Avantages de la communication par fibre optique
● Grande capacité de communication
● Longue distance de relais
● Insensible aux interférences électromagnétiques
● Des ressources abondantes
● Fibre optique légère et de petite taille
Un bref historique du développement de la communication optique
● Il y a plus de 2 000 ans : tours de balise – feux, signaux de drapeau
● 1880 : Téléphone optique – communication optique sans fil
● 1970 : Communication par fibre optique
● 1966 : Le Dr Kao Kuen, le « père de la fibre optique », propose pour la première fois l'idée de communication par fibre optique.
● 1970 : Kapron de la Corning Institution produit des fibres optiques avec une perte de 20 dB/km.
● 1977 : première ligne commerciale à 45 Mb/s à Chicago.
Spectre électromagnétique
Réfraction/Réflexion et Réflexion interne totale de la lumière
Étant donné que la lumière se déplace à des vitesses différentes dans différentes substances, lorsqu'elle passe d'une substance à une autre, la réfraction et la réflexion se produisent à l'interface entre les deux substances. De plus, l’angle de la lumière réfractée change avec l’angle de la lumière incidente. Lorsque l'angle de la lumière incidente atteint ou dépasse un certain angle, la lumière réfractée disparaît et toute la lumière incidente est réfléchie ; c’est une réflexion interne totale. Différents matériaux réfractent la lumière de la même longueur d'onde sous différents angles (c'est-à-dire que différents matériaux ont des indices de réfraction différents), et le même matériau réfracte la lumière de différentes longueurs d'onde sous différents angles. La communication par fibre optique est basée sur ces principes. Distribution de réflectivité : Un paramètre important caractérisant les matériaux optiques est l'indice de réfraction, noté N. Le rapport de la vitesse de la lumière C dans le vide à la vitesse de la lumière V dans un matériau est l'indice de réfraction du matériau.
N＝C/V
L'indice de réfraction du verre de quartz utilisé dans la communication par fibre optique est d'environ 1,5.
Structure de fibre optique
Un câble à fibre optique nue se compose généralement de trois couches :
Première couche : un noyau de verre à indice de réfraction-élevé- (le diamètre du noyau est généralement de 9-10 μm, (monomode) 50 ou 62,5 (multimode).
Deuxième couche : un revêtement en verre de silicium à faible-indice de réfraction-au milieu (le diamètre est généralement de 125 μm).
Troisième couche : un revêtement de résine de renforcement extérieur.
Connaissance de base de la lumière
1) Noyau : indice de réfraction élevé, utilisé pour transmettre la lumière ;
2) Revêtement : Le faible indice de réfraction, ainsi que le noyau, forme des conditions pour une réflexion interne totale ;
3) Gaine : haute résistance, peut résister à un impact plus important et protège la fibre optique.
Câble fibre optique 3 mm Orange MM Multimode
Jaune SM Monomode
Dimensions du câble à fibre optique :
Le diamètre extérieur est généralement de 125 µm (un cheveu humain moyen mesure 100 µm)
Diamètre intérieur : monomode-9 µm, multimode 50/62,5 µm
Ouverture numérique
Toute la lumière incidente sur la face d'extrémité d'une fibre optique n'est pas transmise à travers la fibre ; seule la lumière incidente dans une certaine plage angulaire est transmise. Cet angle est appelé ouverture numérique de la fibre optique. Une plus grande ouverture numérique est avantageuse pour l’épissage de fibres optiques. L'ouverture numérique varie entre les fibres optiques fabriquées par différentes sociétés.
Types de fibres optiques
En fonction du mode de transmission de la lumière dans la fibre, les fibres optiques peuvent être classées comme suit :
Multi-Mode (MM)
Mode unique-(SM)
Fibre multi-mode : possède un noyau central en verre plus épais (50 ou 62,5 μm), permettant la transmission de plusieurs modes de lumière. Cependant, sa dispersion intermodale est importante, limitant la fréquence des signaux numériques transmis, et cette limitation s'aggrave avec l'augmentation de la distance. Par exemple, une fibre à 600 Mo/km n'aura qu'une bande passante de 300 Mo/km à 2 km. Par conséquent, la fibre multi-mode a une distance de transmission relativement courte, généralement seulement quelques kilomètres.
Fibre monomode- : possède un noyau central en verre plus fin (généralement de 9 ou 10 μm de diamètre), permettant la transmission d'un seul mode de lumière. Il s'agit essentiellement d'un type de fibre à échelon-d'indice, mais avec un très petit diamètre de cœur. Théoriquement, cela permet uniquement à un seul chemin de lumière en ligne droite- d'entrer dans la fibre et de se propager en ligne droite dans le cœur. L'élargissement des impulsions des fibres est minime. Par conséquent, sa dispersion intermodale est très faible, ce qui la rend adaptée aux communications longue distance-. Cependant, sa dispersion chromatique joue un rôle majeur, ce qui signifie que la fibre monomode-a des exigences élevées en matière de largeur spectrale et de stabilité de la source lumineuse, c'est-à-dire que la largeur spectrale doit être étroite et la stabilité doit être bonne.
Classification des fibres optiques
Par matière :
● Fibre de verre : le noyau et le revêtement sont en verre. Faible perte, longue distance de transmission, coût élevé.
● Fibre de silicone avec gaine : Le noyau est en verre, le revêtement est en plastique. Caractéristiques similaires à la fibre de verre, coût inférieur.
● Fibre plastique : le noyau et le revêtement sont en plastique. Perte élevée, distance de transmission très courte, prix très bas. Largement utilisé dans les appareils électroménagers, les équipements audio et la transmission d'images à courte distance.
● Par fenêtre de fréquence de transmission optimale : fibre monomode conventionnelle-et dispersion-fibre monomode-décalée.
● Conventionnel : les fabricants de fibres optimisent la fréquence de transmission de la fibre pour une seule longueur d'onde, par exemple 1 300 nm.
● Dispersion-Décalée : les fabricants de fibres optimisent la fréquence de transmission de la fibre pour deux longueurs d'onde, telles que 1 300 nm et 1 550 nm.
● Brusquement décalé : l'indice de réfraction change brusquement du cœur à la gaine de verre. Faible coût et forte dispersion intermodale. Convient aux communications à courte-distance et à faible-vitesse, telles que le contrôle industriel. Cependant, les fibres monomodes-ont une très faible dispersion intermodale, elles sont donc toutes des fibres à indice gradué-.
●Fibres à indice gradué- : l'indice de réfraction diminue progressivement du cœur vers la gaine, permettant à la lumière en mode-élevé de se propager de manière sinusoïdale. Cela réduit la dispersion intermodale, augmente la bande passante de la fibre et étend la distance de transmission, mais cela coûte plus cher. Aujourd'hui, la plupart des fibres multimodes sont des fibres à indice gradué-.
