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.

Quel est le rôle de la fibre optique ?

Vous venez de le découvrir, la fibre optique n’est pas uniquement utilisée pour vous permettre d’avoir une connexion internet à votre domicile. La grande question, c’est pourquoi est-elle si sollicitée ?

La fibre optique et internet

Dans le cas de la connexion internet, c’est la transmission numérique qui nous intéresse. Comme vous le savez certainement, la fibre optique permet de transporter la lumière d’un point A à un point B. La vitesse de la lumière étant à ce jour ce que nous connaissons de plus rapide, il est donc possible de transmettre des informations à l’autre bout de la Terre, sans pertes, car la fibre optique a une atténuation très faible.

De votre côté, vous pourrez donc avoir une connexion internet réactive, sans période de latence, et donc très rapide, ce qui vous permettra de télécharger et regarder des films en très haut débit et d’une grande qualité. Pour information, l’ADSL a un débit maximum de 15 Mb/s, quand la fibre optique atteint au minimum 100 Mb/s. Cela n’est donc pas comparable.

La fibre optique a donc ici, un rôle de transmission de données. Malheureusement, tout le territoire n’a pas encore la chance d’être desservi. Pour savoir si on est éligible à la fibre optique, il vous suffit de cliquer sur le lien, et de rentrer votre adresse ou numéro de téléphone fixe.

La fibre optique dans la conquête spatiale

Là encore, la fibre optique va avoir un rôle de communication. Bien entendu, il n’est pas question de câbles dans l’espace. Ce sont 4 satellites qui sont chargés d’émettre des faisceaux lumineux, connus sous le nom de programme Copernicus. Les informations transmises sont très utiles aux stations installées sur terre, avec leurs télescopes géants. Les câbles optiques sont, eux, utilisés dans les modules spatiaux envoyés dans l’espace.

Bien entendu, cela permet aux satellites d’avoir une meilleure communication et les données peuvent ainsi servir aux avions. Cela nous permet également d’avoir une meilleure couverture satellite, qui s’en trouve beaucoup plus étendue. Des zones jusqu’à alors dépourvues, se trouvent ainsi connectées. C’est aussi beaucoup plus rapide. Si auparavant, il fallait attendre que le satellite passe au-dessus d’une station terrestre pour transmettre ses informations, aujourd’hui ce même satellite peut tout transmettre immédiatement (sans avoir à les stocker) et peu importe l’endroit où il se trouve autour de la Terre.

La fibre optique dans le domaine médical

Dans le monde médical, la fibre optique a également sa place. Oui, les médecins ont aussi besoin d’une connexion internet pour dialoguer à distance avec des confrères ou pour faire des opérations connectées. Toutefois, l’utilisation de la fibre optique a d’abord été faite pour des besoins d’éclairage et de vidéo.

Le meilleur exemple concerne l’endoscopie, puisque lorsqu’un médecin vous fait une coloscopie, pour inspecter vos intestins avec son fibroscope, il se trouve dans un endroit non éclairé. Pour y voir clair, le fibroscope est donc doté de fibre optique. La lumière se réfléchit ensuite sur les organes. Elle est ensuite captée par un second câble optique pour permettre au médecin d’avoir une image vidéo. C’est exactement le même principe avec la cœlioscopie, permettant ainsi de réaliser des interventions sans avoir à ouvrir et faire une grande cicatrice. Aujourd’hui, les instruments sont passés par un simple orifice.

Résultat, en plus d’avoir des images de meilleure qualité, cela facilite grandement les suites opératoires, puisqu’il n’y a plus besoin de faire une grande ouverture et l’intervention est plus rapide, nécessitant une anesthésie moins longue. Les patients sont donc moins douloureux, les risques sont diminués et les temps d’hospitalisation également. Les coûts d’hospitalisation sont donc moindre.

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