La fibre optique

I) Généralités :

La fibre optique est utilisée :

-> Pour son insensibilité aux perturbations électromagnétiques.
-> Dans les milieux où il faut éviter les étincelles.
-> Lorsque la distance excède 100 m (limite provenant de l'atténuation du signal dans les câbles cuivre).

Une fibre optique est définie par son ouverture numérique, son atténuation (db/km) et sa bande passante (Hz/km).

II) Composition d'une fibre optique :

La fibre optique est composée de 3 éléments :

-> Le cœur généralement en silice, à l’intérieur duquel va se propager la lumière en suivant les lois de la réfraction. On trouve parfois des cœurs en plastique ou en quartz fondu.
-> La gaine optique comme le cœur est composée de silice mais de moins bonne qualité afin d’assurer la réfraction de la lumière en complément du cœur.
-> Le revêtement de protection généralement en plastique assure la protection mécanique et la flexibilité de la fibre optique. Il n’a aucun rôle dans la transmission.

III) Fonctionnement d'une fibre optique :

La réfraction est la déviation des rayons lumineux passant obliquement d’un milieu transparent dans un autre. Descartes a défini les lois de la réfraction en 1637.

Lorsqu’un rayon lumineux (rayon incident) partant du cœur va rencontrer la gaine optique (indice de réfraction différent du cœur, moins pur en silice)
avec un certain angle (angle incident), il va être réfléchi (dévié) et devient un rayon réfracté.

IV) Les émetteurs :

Pour émettre un signal lumineux, 3 types d’émetteurs sont utilisés :

-> Les LED (Light Emitting Diode) ou DEL (Diode ELectroluminescente) qui fonctionnent dans le rouge visible à la limite de l’infrarouge, longueur d’onde de 850 nm).
-> Les diodes infrarouges qui émettent dans l’invisible à une longueur d’onde de 1 300 nm.
-> Les lasers utilisés seulement dans les fibres monomodes avec des longueurs d’ondes de 1 300 et 1 500 nm.

V) Les récepteurs :

Pour convertir la lumière en courant électrique deux types de récepteurs sont utilisés : la photodiode et le phototransistor.

La photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de détecter un rayonnement optique et de le transformer en signal électrique.

Le phototransistor est un transistor sensible au rayonnement optique. La réaction photosensible est de 100 à 400 fois plus élevée que celle d’une photodiode.

VI) Les types de fibres :

La fibre multimode à saut d'indice est constituée d'un cœur (50 ou 62.5 µm) et d'une gaine optique (125 µm) en silice de différents indices de réfraction.
La différence des indices de réfraction provoque une dispersion du signal qui s'en trouve déformé. La bande passante est comprise entre 20 et 100 MHz/km.

La fibre multimode à gradient d'indice est composée d'un cœur (50 ou 62.5 µm) formé de plusieurs couches de verre successives ayant un indice de réfraction proche.
Les rayons lumineux sont très légèrement réfléchis vers le centre du cœur. La proximité des indices de réfraction induit un temps de propagation égal qui permet
de réduire la dispersion modale. La bande passante s'étend de 150 à 5 000 MHz/km. C'est actuellement la fibre la plus commercialisée.

La fibre monomode avec son cœur de 9 µm offre des chemins de propagation pratiquement directe pour les différents modes. La dispersion modale devient quasiment nulle.
La bande passante est supérieure à 10 GHz/km. <

VII) Les connecteurs optiques :

Le connecteur ST est désormais abandonné, très courant sur les installations fibres installées jusqu’en 2010 au niveau des tiroirs optiques multimodes.
Le verrouillage du connecteur s’effectue par pression et rotation à l’aide de la baïonnette. Sur les anciens commutateurs, on retrouve ce connecteur.

Le connecteur SC est actuellement celui qui est installé au niveau des tiroirs optiques multimodes dans 95% des nouvelles installations.
Le verrouillage s’effectue par une simple pression.

Le connecteur FC est utilisé pour les fibres monomodes au niveau des tiroirs optiques.
Le verrouillage s’effectue à l’aide d’un ergot anti-rotation.

Le connecteur LC est le connecteur utilisé dans presque 100 % des commutateurs depuis 2008.

VIII) WDM et DWDM :

Ces deux techniques ont pour objectif d’envoyer plusieurs signaux simultanément en utilisant des longueurs d’ondes différentes.
En utilisation classique, un seul signal est envoyé. En utilisant le WDM et DWDM, les signaux sont envoyés à différentes longueurs d’ondes.
On passe de la communication type série (1 seul signal) à parallèle (plusieurs signaux).

WDM (Wavelength Division Multiplexing) : Chaque longueur d’onde est espacée de plus de 8 nm.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexiong) : Chaque longueur d’onde est espacée entre 0.1 et 0.8 nm. Un espacement de 0.4 nm permet d’obtenir 80 canaux

En WDM et DWDM, la fibre sera équipée d’autant d’émetteurs et de récepteurs que de longueurs d’ondes utilisées.

Les signaux lumineux émis par les récepteurs sont regroupés par le biais d’un multiplexeur puis véhiculent sur la fibre optique et suivant la longueur de la fibre,
les signaux sont amplifiés par le biais d’amplificateur (tous les 10 ou 40 km suivant la technologie) puis sont démultiplexés par le biais d’un démultiplexeur pour atteindre les différents récepteurs.

IX) Les différentes fibres optiques :

X) Les autres fibres :

Sur le lien suivant un livre blanc de mars 2010 sur les différentes fibres issues du site www.cae-groupe.fr.
Dans ce document, en plus des fibres optiques traité dans de document, sont abordés les fibres mixtes et les fibres plastiques.