EXPÉRIENCE MARQUANTE
L’ AMPLIFICATION PAR FIBRE OPTIQUE DOPÉE À L’ ERBIUM: LA CLÉ DU MONDE DE L’ INTERNET
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Emmanuel DESURVIRE *
Thales Research & Technology( retraité), 1 Av. Augustin Fresnel, 91120 Palaiseau, France * emmanuel. desurvire @ orange. fr
https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202513552
L’ amplificateur à fibre dopée à l’ erbium a non seulement révolutionné les télécommunications mais également rendu possible l’ Internet dans son caractère d’ ubiquité ou présence globale. L’ explication vient de ce que désormais, les données numériques sont transportées à l’ autre bout du monde sous forme de signaux optiques, sans traitement électronique sur leur parcours pour limiter le débit, et sans perte de puissance non plus, grâce à cette amplification optique.
Après l’ invention du laser dans les années 1960, les télécommunications optiques naquirent dans les années 70 grâce aux premières fibres de verre de la société Corning Glass: 99 % du signal lumineux était absorbé au bout de 1 km de fibre, mais le 1 % restant suffisait pour être électroniquement « répété »; à la fin des années 80, grâce à la purification ultime du verre de silice, la même performance était obtenue pour 100 km: les premiers câbles sous-marins FO furent déployés dans l’ Atlantique et le Pacifique, transportant l’ information à 622 Megabit / s, un débit limité par l’ électronique des répéteurs. Autour de l’ an 2000, la demande de l’ échange des « data » entre banques et services l’ emporta sur la téléphonie, et il fallait bien trouver une solution; mais les répéteurs électroniques étaient encore limités au Gigabit / s. Alors resurgit une ancienne idée: régénérer les signaux lumineux directement dans le cœur de la fibre, en jouant sur l’ effet LASER, autrement dit: l’ effet d’ émission stimulée d’ Einstein, où chaque photon se dédouble, et ainsi de suite par avalanche. Dans cet article, nous verrons comment le dopage de la fibre par l’ ion erbium( une terre-rare) permet d’ amplifier, non pas un mais plusieurs signaux optiques simultanément, cette découverte ayant rendu possible l’ internet, en termes de portée globale et de débits virtuellement illimités, cela sous l’ angle de mon parcours personnel.
L’ effet Raman pour l’ amplification dans les fibres optiques
En 1980, je commençais ma thèse au Laboratoire Central de Recherches de Thomson-CSF, Corbeville( Palaiseau). Le sujet était très exploratoire: étudier l’ amplification de signal par « diffusion Raman stimulée » dans les fibres optiques( FO), avec l’ idée d’ une application aux télécoms optiques à λ = 1,3 µ m. À cette époque, R. H. Stolen des Bell Labs( BL) venait de découvrir les non-linéarités des FO( i. e. Raman, Brillouin, Kerr, automodulation de phase), autant d’ effets dits « exotiques » sans application immédiate en vue. La chance me fut donnée de pouvoir effectuer un « post-doc » au laboratoire Ginzton de l’ U. de Stanford
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