Des canaux qui rendent les fibres optiques multimodes insensibles aux déformations

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Publié le mercredi 14 juillet 2021 15:22

Depuis quelques années les fibres optiques « multimodes » (MMF) sont au cœur d’un regain d’intérêt pour les chercheurs et pour l’industrie. En effet, les fibres « monomodes », dans lesquelles la lumière ne peut suivre qu’une seule trajectoire semblent avoir atteint un plateau de performance. Les fibres optiques multimodes peuvent propager de nombreux signaux simultanément. Cependant, elles sont très sensibles aux perturbations extérieures qui mélangent les signaux. Pour étudier ces fibres, des chercheurs de l’Institut Langevin et de l’Université Hébraïque de Jérusalem ont mis au point une méthode pour caractériser rapidement les propriétés de ces fibres, qui évoluent au cours du temps [1]. Avec cette technique l’équipe a en particulier mis en lumière l’existence de canaux insensibles aux perturbations externes.

Les fibres optiques multimodes ont été largement utilisées dans les années 70-80 puis remplacées par les fibres monomodes. Aujourd’hui, elles intéressent de nouveau les chercheurs pour tirer profit des différents chemins possibles afin de multiplier les canaux de communication au sein d’une seule fibre. Le problème réside dans le fait que les différents défauts de la fibre et perturbations extérieures induisent du couplage entre les signaux, et que ce couplage change au cours du temps. Dans un premier temps, l’équipe de chercheurs a développé une nouvelle technique basée des outils de machine learning permettant de mesurer rapidement et précisément la matrice de transmission d’une fibre optique, opérateur qui caractérise la relation entre le champ incident et sortant. Cette approche permet d’obtenir une caractérisation fiable de la fibre même en présence de fortes aberrations ou d’importants désalignements. En mesurant plusieurs matrices pour différentes déformations des fibres, cette équipe a pu ensuite mettre en évidence l’existence de canaux de transmission de l’information très peu sensibles à la déformation, même pour de fortes perturbations.

Ces résultats constituent une piste prometteuse pour multiplier les débits de données à moindre coût ainsi que pour développer de nouveaux outils d’imagerie endoscopique plus compacts. [1] Maxime W. Matthès, Yaron Bromberg, Julien de Rosny, and Sébastien M. Popoff, “Learning and Avoiding Disorder in Multimode Fibers”, Phys. Rev. X 11, 021060 (2021)