Mesures sur fibres optiques

Utilisant le principe, connu depuis fort longtemps, des fontaines lumineuses, les fibres optiques, minces cheveux de verre très transparents, ont fait l’objet d’applications décoratives, puis plus utilitaires (éclairage, endoscopie), avant de connaître, depuis la fin des années 1970, un développement spectaculaire dans le domaine des télécommunications. Déjà proposé par les théoriciens (Charles Kao en 1966, qui a obtenu pour cela le prix Nobel de physique en 2009), ce développement a été rendu possible grâce à la maîtrise des diodes laser à semi-conducteurs, aux progrès dans la technologie de fabrication des fibres optiques, permettant une très faible atténuation et une résistance mécanique suffisante, et à la mise au point de câbles, connecteurs, composants passifs et procédés de raccordement.

Successivement, l’introduction des techniques de multiplexage en longueur d’onde, d’amplification optique, de commutation optique, de transmission cohérente et de multiplexage de polarisation, en attendant le multiplexage de modes, ont permis de faire exploser les capacités de transmission et d’accompagner le déploiement de l’internet, les débits par fibre étant passés en 30 ans de 560 Mbit/s (liaison transatlantique TAT8 en 1988) à plusieurs dizaines de Tbit/s.

Possédant des qualités inégalées en termes d’atténuation (la limite théorique des 0,16 dB/km à 1 550 nm étant pratiquement atteinte depuis des années) et de bande passante, les fibres optiques possèdent aussi des qualités remarquables de faible poids, de souplesse, de non-corrosion, d’isolation électrique et surtout d’insensibilité aux perturbations électromagnétiques, donc de sécurité, qui ont permis des applications dans des domaines très variés. À côté des applications spectaculaires que sont d’une part les liaisons sous-marines (plus d’un million de km de câbles assurant plus de 98 % du trafic mondial) et d’autre part les réseaux FTTH (fiber to the home, plusieurs centaines de millions d’abonnés dans le monde) sans oublier les réseaux terrestres où elles ont supplanté les autres supports, les fibres optiques se déploient massivement dans les réseaux locaux d’entreprises ou les réseaux embarqués (réseaux où les fibres multimodes restent utilisées). Et loin d’être concurrencées par les réseaux de mobiles, elles jouent un rôle essentiel dans le déploiement des antennes des réseaux 4G et 5G. Enfin, il a été constaté que l’introduction des fibres optiques réduit sensiblement la consommation d’énergie par le réseau.

Mais les qualités des fibres leur ouvrent d’autres applications dans des domaines plus variés : automobile, aéronautique, médecine, robotique, automatisme, éclairage, imagerie (endoscopie), transport de faisceaux laser même de forte puissance. Notamment, l’instrumentation et les capteurs à fibres optiques sont sortis des laboratoires et sont largement utilisés en génie civil, surveillance des ouvrages, avionique, médecine, nucléaire, analyses physico-chimiques, etc.

Toutes ces applications ont naturellement nécessité une normalisation progressive des fibres optiques, principalement sous l’égide de l’Union internationale des télécommunications, mais aussi des méthodes de mesure de leurs paramètres, en commençant par une définition précise de ceux-ci, ce qui ne s’est pas toujours fait sans de longues discussions entre les acteurs (fabricants et utilisateurs de fibres et d’appareil de mesures, opérateurs, organismes de normalisation, autorités de régulation…). L’objet de cet article est d’expliquer ces problématiques et les solutions pratiquées industriellement.