer dans une direction ou une autre) directement
des impulsions de lumière. L’aboutissement de ces recherches
serait le remplacement des centraux téléphoniques (électromécaniques
ou électroniques) actuels par des centraux optiques, ce gui permettrait
de raccorder un plus grand nombre d’abonnés à un même
central et d’acheminer les communications à des vitesses beaucoup
puis grandes que celles que nous connaissons aujourd’hui.

(*) le bit ou digit linaire désigne les nombres
0 ou 1 qui sont les deux seules quantités utilisées pour
coder les informations à transmettre ou à traiter.