La fibre optique

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La fibre optique est indubitablement l’une des inventions les plus marquantes de l’ère de la modernité. Elle marque, en effet, une véritable révolution dans le domaine de la transmission de données. Ce, en offrant la possibilité de l’effectuer à une vitesse présentant la caractéristique d’être très rapide. Un tour d’horizon dans le monde de cette nouvelle technologie permettra de mieux aborder ses spécificités ainsi que ses atouts.

La fibre optique

Ce fut dans les années 1970 que le principe de la fibre optique fut développé par les laboratoires de la firme Corning. La fibre optique peut se définir comme un fil de verre d’une grande finesse entouré d’une gaine protectrice, d’aspect transparent dont la propriété rend possible la conduite de la lumière. C’est ainsi qu’elle est apte à assumer la transmission terrestre et océanique de données. Le débit d’informations de la fibre optique présente l’avantage d’être nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux. Ce, tout en présente une grande capacité à supporter un réseau large bande par lequel la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques peuvent transiter.

Types de fibres optiques

Les fibres optiques relèvent de la nouvelle technologie. Pour cela, elles se renouvellent toujours pour donner naissance à plusieurs types. C’est ainsi que l’on peut distinguer la fibre à saut d’indice, la fibre à gradient d’indice et les fibres à cristaux phoniques.

Au préalable, on signalera qu’un câble de fibres optiques est, d’une manière générale, muni de plusieurs paires de fibres. Chaque fibre a pour vocation de conduire un signal dans chaque sens. Lorsqu’une fibre optique n’est pas encore alimentée, elle porte la dénomination de fibre optique noire.

La fibre à saut d’indice

Ce type de fibre est en réalité un guide d’onde qui a pour fonction d’exploiter les propriétés réfractrices de la lumière. En général, elle est constituée d’un cœur qu’une gaine entoure.

L’indice de réfraction du cœur de cette fibre est plus élevé que celle de la gaine. C’est de cette manière que ce cœur présente une aptitude à confiner la lumière. Cette dernière est alors entièrement réfléchie plusieurs fois à l’interface entre les deux matériaux. D’une manière générale, une gaine plastique de protection recouvre le tout.

Le processus débute par l’entrée d’un rayon lumineux dans une fibre optique à l’une des extrémités, il subit des réflexions totales internes. Ce, à condition que ce rayon pénètre dans la fibre avec un angle approprié. Par la suite, ce rayon se diffuse jusqu’à l’autre extrémité de la fibre optique sans se disperser malgré un parcours en zigzag.

D’une manière générale, la fibre optique est définie en fonction de deux paramètres : d’une part, la différence d’indice normalisé fournit une indication sur le saut d’indice entre le cœur et la gaine. Et d’autre part, l’ouverture numérique de la fibre.

La fibre à gradient d’indice

A la différence de la fibre à saut d’indice, le changement d’indice s’effectue de manière beaucoup plus progressive.

La fibre à cristaux phoniques

Ce nouveau type de fibres optiques a été mis au point de manière à offrir la possibilité d’obtenir des gains de performance dans le domaine du traitement optique de l’information par le biais de techniques non linéaires. Il en va de même dans le domaine de l’amplification optique ou encore dans la génération de supercontinuums dont on peut faire usage.

Pour les réseaux informatiques du type ethernet, on aura recours à un émetteur-récepteur pour relier la fibre optique à cristaux phoniques à d’autres équipements.

La différence d’indice entre les matériaux est d’une échelle beaucoup plus importante. C’est dans cet environnement que les propriétés physiques du guidage sont relativement différentes de celles des fibres à saut d’indice et des fibres à gradient d’indice.

Du côté des matériaux, la silice est la matière fétiche dans le domaine des télécommunications optiques. Ce, en raison de sa pureté. Il en découle alors qu’elle présente l’avantage de ne présenter que des pertes optiques très faibles. Lorsque l’atténuation ne figure pas parmi les impératifs, on peut opter pour la fabrication des fibres en matière plastique.

Caractéristiques des fibres optiques

D’une manière générale, les fibres optiques que l’on utilise pour la transmission des données se distinguent par un caractère : l’atténuation qui se manifeste par l’affaiblissement du signal au cours de la propagation. Toutefois, les fibres optiques présente l’avantage de n’être affectées que par une atténuation extrêmement faible. C’est en fonction de la longueur d’onde que cette atténuation va varier. Le phénomène de diffusion Rayleigh va, de cette manière, procéder à la limitation des performances dans le domaine des courtes longueurs d’onde.

Grâce à la présence de radicaux –OH dans la silice, un pic d’absorption aura lieu et pourra être observé autour de 1385 nm. Dans ce cadre, on signalera que les progrès technologiques ont rendu possible la réduction de ce pic. C’est ainsi que le minimum d’atténuation des fibres en silice ne descend pas au-dessous de 1550 nm. En raison de son caractère proche de l’infrarouge, cette longueur d’onde sera toujours adoptée pour les communications optiques. Actuellement, l’atteinte d’une atténuation très faible est rendue possible par la maîtrise des procédés de fabrication. C’est ainsi qu’après 100 km de propagation, 1 % de la puissance initialement injectée dans la fibre demeure encore et rend possible une détection.

Si l’on souhaite transmettre l’information sur des milliers de kilomètres, on prendra soin d’avoir recours à une réamplification périodique du signal. Ce, par le bais d’amplificateurs optiques qui amalgament simplicité et fiabilité. Dans ce cadre, on soulignera que le signal subira des pertes supplémentaires à chaque connexion entre fibres. Ce, que ce soit par l’intermédiaire de traverses ou par le biais de soudure. A noter que cette dernière technique permet d’amoindrir ces pertes de manière très significative.