Article paru en novembre 2000Capteurs à réseaux de Bragg : de la métrologie aux télécoms
Transducteurs incontournables de la mesure par voie optique, et en particulier du domaine de la surveillance des structures, les réseaux de Bragg sont au coeur des technologies Internet et télécoms. Le LMO*, spécialiste reconnu de l'instrumentation à réseaux de Bragg, se lance également dans l'aventure télécoms.
Voici une décennie, le Communication Research Center (Canada) et United Technology Research Center (Etats-Unis) ont déposé plusieurs brevets de base sur l'inscription des réseaux de Bragg sur guide optique. Le CEA n'a cependant pas à rougir... Au-delà de ses propres brevets, il possède une solide expérience sur les capteurs à fibres optiques à réseaux de Bragg. Cependant, "aujourd'hui, la demande est surtout dans les télécoms, si forte que les industriels veulent des produits "immédiatement', oubliant que les technologies émergentes exigent un temps de R&D". Ce commentaire de Pierre Ferdinand, chef du LMO, a sans doute prévalu à l'engagement de son équipe dans une "optique" télécoms, début 2000, car selon lui, "il s'agit des mêmes compétences de base".
Les réseaux de Bragg
Les franges de modulation périodique d'indice de réfraction constituant un réseau de Bragg sont photo-inscrites par laser UV dans le coeur d'une fibre optique monomode. Lorsqu'il est ensuite éclairé, ce réseau se comporte comme un "miroir" pour une bande spectrale très fine autour d'une longueur d'onde caractéristique (dite "de Bragg"), et transmet toutes les autres. Ces réseaux sont bien sûr utilisés en instrumentation : si l'on colle cette fibre sur une structure, ses déformations/dilatations vont modifier le pas du réseau et décaler la longueur d'onde de Bragg, permettant ainsi de remonter à la grandeur d'influence (température, dimension, pression...).
La problématique des télécoms s'oriente en sens opposé : alors que les métrologues s'intéressent aux variations de longueur d'onde, ceux des télécoms exigent des raies fixes. Pourquoi cela ? Dans les technologies DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing), les informations sont transmises sur une même fibre mais dans des canaux adjacents, donc avec des longueurs d'onde différentes. "C'est comme un livre où se superposeraient 30 textes écrits en 30 couleurs différentes : c'est illisible, sauf à interposer des filtres capables d'extraire chaque couleur". Le réseau de Bragg est justement ce filtre très sélectif qui ne réfléchit que la longueur d'onde souhaitée. Problématiques opposées donc... mais très proches technologiquement car "notre connaissance approfondie des réseaux de Bragg nous permet de les réaliser également pour des dispositifs dédiés au DWDM".
Applications et perspectives
Les applications des filtres de Bragg dans les télécoms sont nombreuses. Ainsi, par exemple, avec les multiplexeurs à insertion-extraction, il s'agit d'extraire un canal dans le flot qui arrive à un noeud du réseau puis éventuellement de le réinsérer en aval. Les égalisateurs de gains pour amplificateurs optiques sont également réalisés grâce à des réseaux de Bragg "longue période" ou "blasés". Enfin, grâce à des réseaux à pas variable (dits "chirpés"), on n'a plus seulement une longueur d'onde concernée par la diffraction mais un continuum de longueur d'onde, et cet élargissement du spectre permet d'effectuer la compensation de dispersion.
Aujourd'hui, s'ouvre une phase d'identification fine des besoins et des collaborations possibles. Pierre Ferdinand sait déjà que ses interlocuteurs seront peut-être moins les opérateurs que les fabricants d'instrumentation pour la surveillance des réseaux télécoms. Il y a tant de nouvelles fonctionnalités pour les réseaux de Bragg dans les commutateurs, les routeurs, les systèmes de changement ou de décalage spectral...
*LMO : Laboratoire de Mesures Optiques
