Study of optical architectures for the home network based on the multimode fiber (polymer and silica) and the Wavelength-division multiplexing
Etude des architectures optiques pour le réseau local domestique, basées sur la fibre multimode (polymère et silice) et le multiplexage en longueur d’onde
Résumé
Only optical fiber is able to meet capacity and heterogeneity requirements of the future home network. Plastic or silica multimode fiber would be preferred for lower system costs. Two main multiformat architectures have been identified, based on an active or a passive star. Silica multimode fiber is suitable for an active star but plastic fiber could also be eligible, with its very low cost. Unfortunately, its bandwidth is far too limited. Solutions to increase its capacity, such as wavelength multiplexing, have to be investigated.
In a first step, the active star is an efficient solution bringing performances and simplicity. It will be probably replaced later by a passive star combined with wavelength multiplexing, which will provide huge capacity and flexibility. This solution has been demonstrated with singlemode fiber but cost issues could lead to the use of multimode fiber, for which no specific CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) components are today available.
These two issues are addressed in this thesis. Investigations are first conducted on WDM in plastic fiber, leading to admit that the state of the art does not allow significant steps in this direction. We then focused on the use of silica multimode fiber in a CWDM passive star. After experimental works, problems have been raised showing a poor uniformity of the N×N coupler when using usual CWDM sources. An original time-effective method has been proposed, based on both simulation and matrix calculation. Provided results give a better understanding of the behavior of the N×N coupler with different types of sources, taking also into account improvement techniques as offset launching or mode scrambling.
La fibre optique est le support le plus adapté pour répondre aux exigences de capacité et d’hétérogénéité des futurs réseaux domestiques. Les fibres multimodes, plastique ou silice, devraient conduire à des systèmes plus faible coût. Deux principales architectures multiformats ont été identifiées, basées sur une étoile active ou passive. Pour l’étoile active, le choix de la fibre plastique est tentant, pour son très bas coût. Sa bande passante est hélas très limitée, le multiplexage en longueur d’onde pourrait apporter une solution.
Dans un premier temps, l’étoile active restera un choix efficace, simple et performant. Elle sera ensuite probablement remplacée par l’étoile passive associée au multiplexage en longueur d’onde, pour une capacité et une flexibilité accrues. Cette solution démontrée en fibre monomode serait déclinée en fibre multimode, plus économique, pour laquelle les composants CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) ne sont pas disponibles.
Ces deux axes sont étudiés dans cette thèse. Des investigations sont d’abord menées sur le WDM dans la fibre plastique, menant au constat que la technologie n’est pas mûre aujourd’hui pour son introduction. Le travail continue alors sur l’étoile passive CWDM en fibre silice multimode. Après des expérimentations montrant des problèmes d’uniformité en sortie du coupleur N×N avec les sources CWDM habituelles, une méthode originale, basée à la fois sur la simulation et sur le calcul matriciel, a été proposée pour améliorer la compréhension des phénomènes intervenant dans le coupleur en fonction des sources utilisées, prenant également en compte des méthodes telles que l’injection avec offset ou le brassage des modes.
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