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Dernière mise à jour: juin 16, 2022

Publié le 6.25.15/XNUMX/XNUMX dans le New York Times : Une avancée peut doubler les capacités de la fibre optique par John Markoff

Les chercheurs ont annoncé une avancée qui pourrait doubler la capacité des circuits à fibre optique, ouvrant potentiellement la voie aux réseaux pour transporter plus de données sur de longues distances tout en réduisant considérablement leur coût.

Écrivant dans le Journal Science jeudi, des ingénieurs électriciens de l'Université de Californie à San Diego ont proposé un moyen d'étendre la portée que les faisceaux de lumière laser dans les fils de verre à fibre optique peuvent parcourir et, en théorie, d'obtenir cette amélioration spectaculaire.

Une façon de comprendre le défi de l'envoi de données via des circuits à fibre optique est d'imaginer une personne crier à quelqu'un d'autre dans un long couloir. Au fur et à mesure que l'auditeur s'éloigne, les mots deviennent plus faibles et plus difficiles à discerner lorsqu'ils résonnent sur les murs.

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Un peigne de fréquence, qui transmet des signaux à des fréquences précises et régulièrement espacées, aide à déchiffrer les données transmises via des faisceaux laser sur de grandes distances. Crédit Université de Californie, San Diego, Photonics Systems Group.

Un défi similaire se pose aux concepteurs de réseaux porteurs de données. Les faisceaux de lumière laser emballés de manière dense dans des fils de verre à fibre optique doivent être à la fois amplifiés et recréés à intervalles réguliers pour les envoyer à des milliers de kilomètres. Le processus de conversion des optiques optiques de la lumière à l'électricité, puis inversement, représente une part importante du coût de ces réseaux. Le processus limite également la quantité de données qu'ils peuvent transporter.

Dans son rapport, le groupe a décrit un moyen de «pré-distordre» les données transmises via des faisceaux laser afin de pouvoir les déchiffrer facilement sur de grandes distances.

Cela se fait en créant, en effet, des garde-corps pour les faisceaux lumineux avec un dispositif connu sous le nom de peigne de fréquences - utilisant des signaux très précis et régulièrement espacés - pour coder les informations avant leur transmission.

Cela a pour effet d'incorporer un filigrane numérique dans les données d'origine, ce qui permet de transmettre des données avec précision sur des distances beaucoup plus longues et de s'affranchir de la nécessité d'effectuer des conversions optique-électronique à des intervalles relativement courts.

Les chercheurs ont déclaré avoir établi un record de transmission pour un message à fibre optique, l'envoyant à plus de 7,400 miles dans une expérience de laboratoire sans avoir à régénérer le signal. Cette expérience n'est pas discutée dans l'article qui vient d'être publié.

La recherche, qui a été soutenue en partie par Google et Sumitomo Electric Industries, un fabricant de câbles à fibres optiques, est un pas de plus vers la vision d'un «réseau tout optique», selon Nikola Alic, l'un des auteurs de l'article et un chercheur scientifique au laboratoire de photonique de l'Institut californien des télécommunications et des technologies de l'information de l'Université de Californie à San Diego.

Un tel réseau serait nettement moins coûteux et pourrait transporter plus de données. Jusqu'à présent, les chercheurs ont pu multiplier par vingt la puissance des lasers pour réaliser des transmissions sur des distances bien plus grandes, a-t-il déclaré. Jusqu'à présent, augmenter la puissance du signal laser dans les réseaux à fibre optique actuels était analogue à un déplacement dans les sables mouvants - plus vous augmentez la puissance, plus le défi des interférences et de la distorsion est grand.

«Plus vous vous battez, plus vous vous sentez mal», a déclaré M. Alic.

Bart Stuck, un investisseur en capital-risque chez Signal Lake Management et un ancien scientifique des laboratoires Bell qui a mené des recherches sur le traitement du signal, a déclaré à propos du nouveau document: «C'est une excellente ingénierie.»

Des idées similaires ont été utilisées à une époque antérieure des communications, a-t-il noté. Bien que le concept ait été utilisé dans le monde des communications vocales analogiques, les chercheurs de l'UC San Diego ont poussé les idées dans le monde des communications optiques.

«Leur contribution fait cela à des gigabits par seconde», a déclaré M. Stuck.

D'autres spécialistes de l'optique étaient plus sceptiques quant aux perspectives de la nouvelle approche.

«C'est une recherche très intéressante, mais l'application de cette approche dans le monde réel posera des défis», a déclaré Alan Huang, ancien chercheur chez Bell Labs qui a beaucoup travaillé avec «l'effet Kerr», un phénomène physique qui déforme les signaux optiques, que les chercheurs de San Diego tentent de surmonter. «Leurs résultats seront plus ou moins efficaces selon le type de données transmises.»

Les réseaux optiques sont apparus au cours des années 1980 comme une alternative plus rapide et de plus grande capacité aux communications par fil de cuivre. Leur capacité à transporter de grandes quantités de données a encore été augmentée en codant plusieurs flux de données dans différentes fréquences ou «couleurs» dans le même faisceau de lumière.

Comme le signal doit être à la fois amplifié et régénéré à intervalles réguliers sur de longues distances, l'alimentation des ordinateurs qui effectuent la conversion entre les données lumineuses et électriques est nécessaire. Chaque étape de conversion introduit également un bref délai, ou «latence». La nouvelle recherche suggère un chemin qui élimine efficacement la régénération sur de longues distances.

La croissance d'Internet, tirée en grande partie par l'explosion de la consommation de vidéo numérique, continue de se développer à un rythme significatif. Le mois dernier, Cisco a signalé que les données Internet mondiales transmises chaque année dépasseraient le seuil d'un zettaoctet, soit l'équivalent de 250 milliards de DVD, d'ici la fin de 2016.

Par comparaison, toutes les informations stockées sur le World Wide Web en 2013 étaient estimées à quatre zettaoctets. Le montant transmis chaque année - à envoyer sur les réseaux, pas seulement stocké - devrait atteindre deux zettaoctets par an d'ici 2019.

Correction: 27 juin 2015: Une version antérieure de cet article a mal indiqué la fréquence à laquelle les données transportées par les faisceaux laser doivent être amplifiées et régénérées. Les réseaux de fibre optique longue distance modernes régénèrent les signaux à des distances importantes, pas environ tous les 60 miles.

Une version de cet article paraîtra en version imprimée le 26 juin 2015, à la page B1 de l'édition de New York avec le titre: An Advance May Double Fiber Optics 'Capabilities.

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