Télécommunications optiques - Maîtriser les réseaux fibrés

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les principes fondamentaux des fibres optiques et des guides d'ondes optiques, y compris leur structure, leur fonctionnement et leurs applications.
• Maîtriser les différentes sources lumineuses utilisées en télécommunications optiques, telles que les diodes laser et les LED, ainsi que leurs caractéristiques techniques.
• Apprendre le fonctionnement des photodétecteurs et leur rôle dans la conversion des signaux optiques en signaux électriques.
• Explorer les techniques d'amplification optique, notamment les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA), et leur importance dans les réseaux longue distance.
• Étudier les fonctions optiques essentielles comme les coupleurs, isolateurs, filtres passifs et techniques de multiplexage (WDM, FDM).
• Analyser les signaux et systèmes de transmission sur fibre optique, incluant les codages, modulations et effets non linéaires.
• Acquérir des connaissances sur les infrastructures de télécommunications optiques, des câbles sous-marins aux réseaux locaux, en passant par la hiérarchie numérique.

Public cible

Ce cours s'adresse aux étudiants en génie électrique, génie des télécommunications ou physique appliquée, ainsi qu'aux professionnels souhaitant se spécialiser dans les réseaux optiques. Une base en électromagnétisme et en traitement du signal est recommandée.

Contenu détaillé

I. Fibres et guides optiques

Ce module couvre les types de fibres (monomode, multimode), leurs propriétés (atténuation, dispersion) et les techniques de fabrication. Les principes de guidage de la lumière et les modes de propagation seront expliqués en détail.

II. Les sources optiques

Étude des diodes laser (DFB, VCSEL) et LED : caractéristiques spectrales, modulation directe, et applications dans les systèmes WDM. Des comparaisons entre sources cohérentes et incohérentes seront présentées.

III. Photodétecteurs

Fonctionnement des photodiodes PIN et APD, paramètres clés (responsivité, bruit) et intégration dans les récepteurs optiques. Des études de cas sur les limites de détection seront incluses.

IV. Amplification optique

Technologies EDFA et Raman, optimisation du gain et gestion du bruit amplifié (ASE). Ce module abordera aussi les amplificateurs pour réseaux cohérents.

V. Fonctions optiques

Conception et utilisation des composants passifs (coupleurs 3dB, circulateurs), des modulateurs Mach-Zehnder et des systèmes de multiplexage DWDM avec une approche pratique basée sur des simulations.

VI. Transmission sur fibre

Analyse des schémas de modulation (NRZ, PAM4), compensation de dispersion et effets non linéaires (FWM, SBS). Des exercices sur la planification de liaisons incluant la marge de système seront proposés.

VII. Réseaux optiques

Architectures des réseaux terrestres/sous-marins, protocoles OTN et évolution vers les réseaux 5G. Une section spéciale couvrira les défis de la fibre jusqu'au domicile (FTTH).

Méthodologie

Le cours combine théorie (25h), travaux pratiques (15h) avec simulateurs OptiSystem et études de cas réels (déploiements Orange/Google Fiber). Un projet de conception de liaison optique sera évalué.