Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

ÉLEMENTS GENERAUX DE TRANSMISSION Oumar SERE Ingénieur réseaux et Télécoms. oum

ÉLEMENTS GENERAUX DE TRANSMISSION Oumar SERE Ingénieur réseaux et Télécoms. oumar.sere@fasonet.bf sereoum@yahoo.fr Oumar SERE 2 Objectif du cours Il pourra manipuler les unités de transmission dans les calculs de bilan. A l’issu de ce cours, l’étudiant sera capable de décrire les liaisons de Transmission sur support métallique ou optique sur la base de la connaissance de leurs caractéristiques de transmission. Il pourra effectuer et commenter le synoptique d’une liaison FH. Il pourra manipuler les unités de transmission dans les calculs de bilan. Oumar SERE 3 PLAN DU COURS Chap. I – Les lignes métalliques Chap. IV – Les liaisons radioélectriques Chap. V – Résumé : Supports de transmission Chap. II – Câbles à paires coaxiales Chap. III – Les fibres optiques Chap. VI – Les unités de transmission Oumar SERE 4 PLAN DU COURS Chap. I – Les lignes métalliques Chap. IV – Les liaisons radioélectriques Chap. V – Résumé : Supports de transmission Chap. II – Câbles à paires coaxiales Chap. III – Les fibres optiques Chap. VI – Les unités de transmission Oumar SERE 5 Les fibres optiques 1. Introduction 2. Principe de fonctionnement 3. Différents types des fibres optiques 4. Atténuation intrinsèque d'une fibre 5. Avantages des fibres optiques 6. Limites des fibres 7. Pertes de puissance 8. Bilan de liaison Introduction Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle offre un débit d'informations nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau « large bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques. Le principe de la fibre optique a été développé dans les années 1970 dans les laboratoires de l'entreprise américaine Corning Glass Works (actuelle Corning Incorporated). Entourée d'une gaine protectrice, la fibre optique peut être utilisée pour conduire de la lumière entre deux lieux distants de plusieurs centaines, voire milliers, de kilomètres. Le signal lumineux codé par une variation d'intensité est capable de transmettre une grande quantité d'informations. Oumar SERE 6 Introduction 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 (température, pression, etc.), dans l'imagerie et dans l'éclairage. Un nouveau type de fibres optiques, fibres à cristaux photoniques, a également été mis au point ces dernières années, permettant des gains significatifs de performances dans le domaine du traitement optique de l'information par des techniques non linéaires, dans l'amplification optique ou bien encore dans la génération de super continuums utilisables par exemple dans le diagnostic médical. Oumar SERE 7 Introduction La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Elle est habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre a un indice de réfraction légèrement plus élevé (différence de quelques millièmes) que la gaine et peut donc confiner la lumière qui se trouve entièrement réfléchie de multiples fois à l'interface entre les deux matériaux (en raison du phénomène de réflexion totale interne). L’ensemble est généralement recouvert d’une gaine plastique de protection. Oumar SERE 8 Introduction L’âme ou le cœur est la région de la fibre dans laquelle se propage la lumière. Dans ce milieu, l’indice de réfraction nc y est le plus élevé. La gaine optique est un milieu d’indice ng légèrement plus faible, qui se comporte ainsi comme un « miroir réfléchissant » pour la lumière à l’interface cœur-gaine. Le revêtement est une couche de plastique qui entoure la fibre optique pour la renforcer, elle aide à absorber les chocs et permet une protection complémentaire contre des courbures excessives. L'armature en fibres permet de protéger le cœur contre les forces d'écrasement et les tensions mécaniques excessives lors de l'installation. La gaine extérieure complète la protection mécanique du cœur. Oumar SERE 9 Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique à l'une de ses extrémités avec un angle adéquat, il subit de multiples réflexions totales internes. Ce rayon se propage alors jusqu'à l'autre extrémité de la fibre optique sans perte, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de la lumière dans la fibre peut se faire avec très peu de pertes même lorsque la fibre est courbée. Oumar SERE 10 Principe de fonctionnement Oumar SERE 11 Principe de fonctionnement Oumar SERE 12 Principe de fonctionnement Indice optique d’un milieu isolant et transparent: l’indice de réfraction Air Eau Huile Verre crown Verre