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Comprendre la fibre optique Introduction sur la fibre optique Les fibres optiqu

Comprendre la fibre optique Introduction sur la fibre optique Les fibres optiques sont utilisées pour transmettre des informations sur de longues distances, avec des débits binaires élevés. Elles présentent de nombreux avantages. Tout d’abord, le signal transmis sur la fibre n’est pas perturbé par une quelconque onde électromagnétique produit par des câbles d’alimentation ou des équipements électriques. Elles confèrent également une plus grande sécurité car ces câbles peuvent être totalement diélectriques. Enfin, elles permettent un gain de poids et d’espace du fait de leur diamètre plus petit, de seulement 250 µm. En permettant les communications à très longue distance et à des débits jusqu'alors impossibles, les fibres optiques ont constitué l'un des éléments clef de la révolution des télécommunications optiques. Ses propriétés sont également exploitées dans le domaine des capteurs de température, l’imagerie médicale et dans l’éclairage. 1.Principe de fonctionnement de la fibre optique La fibre optique est basée sur le principe de la réfraction de la lumière. C’est un guide d’onde qui se constitue de plusieurs couches de matériaux, ces derniers sont dits diélectrique et peuvent être soit du verre, soit du plastique. Ces matériaux sont transparents et ont des indices de réfraction différents, ce qui permet de confiner la lumière au voisinage du centre. Le phénomène de transmission par fibre optique s’appuie sur un processus de réfraction et de réflexion. C’est une transmission qui dépend ainsi du passage d’une radiation électromagnétique dans un média transparent. 2.Composition d’une fibre optique Une fibre optique est constituée de trois composants principaux : le cœur, la gaine et le revêtement. La partie centrale, le cœur, est composés de silice dopée et est entourés d’une gaine, constituée de silice naturelle. Le signal lumineux se propage le long du cœur et le signal est réfléchi sur la surface entre le cœur et le revêtement. Un revêtement acrylique, généralement constitué de deux couches, protège la partie en silice contre l’abrasion pendant l’installation. 3. Les différents types de fibre optique • Le multimode dans lequel il existe différents modes de propagation de la lumière au sein du cœur de la fibre. • Le monomode dans lequel il existe un seul mode de propagation de la lumière, le mode en ligne droite. 4. Le multimode à saut d'indice La fibre multimode à saut d'indice est la fibre la plus ordinaire. C'est ce type de fibre qui est utilisé dans les réseaux locaux de type LAN. Etant donné que la fibre à saut d'indice est multimode, il existe plusieurs modes de propagation de la lumière au sein de son cœur de silice. Il existe dans cette fibre une très grande variation entre l'indice de réfraction du cœur et de la gaine optique. C'est pour cela que les rayons lumineux se propagent par réflexion totale interne en dent de scie. La fibre à saut d'indice possède un cœur très large. L'atténuation sur ce type de fibre est très importante comme on peut le voir sur la différence des impulsions d'entrée et de sortie. Débit : environ 100 Mbit/s Portée maximale : environ 2 Km Affaiblissement : 10 dB/Km 5. Le multimode à gradient d'indice La fibre multimode à gradient d'indice est elle aussi utilisée dans les réseaux locaux. C'est une fibre multimode, donc plusieurs modes de propagation coexistent. A la différence de la fibre à saut d'indice, il n'y a pas de grande différence d'indice de réfraction entre cœur et gaine. Cependant, le cœur des fibres à gradient d'indice est constitué de plusieurs couches de matière ayant un indice de réfraction de plus en plus élevé. Ces différentes couches de silice de densités multiples influent sur la direction des rayons lumineux, qui ont une forme elliptique. La fibre à gradient d'indice possède un cœur de taille intermédiaire. L'atténuation sur ce type de fibre est moins importante que sur les fibres à saut d'indice. Débit : environ 1 Gbit/s Portée maximale : environ 2 Km Affaiblissement : 10 dB/Km 6. Le monomode La fibre monomode est la meilleure fibre existante à l'heure actuelle. C'est ce type de fibre qui est utilisé dans les cœurs des réseaux mondiaux. Un seul mode de propagation de la lumière existe, c’est le mode en ligne droite. À la différence du multimode, le câble en fibre optique monomode ne présente qu'un seul type de diffusion : une seule longueur d’onde dans le cœur du câble. Il n’y a donc aucune interférence ni aucun chevauchement entre les différentes longueurs d’onde, comme c’est le cas avec le câble multimode. La fibre monomode offre un débit nettement supérieur à la fibre multimode. Vous pouvez