Cela fait presque 20 ans que DWDM est apparu sur la scène avec l‘introduction par Ciena d‘un système à 16 canaux en mars 1996, et au cours des deux dernières décennies, il a révolutionné la transmission d‘informations sur de longues distances. Le DWDM est tellement omniprésent qu‘on oublie souvent qu‘il fut un temps où il n‘existait pas et où accéder aux informations depuis l‘autre bout du globe était coûteux et lent. Maintenant, nous ne pensons plus à télécharger un film ou à passer un appel IP à travers les océans et les continents. Les systèmes actuels ont généralement 96 canaux par fibre optique , chacun pouvant fonctionner à 100 Gbit/s , contre 2,5 Gbit/s par canal dans les systèmes initiaux. Tout cela m‘a fait réfléchir sur la façon dont il faut souvent deux innovations couplées pour faire une révolution. Les ordinateurs personnels n‘ont pas révolutionné la vie au bureau tant qu‘ils n‘ont pas été couplés à des imprimantes laser. De même, les avantages du DWDM étaient énormes en raison des amplificateurs à fibre dopée à l‘erbium ( EDFA ).
DWDM signifie Dense Wavelength Division Multiplexing, qui est une façon complexe de dire que, puisque les photons n‘interagissent pas les uns avec les autres (du moins pas beaucoup), différents signaux sur différentes longueurs d‘onde de lumière peuvent être combinés sur une seule fibre, transmis à l‘autre extrémité, séparés et détectés indépendamment, augmentant ainsi la capacité de charge de la fibre par le nombre de canaux présents. En fait, le WDM non dense et ancien était utilisé depuis un certain temps avec 2, 3 ou 4 canaux dans des circonstances particulières. Il n‘y avait rien de particulièrement difficile à construire un système DWDM de base. La technologie initialement utilisée pour combiner et séparer les longueurs d‘onde était les filtres interférentiels à couches minces qui avaient été développés à un degré élevé au 19 ème siècle. (De nos jours, des circuits intégrés photoniques appelés Arrayed Waveguide Gratings, ou AWG sont utilisés pour remplir cette fonction.) Mais jusqu‘à l‘avènement des EDFA, il n‘y avait pas beaucoup d‘avantages à tirer du DWDM.
La transmission de données par fibre optique a commencé dans les années 1970 avec la découverte que certains verres avaient une perte optique très faible dans la région spectrale du proche infrarouge, et que ces verres pouvaient être formés en fibres qui guideraient la lumière d‘un bout à l‘autre, la gardant confinée. et le livrer intact, bien que réduit par la perte et la dispersion. Avec le grand développement des fibres, des lasers et des détecteurs, des systèmes ont été construits qui pouvaient transmettre des informations optiques sur 80 km avant qu‘il ne soit nécessaire de "régénérer" le signal. La régénération consistait à détecter la lumière, à utiliser un circuit électronique numérique pour reconstruire l‘information puis à la retransmettre sur un autre laser. 80 km était bien plus loin que ne pouvaient aller les systèmes actuels de transmission par micro-ondes «en ligne de mire», et la transmission par fibre optique a été adoptée à grande échelle. Bien que 80 km constituaient une amélioration significative, cela signifiait tout de même que de nombreux circuits de régénération seraient nécessaires entre Los Angeles et New York. Avec un circuit de régénération nécessaire par canal tous les 80 km, la régénération est devenue le facteur limitant de la transmission optique et le DWDM n‘était pas très pratique. Les filtres alors coûteux devraient être utilisés tous les 80 km pour séparer la lumière de chaque canal avant régénération et recombiner les canaux après régénération.
Étant donné que la régénération complète était coûteuse, les chercheurs ont commencé à chercher d‘autres moyens d‘étendre la portée d‘un système de transmission par fibre optique. À la fin des années 1980, les amplificateurs à fibre dopée Erbuim (EDFA) ont fait leur apparition. Les EDFA consistaient en une fibre optique dopée avec des atomes d‘erbium qui, lorsqu‘elle était pompée avec un laser d‘une longueur d‘onde différente, créait un milieu de gain qui amplifiait la lumière dans une bande proche de la longueur d‘onde de 1550 nm. Les EDFA permettaient l‘amplification des signaux optiques dans les fibres, ce qui pouvait contrer les effets de la perte optique, mais ne pouvait pas corriger les effets de la dispersion et d‘autres dégradations. En fait, les EDFA génèrent un bruit d‘émission spontanée amplifié (ASE) et peuvent provoquer des distorsions de non-linéarité de la fibre sur une longue distance de transmission. Ainsi, les EDFA n‘ont pas complètement éliminé le besoin de régénération, mais ont permis aux signaux de parcourir plusieurs sauts de 80 km avant que la régénération ne soit nécessaire. Étant donné que les EDFA étaient moins chers que la régénération complète, des systèmes ont été rapidement conçus qui utilisaient des lasers de 1550 nm au lieu des 1300 nm alors en vigueur.
Puis vint le moment "ah ha". Étant donné que les EDFA ne faisaient que reproduire les photons entrants et envoyaient plus de photons de la même longueur d‘onde, deux canaux ou plus pourraient être amplifiés dans le même EDFA sans diaphonie. Avec DWDM, un EDFA pourrait amplifier tous les canaux d‘une fibre à la fois, à condition qu‘ils s‘inscrivent dans la région du gain EDFA. Le DWDM a alors permis l‘utilisation multiple non seulement de la fibre mais aussi des amplificateurs. Au lieu d‘un circuit de régénération pour chaque canal, il y avait maintenant un EDFA pour chaque fibre. Une seule fibre et une chaîne d‘un amplificateur tous les 40 à 100 km pourraient prendre en charge 96 flux de données différents. Des régénérateurs sont encore nécessaires aujourd‘hui, tous les 1 200 à 3 500 km, lorsque le bruit EDFA ASE accumulé dépasse un seuil qu‘un processeur de signal numérique et un codec de correction d‘erreurs peuvent gérer.
Bien sûr, étant donné que la région de gain de l‘EDFA était limitée à environ 40 nm de largeur de spectre, une grande importance a été accordée à l‘ajustement des différentes longueurs d‘onde optiques aussi près que possible. Les systèmes actuels placent les canaux à 50 GHz, soit environ 0,4 nm, et les expériences de héros ont fait beaucoup plus.
En parallèle, les nouvelles technologies ont augmenté la bande passante par canal à 100 Gbps en utilisant des techniques cohérentes dont nous avons parlé dans d‘autres articles de blog. Ainsi, une seule fibre qui, au début des années 1990, aurait transporté 2,5 Gbps d‘informations, peut maintenant transporter près de 10 térabits/sec d‘informations, et nous pouvons regarder des films de l‘autre côté du globe.