flint Carbone Oxyde de titane 1,0002 1,333 1,5 1,517 1,655 2,417 2,76 La partie réfléchie est telle que l'angle d'incidence mesuré par rapport à la normale est exactement égal à l'angle réflexion r. Pour la partie transmise les angles i et r' sont liés par la relation n×sin i = n'×sin r'. La lumière n'est donc pas déviée que si n = n' (milieu homogène). Oumar SERE 13 Principe de fonctionnement Lois de Descartes et de Snell Lorsqu’un faisceau lumineux heurte la surface qui sépare deux milieux transparents et d’indices de réfraction différents (n et n’), il se sépare en deux rayons : un rayon réfléchi formant un angle i par rapport à la normal à l'interface des deux milieux. Si n > n’ , il est théoriquement possible d'avoir r’ = π/2 Dans ce cas il n'y a pas réfraction. On notera iL l'angle du rayon incident correspondant à r’ = π/2. La loi de Descartes devient alors : n×sin iL = n'×sin r‘=n’ ⇒sin iL = n‘/n Oumar SERE 14 Principe de fonctionnement Angle limite Oumar SERE 15 Principe de fonctionnement Ouverture numérique d’une fibre optique Une grande O.N permet d’injecter une grande quantité de lumière issue d’une source assez divergente (diode DEL). Une petite O.N n’autorise que l’injection d ’un faisceau lumineux issue d’une source très directive (LASER) Oumar SERE 16 Principe de fonctionnement Ouverture numérique d’une fibre optique Vitesse de groupe de l’onde C’est la rapidité avec laquelle l’énergie lumineuse se propage d’une extrémité à l’autre du guide d’onde. Oumar SERE 17 Principe de fonctionnement Ouverture numérique d’une fibre optique Oumar SERE 18 Différents types de fibres optiques La dispersion chromatique caractérise l'étalement du signal lié à sa largeur spectrale (deux longueurs d'ondes différentes ne se propagent pas exactement à la même vitesse). Cette dispersion dépend de la longueur d'onde considérée et résulte de la somme de deux effets : la dispersion propre au matériau, la dispersion du guide, liée à la forme du profil d'indice. Oumar SERE 19 Dispersion chromatique Différents types de fibres optiques Paramètre de dispersion chromatique ∆t=Kmat.∆ λ.L où : • ∆t s'exprime en picosecondes (Ps) • Kmat = coefficient dépendant du matériau, unité = Ps.nm-1.km-1 • ∆ λ = largeur spectrale équivalente de la source en nm • L = longueur de la fibre en km En pratique pour les fibres multimodes, on néglige la dispersion chromatique devant la dispersion modale. La dispersion chromatique a pour effet de réduire la bande passante. Oumar SERE 20 Dispersion chromatique Différents types de fibres optiques Les modes sont l’expression des différents chemins optiques que peut suivre le signal dans la fibre. La dispersion modale de polarisation caractérise l'étalement du signal. Ce phénomène est dû à des défauts dans la géométrie des fibres optiques qui entraînent une différence de vitesse de groupe entre les modes se propageant sur différents axes de polarisation de la fibre. Oumar SERE 21 Dispersion modale de polarisation Différents types de fibres optiques Oumar SERE 22 Différents types de fibres optiques Pour α >> 2,4 → La fibre est appelée multimode et se divise en deux sous-catégories : Fibre multimode à saut d'indice Fibre multimode à gradient d'indice Oumar SERE 23 Différents types de fibres optiques C'est un guide d'onde dont le diamètre du cœur (quelques centaines de µm) est grand devant la longueur d'onde. L'indice de réfraction constant varie brusquement (saut) quand on passe du cœur à la gaine. Le guidage de la lumière se fait suivant des lignes brisées. C'est la plus "ordinaire" des fibres Oumar SERE 24 Différents types de fibres optiques Fibre optique multimode à saut d'indice Le cœur possède un indice de réfraction qui décroît progressivement du centre à la périphérie suivant un profil parabolique. Le faisceau lumineux suit une trajectoire d’allure curviligne. Le faisceau lumineux change de direction moins brusquement lors du rebond ce qui diminue les pertes. Oumar SERE 25 Différents types de fibres optiques Fibre optique multimode à gradient d'indice Le diamètre du cœur est inférieur à 10 µm de telle sorte que le parcours de la lumière devient presque longitudinal. Le diamètre de la gaine est compris entre 50 µm et 125 µm. Ce type de fibre nécessite une source de lumière quasiment monochromatique (diode Laser). C'est la solution la meilleure, mais aussi la plus onéreuse. Oumar SERE 26 Différents types de fibres optiques Fibre optique monomode L'atténuation intrinsèque de la uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-egt-fibre-optique.pdf