Dispersion chromatique
La dispersion chromatique est le phénomène selon lequel la vitesse d’une onde électromagnétique se propageant à travers un milieu dépend de la fréquence (ou de la longueur d’onde) de l’onde.
En conséquence, la lumière de différentes longueurs d’onde se propagera à des vitesses légèrement différentes à travers un milieu dispersif. Autrement dit, cela signifie que l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde de l’onde.
On dit qu’un milieu présente une dispersion normale si l’indice de réfraction diminue avec l’augmentation de la longueur d’onde (c’est-à-dire que la lumière rouge se propage plus rapidement que la lumière bleue).
Si l’indice de réfraction augmente avec l’augmentation de la longueur d’onde, on dit que la dispersion est anomal.
La fibre optique est composée de verre de silice. Les propriétés du guide d’onde sont obtenues en donnant au cœur de la fibre un indice de réfraction légèrement différent de celui du revêtement.
Comme une lumière modulée ne peut pas être parfaitement monochromatique, la dispersion de la fibre provoquera un élargissement (dans le temps) des impulsions lumineuses se propageant le long de la fibre (voir figure ci-dessous). Fondamentalement, la partie « bleue » de l’impulsion voyagera plus rapidement le long de la fibre que la partie « rouge ». Ce phénomène entraîne une sensibilité réduite du récepteur et éventuellement des erreurs de bits dans le flux de données numériques.
Quelques points méritent d’être notés :
- La dispersion de la fibre est proche de zéro autour de 1310 nm.
- La dispersion de la fibre est anormale (D > 0) pour des longueurs d’onde supérieures à 1310 nm.
- La dispersion de la fibre est normale (D < 0) pour des longueurs d’onde inférieures à 1310 nm.
- Le point de dispersion nulle peut être déplacé en modifiant les propriétés du cœur et du revêtement de la fibre.
L’impact négatif de la dispersion sur la transmission optique par fibre autour de 1550 nm devient plus sérieux avec l’augmentation du débit binaire car a) les impulsions représentant les bits de données sont plus courtes et b) un taux de modulation élevé élargira le spectre du signal.
La dispersion de la fibre fixe une limite pratique pour la transmission NRZ à 10 Gbit/s à environ 80 km. Pour les réseaux amplifiés couvrant des distances plus longues, la dispersion doit être compensée (en introduisant des modules de compensation de dispersion – DCM – dans le réseau).
Lors du calcul du budget d’alimentation, il est obligatoire de prendre en compte la pénalité introduite par la dispersion. Pour un lien NRZ 10G de 80 km fonctionnant à 1550 nm, généralement 2 à 3 dB doivent être soustraits du budget d’alimentation disponible.
À des débits de données supérieurs à 10G, il est bénéfique d’utiliser la transmission à 1310 nm pour réduire l’impact de la dispersion de la fibre. D’autres techniques, telles que le codage de correction d’erreur vers l’avant (FEC), peuvent également être utilisées.
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