Contribution à l'étude des liaisons optiques atmosphériques : propagation, disponibilité et fiabilité.

Le plus grand defi pour le deploiement des systemes de telecommunications bases sur les Liaisons Optiques Atmospheriques (LOA) reste sans doute la limite de leurs performances dans differentes conditions meteorologiques et plus particulierement en presence de brouillard. L'interet porte actuellement a ce type de liaisons nous a amene a etudier et a comprendre les effets des differentes conditions meteorologiques (pluie, neige, brouillard, etc.) sur la propagation du rayonnement laser dans l'atmosphere. Les performances des LOA dependent fortement de la longueur d'onde utilisee. En fonction de cette derniere, on cherchera a determiner, a comprendre et a optimiser les effets de l'atmosphere sur la transmission en espace libre. Pour les ondes optiques visibles et infrarouges, gamme dans laquelle operent les LOA, le brouillard joue un role preponderant dans la degradation de la transmission. L'objet de ce travail porte plus particulierement sur l'etude de l'effet du brouillard sur les performances des LOA. Nous rappelons, dans un premier temps, l'interet des LOA ainsi que leurs implications dans le monde des telecommunications d'aujourd'hui. Nous etudions ensuite la problematique, les defis et les facteurs environnementaux rencontres par ce type de liaisons et nous exposons les differents modeles empiriques et theoriques existant dans la litterature permettant d'evaluer l'attenuation des ondes optiques en presence de brouillard. Dans un second temps, nous decrivons les proprietes optiques du brouillard a partir de la theorie de diffusion de Mie en fonction de la distribution de la taille de particules. Nous investiguons sous FASCODE les performances des systemes laser en presence de deux types de brouillard (advection et convection) ainsi qu'a partir d'autres distributions de taille de particules disponibles dans la litterature. Les coefficients d'extinction en fonction de la longueur d'onde (0.4 a 15 µm), pour differentes distributions de taille de particules, sont compares afin de verifier la capacite des modeles de brouillard de FASCODE a representer la variete des types de brouillards existant dans la nature. Nous portons plus particulierement notre attention sur quelques raies laser utilisees dans les liaisons optiques atmospheriques. A partir de ces resultats, nous avons etabli des formules de transmission rapides pour ces longueurs d'onde qui nous permettent de predire l'attenuation atmospherique en fonction de la visibilite sans avoir recours aux codes de calcul usuels. Ainsi, un modele d'attenuation pour le rayonnement laser dans la bande spectrale 0.69 a 1.55 µm sera propose. Ce modele est valide pour deux types de brouillard (advection et convection) et pour des visibilites qui varient entre 50 et 1000 m. En effet, le parametre "visibilite" est mesure facilement et archive a partir des stations meteorologiques ou des aeroports, ce qui permet une evaluation geolocale des performances de ces systemes de telecommunication. Dans un troisieme temps, nous presentons le logiciel developpe a FT R&D, base sur le modele d'attenuation que nous avons etabli, qui permet de predire la qualite de service d'une liaison LOA. Une comparaison de la disponibilite reelle d'une liaison (Graz en Autriche) et de la disponibilite predite a partir de ce logiciel, a permis sa validation. Finalement, la derniere partie de ce travail concerne une serie d'experiences en milieu naturel sur plusieurs liaisons optiques. Nous avons compare le comportement de deux systemes laser operant a 3 longueurs d'onde differentes (650, 850 et 950 nm) dans un meme canal de propagation et dans les memes conditions meteorologiques. Nous avons pu valider notre modele theorique et montrer qu'il apportait une amelioration dans la prevision des mesures de transmission par rapport aux modeles existant dans la litterature et couramment employes.