Modélisation physique de dégradations et traitement numérique du signal pour la transmission de données sur fibres optiques multi-cœurs // Physical impairment modeling and digital signal processing for data transmission over multi-core optical fibers

Les télécommunications par fibre optique ont connu des progrès technologiques rapides au cours des dernières décennies, permettant une utilisation toujours plus efficace du support de propagation, la fibre monomode. Les principales avancées ont été: (i) les technologies de multiplexage en longueur d'onde, permettant la coexistence de centaines de canaux de longueur d'onde au sein d'une même fibre monomode; (ii) l'amplificateur à fibre optique, permettant une extension considérable de la portée de transmission par régénération optique des signaux atténués; (iii) et, plus récemment, les technologies de communication cohérente, qui constituent une constellation de technologies instrumentales et numériques. Les émetteurs cohérents codent les données sur un champ lumineux en modulant les degrés de liberté d'amplitude, de phase et de polarisation, tandis que les récepteurs cohérents détectent les mêmes degrés de liberté par détection hétérodyne, puis effectuent un échantillonnage et une numérisation à haut débit. Un traitement numérique du signal (DSP) avancé est appliqué avant et après la transmission afin de minimiser la plupart des dégradations. La technologie de communication cohérente approche désormais des limites physiques de la capacité de transmission de données dans une fibre monomode (environ 100Tb/s en bande C avec des amplificateurs à fibre dopée à l'erbium).

Dans le cadre du projet PEPR «PLEIADES» (2025-2029), le laboratoire PhLAM collabore avec Télécom Paris pour étudier le support de propagation considéré comme le plus adapté pour remplacer la fibre monomode dans les nouveaux réseaux de communication par fibre optique: la fibre multicœur. Cette solution permettrait d'augmenter la capacité de la fibre en ouvrant de nouveaux canaux spatiaux (un par cœur), mais au prix d'introduire un nouveau type de dégradation, la diaphonie intercœur.

L'objectif du projet est de mesurer et de modéliser cette dégradation, ainsi que de développer des schémas DSP pour l'atténuer.

Le travail de thèse s'articulera autour des étapes suivantes :
• Revue de la littérature sur les fibres multi-coeurs
• Modélisation numérique de la propagation dans les fibres multi-coeurs
• Mise en œuvre et optimisation de schémas d'égalisation et de décodage pour ces fibres
• Modification d'un banc de test optique cohérent à haute vitesse d'une transmission sur des fibres multi-coeurs.
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Fiber optic telecommunications has seen rapid technological improvements in recent decades permitting to use the propagation support, the single-mode fiber, ever more efficiently. Key milestones have been (i) the wavelength-division multiplexing technologies allowing hundreds of wavelength channels to co-exist within the same single-mode fiber ; (ii) the optical fiber amplifier allowing great extension of transmission reach by optically re-generating attenuated signals; (iii) and most recently coherent communication technologies which is a constellation of both instrumental and digital technologies. Coherent transmitters encode data on a light field by modulating both amplitude, phase, and polarization degrees of freedom, and coherent receivers heterodyne-detect the same degrees of freedom followed by high-speed sampling and digitization, all the while advanced digital signal processing (DSP) is applied both before transmission and after reception to mitigate most impairments. Coherent communication technology is now nearing the physical limits of data transmission capacity in a single-mode fiber (around 100 Tb/s in the C-band with Erbium-dopes fiber amplifiers).

Within the PEPR project 'PLEIADES' (2025-2029) the PhLAM laboratory is working with Télécom Paris to examine the propagation support that is considered the best candidate to replace the single-mode fiber in new optical fiber communication networks : the multi-core fiber, in principle increasing fiber capacity by opening new spatial channels (one per core), but at the price of introducing a new type of impairment, inter-core cross-talk. The aim of the project is to both measure and model this impairment as well as developing DSP schemes to mitigate it.

The Phd work will be organized around the following steps:
• Literature review on multi-core fibers
• Numerical channel modeling of propagation in multi-core fibers
• Implementation and optimization of equalization and decoding schemes
• Experimentation of a high-speed coherent optical test bench for transmission over multi-core fibers.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Pour être éligible au poste, le candidat doit posséder un master en génie électrique ou un domaine connexe. Le candidat doit posséder d'excellentes connaissances en communication optique et en traitement du signal. Des compétences avec de l'expérience en expérimentation en labo peuvent s'avérer très avantageuses.
To be eligible for the Phd position, the candidate must hold a master's degree in electrical engineering or a related field. The candidate must have excellent knowledge in optical communication and signal processing. Experience and skills gained through laboratory experimentation can be highly advantageous.