1 - Caractéristique et structure d’une fibre optique

Introduction sur les Fibres Optiques

Les communications sont depuis la nuit des temps indispensables à la vie humaine, les hommes ayant toujours évolué dans leurs façons de communiquer. La communication a évolué de différentes manières. Nous avons ainsi connu dans le désordre les signaux de fumée, la lettre, le télégraphe, le téléphone … Et depuis une trentaine d’années, ces manières de communiquer n’ont cessé de se moderniser et d’être de plus en plus rapides pour mieux servir les utilisateurs.

Ces ainsi que nous avons vu arriver la communication par câble (ligne téléphonique, le câble…) Mais depuis quelque temps, nous avons l’expansion et l’explosion de la fibre optique, du fait qu’elle est plus rapide et moins volumineuse que ses prédécesseurs.

C’est pourquoi, nous allons vous donner un petit aperçu de ce qu’est réellement la fibre optique…

Avant de pouvoir résoudre notre problème - comment l’image est transmise à l’intérieur de la fibre optique ? - nous devons d’abord savoir ce qu’est réellement la Fibre Optique.

En quoi sont conçues les fibres optiques et quels en sont les atouts majeurs ?

La fibre optique est considérablement utilisée depuis une vingtaine d’années du fait de ses nombreuses qualités physiques. Elle permet ainsi de mettre en marge certains désavantages des câbles traditionnels (puissance, impédance…).

Son but est le transport de la lumière. La lumière qui traverse ainsi la fibre optique est émise par une Diode Electroluminescente (DEL). Les informations transmises à l’intérieur de la fibre optique sont ainsi codées au moyen du système numérique, lequel est une succession de 0 et de 1 représentatifs de l’information. Le 0 sont représenté par une absence de lumière et les 1 sont codés au moyen d’une impulsion lumineuse.

La fibre optique, dans le but de permettre un passage optimum, est toujours fabriquée de la même manière. La fibre optique est ainsi composée de trois cylindres. Le premier cylindre (le cylindre central) est appelé cœur ou âme, et est lui-même recouvert d’un autre cylindre appelé gaine optique qui, pour finir le tout, est à son tour enveloppé d’une protection appelée enveloppe protectrice. Tout cet ensemble qui forme la fibre, hormis la gaine de protection, est fait de verre, de plastique fortement raffiné ou d’oxyde de silicium (SiO₂). Le câblage en fibre optique de n’importe quelle ville ou région se fait toujours en employant un nombre pair de fibre (une pour la réception et une pour l’émission).

Comment fonctionne une fibre optique ?

La fibre optique, comme nous le savons maintenant, reçoit un signal lumineux provenant d’une Diode Electroluminescente, d’une diode infrarouge ou encore d’un laser. Une fibre optique peut recevoir une information allant jusqu’à 200 Gigabits par seconde (200 x 10⁹ bits, cela représentant environ 200 000 km/s), tout cela variant selon la pureté de la fibre. Cette vitesse de transmission de données n’est actuellement encore dépassée par aucun câble terrestre. Mais la faculté principale aussi de ce type de câblage est qu’il n’est sensible à aucune des variations de son environnement (humidité, chaleur, pression…).

Le faisceau, ainsi émis par l’émetteur, ne sera pas transmis de la même manière selon l’angle auquel il a été soumis. Ainsi le signal émis va être réfléchi par le bord de la fibre vers le côté opposé, ce phénomène s’appelant la réflexion totale interne. Il y a réflexion totale interne car la totalité du signal est réfléchi à l’intérieur de la fibre. Les deux couches intérieures de la fibre ont deux indices de réfraction différents (un indice de réfraction, est une caractéristique qui permet de connaître le taux de réflexion d’un signal dans un certain milieu). L’indice de réfraction de l’air et du vide est de 1, celui de l’eau est de 1,3…). Cette différence entre les deux indices permet que le signal soit réfléchi totalement.

Ainsi le fonctionnement d’une fibre optique, n’est guère plus compliqué qu’un signal qui est transmis de façon totale d’un bout à l’autre de la fibre…

Quels sont les différents types de fibres optiques ?

Il existe quelques types de fibre optique, qui diffèrent par leur composition des couches (matériaux utilisés et épaisseurs…) et aussi par la nature de leurs émetteurs, ce qui ne leur procurent pas la même vitesse de propagation de l’information. Nous allons ici seulement nous attarder sur deux types de fibre.

La fibre multimode :

Les rayons de lumière de cette fibre suivent plusieurs chemins. L’émetteur de cette fibre est une Diode Electroluminescente qui lui fournit une capacité d’émission de l’ordre du Gigabits par kilomètre.

Mais dans cette catégorie, on distingue celle ayant un gradient d’indice (une onde de forme sinusoïdale), ce qui engendre une baisse de l’indice de réfraction au centre de la fibre. Ces fibres auront une vitesse de circulation de l’information lumineuse inférieure au milieu de la fibre et plus rapide en périphérie. Ces fibres sont utilisées exclusivement lors de trajet de courte distance.

Sinon il y a la fibre à saut d’indice (une onde comportant une réfraction à angle droit), ce qui entraîne une déformation du signal. Cette déformation est due au fait qu’il y a application du principe de dispersion. Cette fibre est aussi utilisée sur de courte distance car parfois elle atténue trop le signal émis.

La fibre monomode

Les rayons de lumière suivent un seul chemin, l’onde est parallèle à la fibre. Cette onde pour permettre une telle précision utilise un laser. Ces performances sont de l’ordre de 100 Gigabits par kilomètre car elle n’offre que très peu de dispersion du signal. Cette fibre connaît les meilleurs résultats car sans dispersion du signal, et cela grâce à un cœur de la fibre très petit. Cette fibre peut ainsi être utilisée sur de bien plus longues distances que celles qui l’ont précédée mais elle connaît un coût beaucoup plus important.