Fibre optique, comment ça marche ?

vendredi 14 août 2020

La fibre optique désigne le support et la technologie associés à la transmission d’informations sous forme d’impulsions lumineuses le long d’un brin ou d’une fibre de verre ou de plastique. La fibre optique est utilisée pour les réseaux de données longue distance et à haute performance.

La fibre optique est couramment utilisée dans les services de télécommunication tels que l’internet, la télévision et le téléphone.

Les câbles à fibres optiques sont utilisés car ils présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux câbles en cuivre, tels qu’une bande passante et des vitesses de transmission plus élevées

Un câble à fibres optiques peut contenir un nombre variable de ces fibres de verre - de quelques unes à quelques centaines. Autour du noyau de la fibre de verre se trouve une autre couche de verre appelée gaine. Une couche connue sous le nom de tube tampon protège la gaine, et une couche de revêtement agit comme couche de protection finale pour chaque brin.

Comment fonctionne la fibre optique

Les fibres optiques transmettent des données sous forme de particules de lumière - ou photons - qui pulsent à travers un câble de fibres optiques. Le cœur de la fibre de verre et la gaine ont chacun un indice de réfraction différent qui courbe la lumière entrante selon un certain angle. Lorsque les signaux lumineux sont envoyés à travers le câble de fibre optique, ils se réfléchissent sur le noyau et la gaine en une série de rebonds en zigzag, suivant un processus appelé réflexion interne totale. Les signaux lumineux ne voyagent pas à la vitesse de la lumière en raison des couches de verre plus denses, mais voyagent environ 30 % plus lentement que la vitesse de la lumière. Pour renouveler, ou amplifier, le signal tout au long de son parcours, la transmission par fibre optique nécessite parfois des répéteurs à intervalles éloignés pour régénérer le signal optique en le convertissant en un signal électrique, en traitant ce signal électrique et en retransmettant le signal optique.

Les câbles de fibre optique s’orientent vers la prise en charge de signaux allant jusqu’à 10 Gbps. Généralement, plus la capacité de la bande passante d’un câble à fibres optiques augmente, plus il devient coûteux.

Types de câbles à fibres optiques

La fibre multimode et la fibre monomode sont les deux principaux types de câbles à fibres optiques. La fibre monomode est utilisée pour de plus longues distances en raison du diamètre plus petit de l’âme de la fibre de verre, ce qui réduit la possibilité d’atténuation, c’est-à-dire la réduction de la puissance du signal. L’ouverture plus petite isole la lumière en un seul faisceau, ce qui offre un chemin plus direct et permet au signal de parcourir une plus grande distance. La fibre monomode a également une largeur de bande considérablement plus élevée que la fibre multimode. La source de lumière utilisée pour la fibre monomode est généralement un laser. La fibre monomode est généralement plus chère car elle nécessite des calculs précis pour produire la lumière laser dans une ouverture plus petite.

La fibre multimode est utilisée pour des distances plus courtes car l’ouverture plus grande du cœur permet aux signaux lumineux de rebondir et de se réfléchir davantage en cours de route. Le diamètre plus grand permet d’envoyer plusieurs impulsions de lumière à travers le câble en même temps, ce qui augmente la transmission de données. Cela signifie également qu’il y a plus de possibilités de perte, de réduction ou d’interférence du signal, cependant. Les fibres optiques multimodes utilisent généralement une LED pour créer l’impulsion lumineuse.

Alors que les câbles en fil de cuivre ont été le choix traditionnel pour les télécommunications, les réseaux et les connexions par câble pendant des années, la fibre optique est devenue une alternative courante. La plupart des lignes longue distance des compagnies de téléphone sont maintenant faites de câbles en fibre optique. La fibre optique transporte plus d’informations que le fil de cuivre classique, en raison de sa plus grande largeur de bande et de ses vitesses plus élevées. Comme le verre ne conduit pas l’électricité, la fibre optique n’est pas soumise à des interférences électromagnétiques et les pertes de signal sont minimisées.

Avantages et inconvénients

Les câbles à fibres optiques sont utilisés principalement pour leurs avantages par rapport aux câbles en cuivre. Parmi les avantages, on peut citer

  • Prise en charge de capacités de bande passante plus élevées.
  • La lumière peut voyager plus loin sans avoir besoin d’une augmentation du signal.
  • Ils sont moins sensibles aux interférences, telles que les interférences électromagnétiques.
  • Ils peuvent être immergés dans l’eau - les fibres optiques sont utilisées dans des environnements plus à risque comme les câbles sous-marins.
  • Les câbles à fibres optiques sont également plus résistants, plus fins et plus légers que les câbles en fil de cuivre
  • Ils n’ont pas besoin d’être entretenus ou remplacés aussi fréquemment.

Cependant, il est important de noter que les fibres optiques présentent des inconvénients que les utilisateurs doivent connaître avant de les manipuler. Ces inconvénients sont les suivants :

  • Le fil de cuivre est souvent moins cher que la fibre optique.
  • La fibre de verre nécessite également plus de protection dans un câble extérieur que le cuivre.
  • L’installation d’un nouveau câblage demande beaucoup de travail.
  • Les câbles en fibre optique sont souvent plus fragiles. Par exemple, les fibres peuvent être cassées ou un signal peut être perdu si le câble est plié ou courbé dans un rayon de quelques centimètres.

Les utilisations de la fibre optique

Les réseaux informatiques sont un cas d’utilisation courant de la fibre optique en raison de la capacité de la fibre optique à transmettre des données et à fournir une large bande passante. De même, la fibre optique est fréquemment utilisée dans la radiodiffusion et l’électronique pour offrir de meilleures connexions et performances. L’internet et la télévision par câble sont deux des utilisations les plus courantes de la fibre optique. La fibre optique peut être installée pour permettre des connexions longue distance entre des réseaux informatiques situés dans des endroits différents.

Les industries militaires et spatiales utilisent également la fibre optique comme moyen de communication et de transfert de signaux, en plus de sa capacité à fournir des capteurs de température. Les câbles à fibres optiques peuvent être avantageux en raison de leur poids et de leur taille réduits.

La fibre optique est fréquemment utilisée dans une variété d’instruments médicaux pour fournir un éclairage précis. Elles permettent également de plus en plus souvent d’utiliser des capteurs biomédicaux qui facilitent les procédures médicales peu invasives. Comme la fibre optique n’est pas soumise à des interférences électromagnétiques, elle est idéale pour divers tests comme les scanners IRM. Parmi les autres applications médicales de la fibre optique, citons l’imagerie par rayons X, l’endoscopie, la luminothérapie et la microscopie chirurgicale.

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