L'utilisation de fibres optiques multimodes pour augmenter la capacité d'information d'Internet est fortement entravée par les distorsions qui se produisent lors de la transmission des images en raison d'un phénomène appelé diaphonie modale.

Cependant, Des chercheurs de l'Université de Rochester à l'Institut d'optique ont mis au point une nouvelle technique, décrit dans un article de Communication Nature, pour "retourner" le front d'onde optique d'une image pour les deux polarisations simultanément, afin qu'il puisse être transmis à travers une fibre multimode sans distorsion. Des chercheurs de l'Université de Floride du Sud et de l'Université de Californie du Sud ont collaboré au projet.

Auteur principal Yiyu Zhou, un doctorat candidat dans le laboratoire Rochester de Robert Boyd, professeur d'optique, fait une analogie avec une autoroute à plusieurs voies en décrivant le défi auquel les chercheurs ont été confrontés.

"Évidemment, une autoroute à plusieurs voies est plus rapide qu'une seule voie, " dit Zhou. " Mais si un coursier est obligé de changer de voie A à voie B, le colis sera livré à la mauvaise destination. Lorsque cela se produit dans une fibre multimode, lorsqu'un mode spatial est couplé à un autre lors de la propagation à travers la fibre, c'est ce que nous appelons la diaphonie modale. Et nous voulons supprimer cela."

La solution que les chercheurs ont conçue consiste à préformer numériquement le front d'onde et la polarisation d'un faisceau de signal se propageant vers l'avant pour être le conjugué de phase d'un auxiliaire, faisceau sonde se propageant vers l'arrière - dans une réalisation expérimentale d'inversion vectorielle du temps.

« Lorsqu'un faisceau optique aux fronts d'onde parfaits traverse la fibre multimode, il sort mal déformé, " explique Boyd, qui est également titulaire de la Chaire d'excellence en recherche du Canada en optique non linéaire quantique à l'Université d'Ottawa.

"Si nous utilisons un miroir pour renvoyer le front d'onde, il deviendra encore plus déformé. Mais si nous le reflétons plutôt sur un miroir, et aussi retourner le front d'onde d'avant en arrière, la distorsion s'annule au fur et à mesure que les ondes repassent à travers ce milieu déformant. En particulier, nous devons effectuer cette procédure pour les deux polarisations simultanément lorsque le milieu déformant est une longue fibre multimode."

Les chercheurs démontrent que cette technologie peut améliorer la capacité de canal dans une fibre multimode de 1 km de long.

"Notre technique peut être utilisée pour réaliser un multiplexage modal sur une longue durée, des fibres multimodes standard pour améliorer considérablement la capacité de canal des liaisons de communication optiques, ", dit Zhou. "Il peut potentiellement être utilisé pour augmenter la vitesse d'Internet d'un ou deux ordres de grandeur."

La technique pourrait également être potentiellement utilisée pour améliorer l'imagerie endoscopique du cerveau et d'autres tissus biologiques, dit Zhou.