Dispersion chromatique

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Dans les fibres optiques, la dispersion chromatique, correspondant aux variations de temps de propagation des diverses longueurs d'onde, est l'un des facteurs limitant de la bande passante (l'autre étant la dispersion intermodale).

Définition

Elle est définie comme la dérivée du temps de propagation d'un signal quasi-monochromatique sur une unité de longueur en fonction de la longueur d'onde : $\frac{\mathrm{d} \tau_g}{\mathrm{d}\lambda}$, où τ_g est le temps de groupe, soit l'inverse de la vitesse de groupe, et λ la longueur d'onde. On l'exprime ainsi souvent en ps/(nm.km).

Conséquences pour les transmissions

Comme des signaux de longueurs d'onde différentes se propagent alors à des vitesses différentes, la dispersion chromatique provoque entre autres, un élargissement des impulsions envoyées dans les fibres — qui ne sont pas rigoureusement monochromatiques — qui peuvent alors se superposer, ce qui empêche leur décodage. Cela provoque une interférence entre symboles. De plus, des signaux multiplexés sur la même fibre ne se propagent pas à la même vitesse à cause de la dispersion chromatique et leur réception est donc décalée. Dans les fibres utilisées actuellement en télécommunications, il n'y a pas de dispersion intermodale ; les seuls facteurs limitants sont l'atténuation et la dispersion chromatique : celle-ci devient particulièrement gênante.

Dispersion chromatique suivant les types de fibres

Les fibres optiques les plus simples à produire et historiquement les plus utilisées (norme G.652) ont une dispersion nulle au voisinage de 1.3 μm de longueur d'onde, et d'environ 17 ps/(nm.km) au voisinage de 1.55 μm. Comme l'atténuation est minimale au voisinage de 1.55 μm, on cherche à utiliser cette plage pour les transmissions à longue distance. Il est possible de fabriquer des fibres de dispersion s'annulant autour de 1.55 μm (fibres à dispersion décalée, décrites par la norme G.653), voire avec une dispersion presque nulle sur une large plage.

Parades

On cherche à l'éviter dans une certaine mesure, ou sinon à la corriger, ce qui permet d'augmenter la bande passante pour les transmissions. On peut utiliser soit des fibres à dispersion décalée, dont la dispersion est presque nulle pour la longueur d'onde utilisée, soit des fibres classiques auxquelles on adjoint un dispositif correcteur, par exemple une fibre dont la dispersion élevée compense celle de la ligne. Cette dernière méthode a l'avantage de permettre la réutilisation des réseaux pré-existants.

Références

• Irène Joindot et Michel Joindot, Les télécommunications par fibre optique, Dunod, 1996 (ISBN 2-10-002787-5) 
• Pierre Lecoy, Télécoms sur fibre optique, Hermès, 1997