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Les fibres optiques utilisées en télécommunication permettent la transmission d

Les fibres optiques utilisées en télécommunication permettent la transmission d’informations sur de longues distances et à haut débit. Ces fibres optiques possèdent un coefficient d’atténuation faible, si bien que le facteur limitant d’une transmission n’est en général pas l’atténuation, mais plutôt la « dispersion » du signal. Les documents utiles à la résolution sont rassemblés en fin d'exercice. 1. Analyse de la qualité d'une transmission L'atténuation de puissance subie par le signal transmis caractérise la qualité de la transmission. 1.1. À l'aide des documents, déterminer quel est le domaine du spectre électromagnétique à utiliser pour obtenir une transmission d'atténuation minimale avec une fibre optique en silice. 1.2. Le coefficient d’atténuation d’une fibre optique de télécommunication vaut α = 1,0.10-5 dB.m-1 pour un signal à haut débit. Exprimer en % la part de la puissance initiale toujours présente après une propagation d’une longueur L = 1,0 km dans cette fibre optique. Justifier la phrase en gras du texte introductif. On considère un rayon arrivant sous incidence normale dans une fibre à saut d’indice (i = 0°) 1.3.1. Trouver dans ce cas l’expression de la durée t1 du trajet de la lumière jusqu’en sortie de fibre (d’indice de cœur n1 et de longueur L). Rappel : v = c / n 1.3.2. A l’aide du document 4, montrer que la durée t2 du trajet de la lumière dans le cas d’un rayon arrivant sous incidence maximale imax peut s’exprimer par : t2 = 1.3.3. Du fait de la dispersion (retard entre les rayons), l’impulsion lumineuse subit un élargissement temporel en sortie de fibre optique (voir document 5) Montrer, à l’aide des documents 4 et 5, que l’élargissement temporel t de l’impulsion en sortie de fibre peut s’écrire : t = t2 – t1 = ( ) 1.3.4. Calculer t pour L = 1,0 km, n1 = 1,456 et n2 = 1,410 (fibre silice / silicone) Une diode laser émet un signal lumineux en entrée de fibre optique. Ce signal, représenté sur le document 6, est composé d’impulsions très brèves de durées δT, séparées d’une durée T ou multiple de T (δT est très petit devant T). 1.4.1. S’agit-il d’un signal analogique ou numérique ? Expliquer. 1.4.2. Donner l’expression du débit (en bit/s) lié à la transmission de ce signal. 2. Procédés physiques de transmission d'informations aux Emirats Arabes Unis À l'aide des documents et des connaissances nécessaires, rédiger en 20 lignes maximum, une synthèse argumentée répondant à la problématique suivante : « En quoi l’option de la fibre optique est-elle la plus logique aux émirats ?» Pour cela, citer trois types de support de transmission de l'information. Décrire le principe de fonctionnement d'une fibre optique. Préciser ensuite les enjeux pour le déploiement de nouveaux réseaux de transmission d'informations par fibre optique en soulignant les points forts et les points faibles de ce mode de transmission. Répondre enfin à la question posée. Bon travail ! EXERCİCE N°2 : « Transmission d’information par fibre optique» (10 pts) Document 1 : La fibre optique aux émirats Les Emirats Arabes Unis sont classés parmi les leaders mondiaux dans la connexion des habitations au réseau de fibre optique, une réalisation rendue possible principalement par les énormes investissements d’Etisalat totalisant un montant de plus de 19 milliards de dirhams (proche de 4 milliards d’euros !!). Selon l’étude annuelle menée par Panorama Research, les Emirats prennent la tête du classement avec un taux de pénétration de 75 pour cent. En 2013, 36 pays étaient repris dans le classement mondial, les Emirats occupant la première place devant la Corée du Sud, le concurrent le plus proche avec 64 pour cent des foyers abonnés. Les autres pays leaders dans ce domaine sont le Japon, la Russie, les Etats-Unis et la France. « La fibre optique à domicile permet d’enlever tous les goulots d’étranglement sur le réseau, a expliqué le directeur de FTTH (Fiber To The Home) Council Europe Hartwig Tauber. Elle permet aujourd’hui de proposer une connexion internet à une vitesse allant jusqu’à un gigabits par seconde au consommateur final, et ce dans les deux sens (download et upload)» Concrètement, une connexion DSL de 10 mégabits par seconde permet de télécharger un film DVD en une 1 heure et 44 minutes, contre 8,6 minutes pour une connexion par câble en fibre optique de 100 Mbit/s. « Les pays arabes ont commencé le déploiement de la fibre optique avec un léger retard par rapport à l’Asie, à l’Amérique du Nord et à certains pays européens, poursuit Tauber. Mais la région a une chance unique aujourd’hui de bénéficier du fait que son infrastructure est en train d’être rénovée, ou construite. L’option de la fibre optique est donc la plus logique ». Document 2 : Atténuation linéique d'un signal L'atténuation linéique , correspondant à la diminution de la puissance du signal par kilomètre et exprimée en dB/km, est définie par : e s P 10 log L P  Avec : Pe, la puissance du signal à l'entrée du dispositif de transmission Ps, la puissance du signal à sa sortie L, la distance parcourue par le signal en km. Document 3 : Atténuation spectrale d'une fibre optique en silice Document 4 : Dispersion dans une fibre optique La figure ci-dessous représente une fibre dite « à saut d’indice », car l’indice optique passe d’une valeur n1 dans le cœur à une valeur n2 dans la gaine. Une impulsion lumineuse arrive, à l’instant t=0s, sous forme d’un faisceau conique convergent à l’entrée de la fibre optique. Le faisceau a pour demi-angle au sommet l’angle imax correspondant à l’angle maximal pour que tout rayon du faisceau soit guidé dans la fibre (phénomène de réflexion totale sur les parois du cœur), comme illustré ci-après. Pour une fibre à saut d’indice, le rayon considéré doit vérifier n 1 sinΘ = n2 (limite de la réflexion totale). Dans ce cas, lorsque le rayon (en rouge) qui subit la réflexion parcourt une distance d2, le rayon dans l’axe (en bleu) parcourt une distance d1 = d2 sinΘ Document 5 : Allure du signal en entrée puis en sortie de fibre Document 6 : Signal lumineux émis en entrée de fibre optique Document 7 : Aspect de différents types de fibres optiques et débits binaires associés Document 8 : Comparaison entre une fibre optique et un fil de cuivre Fibre optique Fil de cuivre Sensibilité nulle aux ondes électromagnétiques Grande sensibilité aux ondes électromagnétiques Faible atténuation du signal : 0,2 dB/km Forte atténuation du signal : 10 dB/km Réseau faiblement implanté géographiquement Réseau fortement implanté géographiquement Grande largeur de bande : grande quantité d'informations transportées simultanément Largeur de bande limitée : la quantité d'informations transmises est très limitée uploads/s1/ devoir-fibre-optique2.pdf