L’émergence de nouveaux services, tels que la téléphonie sur IP, la vidéo à la demande, et les échanges de données (Peer to Peer) et autres…, entraînent des besoins en débits de plus en plus élevés. Afin de fournir un débit suffisant aux utilisateurs pour accéder à ces services, le développement de réseaux d’accès haut débit, ainsi que l’optimisation des réseaux métropolitains et dorsaux est une nécessité.

L’introduction des systèmes de communication optique dans les réseaux métropolitains et dorsaux au détriment des systèmes de communication électriques, a constitué une avancée majeure des performances des cœurs de réseaux, dans les années 80. En effet, le support « fibre optique » a permis, de par sa large bande passante (25 THz), la mise en place de cœurs de réseaux plus performants pouvant atteindre des capacités de transmission de 25 Tb/s [1]. Ces capacités de transmission maximisées par l’utilisation de techniques de multiplexage (WDM, TDM) permettent de gérer d’importants flux d’informations.

Les réseaux d’accès cuivrés, actuellement en place, sont essentiellement basés sur la technique ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Le débit de données maximal de 20 Mbit/s fourni par cette technologie ne permet pas d’assurer des services dont la qualité et le nombre ne cessent de croître. Ces réseaux représentent aujourd’hui le goulot d’étranglement des réseaux de télécommunication. Le déploiement d’une nouvelle génération de réseaux d’accès haut débit, est une étape obligatoire pour garantir une distribution de ces différents nouveaux services à la clientèle grand public et aux entreprises privées. Le développement et la démocratisation de technologies FTTH (fibre jusqu’à l’abonné), permettent de répondre à cette problématique, par la mise en place des réseaux passifs optiques (Passive Optical Network : PON).

Ces réseaux ont recours à des techniques d’accès multiples, permettant à plusieurs utilisateurs de partager un même canal physique (fibre optique de transmission). Parmi les techniques de multiplexage existantes, l’une repose sur l’accès multiple par répartition de codes (OCDMA : Optical Code Division Multiple Access) [2]. Elle permet un accès simultané par de multiples utilisateurs au même réseau optique haut débit sans gestion de temps ni de fréquence. En contrepartie, cette technique induit une dégradation du signal des utilisateurs causée par les interférences existant entre les utilisateurs accédant simultanément au réseau. Ces interférences d’accès multiple (MAI : Multiple Access Interference) diminuent les performances du système et déterminent le nombre maximal d’utilisateurs supportable simultanément sur le réseau.

Les travaux effectués dans cette thèse consistent à étudier les spécificités de continua de fréquences adaptés aux systèmes de communication OCDMA. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet ANR SUPERCODE ayant pour objectif la génération d’une source continuum de fréquences pour l’application OCDMA. Dans ce projet, nous avons envisagé l’étude et le développement d’une nouvelle source de lumière cohérente à bande large, comparable à la fréquence de la porteuse optique. La source que nous avons étudiée, est basée sur la génération contrôlée d’un continuum dans des fibres spéciales hautement non-linéaires (HNLF : Highly Non-Linear Fiber) ou microstructurées (PCF : Photonic Crystal Fiber). Le continuum est obtenu par effets non-linéaires lors de la propagation dans ces fibres d’impulsions courtes (quelques picosecondes) de puissance crête élevée (quelques dizaines de watts). Nous avons étudié et contrôlé la cohérence du continuum (c’est à-dire la stabilité de la phase du continuum sur une très large plage de fréquences) par l’optimisation du profil de dispersion des fibres spéciales considérées. Cette source continuum expérimentale a été appliquée au système de communication OCDMA, tout en assurant une compatibilité de celle-ci avec les fonctions de codage et décodage OCDMA. Ces fonctions sont réalisées par traitement tout optique via des réseaux de Bragg superstructurés et des réseaux de Bragg chirpés.

Trois principales techniques d’accès multiple sont utilisées dans les systèmes de communication optique : l’Accès Multiple par Répartition de Temps (Time Division Multiple Access : TDMA), l’Accès Multiple par Répartition de longueurs d’ondes (Wavelength Division Multiplexing : WDM), et l’Accès Multiple par Répartition de Codes Optique (Optical Code Division Multiple Access : OCDMA).

Le TDMA consiste à partager les ressources de la fibre optique en les allouant de façon temporaire à chaque utilisateur. Par exemple, les utilisateurs envoient un bit, ou une trame de données, à tour de rôle . Les utilisateurs n’accèdent alors pas aux ressources de la fibre de manière simultanée, mais uniquement durant les intervalles temporels définissant le canal qui leur est alloué. A la réception, les données de l’utilisateur désiré sont obtenues après un démultiplexage temporel permettant de récupérer uniquement les intervalles temporels du canal correspondant. Cette technique a pour avantage de ne nécessiter aucune gestion de fréquences des séquences de données à transmettre. Cependant un dispositif assurant la synchronisation entre les intervalles temporels de chaque canal doit être utilisé afin d’éviter toute interférence entre les canaux TDMA.

Dans le cas du WDM, chaque utilisateur se voit attribuer un canal de fréquence optique distinct dans lequel il peut émettre en continu. Les utilisateurs se partagent alors la fibre optique dans le domaine des fréquences optiques . A la réception, une batterie de filtres optiques passe-bande sélectifs, ou un démultiplexeur de longueurs d’ondes, est utilisée pour attribuer le signal correspondant à un utilisateur unique tout en évitant les interférences avec les signaux présents dans d’autres canaux fréquentiels. L’avantage de cette technique est de s’affranchir de la gestion de temps des séquences de données à transmettre. Néanmoins chaque canal est limité à la bande passante fréquentielle allouée.