La transmission d'information par fibre optique constitue une technologie éprouvée permettant le transport de signaux numériques sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres et à des débits excédant plusieurs Térabits par seconde [1]. Nonobstant, l’évolution actuelle des systèmes opérant à très haut-débit ne se limite plus exclusivement aux liens optiques longues distances (e.g. transocéanique, réseaux cœurs) [2]. En effet, le déploiement des réseaux d’accès amenant la fibre chez l’abonné (e.g. FTTH) requiert également des débits qui doivent être maximisés. De plus, le transport de l’information dans et entre les centres de données (Google, Facebook,...) doit aussi se prémunir de structures robustes, capables de juguler un flot de données en croissance exponentielle [3,4]. Enfin, les liens optiques intégrés (photonique silicium) ouvrent la voie à de nombreuses applications à fort potentiel comme les communications intra-puces, une donnée importante pour le déploiement des systèmes multicœurs de demain (e.g. calcul à haute performance). Les contraintes de coût imposées par ces nouvelles technologies devront en sus être prises en compte notamment pour réduire l’empreinte énergétique induite par l’agrégation massive des données en permettant l’implémentation de l’optique en proximité des sources [5].
Cette unité d'enseignement traite la génération, la modulation, la propagation et la détection des signaux optiques. L’implémentation de ces technologies met en jeu un nombre important de concepts, de dispositifs et de problématiques de dimensionnement qui demandent une bonne connaissance du domaine de la photonique et de l'optoélectronique. En repartant de l'exemple des transmissions par fibres optiques dont le contexte historique et conceptuel sera rappelé en introduction, ce cours s'attardera à décrire les caractéristiques fonctionnelles des éléments principaux constituant le système tant d'un point de vue conceptuel que matériel. L'étude des interfaces optoélectroniques et des composants d’extrémités (laser, détecteur,…) fera appel à des notions de physiques abordées de façon simplifiée dans le cadre de cet unité d’enseignement. Finalement, des cours d’introduction aux communications quantiques et aux capteurs à fibre optique seront proposés. Une visite du laboratoire d’optoélectronique de Télécom Paris est également proposée afin d’illustrer de manière pratique certaines notions (systèmes & dispositifs) abordées pendant le cours. Les séances de travaux pratiques seront programmées dans le cadre de TELECOM205 (projet filière) et donc non accessibles aux étudiants en échange non diplômant.
[1] G. P. Agawal, Fiber-optics communication systems, Wiley (2002).
[2] Cisco, “Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology, 2015–2020,” (2016).
[3] Xiang Zhou, Hong Liu, Ryohei Urata, Datacenter Optics: Requirement, Technology and Trend, Chinese Optics Letters (2017).
[4] K. Hinton, J. Baliga, M. Feng, R. Ayre, and R. Tucker, Power consumption and energy efficiency in the internet, IEEE Network, (2011).
[5] C. F. Lam, H. Liu, and R. Urata, What Devices do Data Centers Need ?, Conf. Opt. Fiber Commun. Tech. Dig. Ser., (2014).
