Fibre Optique · leçon 8 sur 16

Propagation : Multimode vs Monomode (Détails Techniques)

Dispersion modale, dispersion chromatique et atténuation et les limites physiques de la fibre.

Plan du cours

L'InfiniBand, l''incontournable des clusters HPC

  1. Infiniband (Le réseau de calcul)
Cette leçon entre dans les détails physiques qui expliquent pourquoi le monomode va plus loin et plus vite. Pas de maths, juste les intuitions qui permettent de comprendre les spécifications constructeur.

01
La dispersion modale : le problème du multimode

En fibre multimode, plusieurs chemins de lumière (modes) coexistent. Chaque mode prend un chemin légèrement différent et arrive donc à des instants légèrement différents. C'est la dispersion modale. Le problème de la dispersion modale c'est qu'elle est catastrophique pour la qualité du signal, pour éviter cela il y a deux méthodes ,les voici :

Fibre step-index (OM1)

L'Indice est constant dans tout le cœur. Les différents modes prennent des chemins très différents.

Une Forte dispersion → signal étalé → distance limitée.

✅ Fibre gradient d'indice (OM3/OM4)

L'Indice est décroissant du centre vers l'extérieur. Les modes périphériques vont plus vite → tout le monde arrivent en même temps.

La dispersion modale est très réduite.

Vous l'avez compris , le step-index est utilisé sur des fibres moins performantes qui ont du mal à dépasser les 1Gbs. Contrairement aux fibres à gradient d'indice qui peuvent atteindre les 10Gbs. 

Dans le cas de la Fibre Monomode : Il y a zéro dispersion modale. Avec un seul mode, tous les "rayons" arrivent au même moment. C'est pourquoi le monomode permet des distances et des débits sans commune mesure avec le multimode.

02
La dispersion chromatique

Pour éclaircir le phénomène de dispersion chromatique, nous allons rapidement survoler le fonctionnement de la lumière dans une fibre optique. Dans une fibre optique, on envoie de la lumière à travers le support. Même la lumière d'un laser n'est pas une longueur d'onde parfaite. Par exemple un laser infrarouge à 1550 nanomètres (nm), en réalité, il va émettre une infime bande de lumière allant, par exemple, de 1549 nm à 1551 nm. Il y a donc plusieurs "nuances" de couleurs dans une seule impulsion lumineuse. Ce qui donne une légère largeur spectrale. Les différentes longueurs d'onde se propagent à des vitesses légèrement différentes ( 1549 voyagera plus vite que 1551) c'est ce qu'on appelle la dispersion chromatique.

Impact sur le multimode
Souvent masquée par la dispersion modale — le problème modal est dominant à courte distance.
Impact sur le monomode
Devient le facteur limitant sur très longues distances. Les systèmes WDM et 100G+ utilisent des compensateurs de dispersion (DCM).

03
L'atténuation : l'affaiblissement du signal

Le signale lumineux ne contrevient pas à ce phénomène physique. Même si elle est nettement moins impactante dans le cas de la fibre optique. ce signal perd de la puissance en se propageant. Cette perte s'exprime en dB/km.

FibreLongueur d'ondeAtténuation
Multimode OM4850 nm3,5 dB/km
Monomode OS21310 nm0,4 dB/km
Monomode OS21550 nm0,2 dB/km
Ingénierie - perte optique : chaque installation fibre a un budget de perte total (en dB) entre l'émetteur et le récepteur. Chaque connecteur coûte ~0,3 dB, chaque épissure ~0,1 dB, chaque km de fibre ~0,4 dB. Un OTDR (réflectomètre) permet de mesurer et localiser les pertes sur le terrain.
À retenir
  • Dispersion modale = modes arrivent à des instants différents → limite distance/débit en multimode
  • Fibre à gradient d'indice (OM3/4) réduit la dispersion modale vs step-index (OM1)
  • Monomode = pas de dispersion modale, seule la dispersion chromatique reste
  • Atténuation : 0,2 dB/km à 1550 nm pour OS2 — 17× moins de pertes qu'en multimode à 850 nm

Cours mis à jour en avril 2026.