utiliser deux fils de fibre optique monomode pour pratiquement doubler le débit d'un câble multimode. Les résultats du câble monomode en termes de longueur et de vitesse sont possibles, car la transmission de la lumière en monomode annule le retard en mode différentiel (DMD), qui limite le débit principal du multimode. La fibre monomode possède un cœur très fin, de la taille d’un cheveu ! L'atténuation sur ce type de fibre est quasi nulle, c'est ce qui en fait sa force. Débit : environ 100 Gbit/s Portée maximale : environ 100 Km Affaiblissement : 0,5 dB/Km 7. Utilisation de la fibre optique L’optique est une branche des sciences physiques qui étudie les propriétés et le comportement de la lumière. L’optique aborde aussi l’interaction de la lumière avec les autres matières, dans ses aspects photonique et électromagnétique. Le génie optique est un terme qui désigne parfois la plupart des sciences appliquées liées à l’optique, on y retrouve les sciences optiques classiques et celles modernes, une discipline s’est distinguée de nos jours par ses multiples applications et qui est la fibre optique. 7.1. Les télécommunications La fibre optique est utilisée dans le domaine des télécommunications, pour la transmission d'informations, que ce soit des conversations téléphoniques, des images ou des données. Il s'agit sans aucun doute d’un des domaines dans lequel l’utilisation de la fibre optique est le plus important et a le plus d’avenir. Les fibres sont alors utilisées en particulier pour les réseaux à haut débit. Leurs capacités de transmission atteignent des débits de l’ordre du gigabit par seconde avec par exemple les câbles transatlantiques, qui s'accompagnent d'une atténuation très faible. De plus, grâce aux multiplexages, on atteint la centaine de Gbits/s. 7.2. La fibre optique utilisée pour Internet Les usages numériques quotidiens nécessitent de plus en plus de débit que les technologies ADSL (réseau cuivre), câble et satellite ne permettent plus de satisfaire. Avec la fibre optique, vous utilisez Internet dans le plus grand confort. Vous échangez et téléchargez aisément des fichiers volumineux, vous profitez d’une qualité d’image TV inégalée, le tout en simultané, et vous accédez à de nouveaux usages. Les câbles à fibres optiques transmettent de grandes quantités de données à très haute vitesse. Avec des débits allant jusqu’à 10 Gbps. De plus, comparés aux fils de cuivre traditionnels, les câbles à fibres optiques sont moins volumineux, plus légers, plus flexibles et transportent plus de données. 7.3 La fibre optique utilisée dans la télévision L’utilisation de la fibre optique a aussi explosé, ces dernières années, en ce qui concerne la transmission des signaux TV. Ces câbles sont idéaux pour transmettre des signaux pour les téléviseurs haute définition ; notamment, parce qu’ils offrent une bande passante et une vitesse bien plus élevée que ceux utilisés précédemment. 7.4 Les usages de la fibre optique en téléphonie Autre utilisation de la fibre optique dont les entreprises connaissent bien la téléphonie. Il n’a jamais été aussi simple et performant de passer des appels via Internet. La fibre optique offre de meilleures qualités d’appel. Vos communications téléphoniques sont plus claires, moins saccadées ; notamment, parce que les paquets de données sont transmis plus rapidement. 7.5 La fibre optique et les réseaux informatiques La mise en réseau entre des ordinateurs dans un même bâtiment ou dans plusieurs bâtiments est aussi plus facile et plus rapide grâce à l’utilisation de câbles à fibres optiques. C’est donc autant de temps de gagné pour tous les employés d’une entreprise qui ont besoin de transférer des fichiers et des informations sur ce réseau informatique. 7.6 L’imagerie médicale utilisant la fibre optique La fibre optique a été avant tout très utilisée en médecine, ce fut la première utilisation professionnelle et dans lequel elle reste jusqu’à aujourd’hui très utilisée. Son utilisation pour le domaine médical est assez variée, que ce soit pour le diagnostic de certaines maladies ou encore pour le traitement de divers problèmes de santé. Pour l’imagerie médicale, la fibre optique est une véritable aubaine et plusieurs examens médicaux l’utilisent. Par exemple, la coloscopie qui étudie le gros intestin se sert d’une fibre optique pour explorer le colon. Pour le diagnostic, le fonctionnement de la fibre optique dans le corps humain est assez simple à comprendre, un simple câble de fibre optique est introduit dans le corps pour y transporter la lumière. Cette lumière sera par la suite réfléchie par les organes et captée par un autre câble de fibre optique qui transportera l’information vers un système de capture de signaux lumineux. uploads/Finance/ comprendre-la-fibre-optique.pdf