Comment fonctionnent vraiment les câbles de communication à fibre optique?
À sa base, un câble à fibres optiques de communication est composé de brins de verre, comme les fils, sur le diamètre des cheveux humains, chacun peut transmettre des messages modulés sur des ondes légères à la vitesse de la lumière. Ils offrent une plus grande bande passante que le câble métallique en cuivre et sont devenus l'option incontournable pour répondre aux demandes de l'âge d'Internet où de grandes quantités de données (par exemple, des applications en streaming) doivent être distribuées à des milliers d'abonnés, à des kilomètres de là et instantanément. Les câbles à fibre optique se trouvent non seulement dans les systèmes de communication, mais ils sont également utilisés dans les réseaux industriels, les applications de détection et d'avionique.
La première étape pour comprendre le fonctionnement de la fibre optique est de comprendre ce qui se passe lorsque vous envoyez de la lumière dans l'air ou dans l'eau. La lumière se déplace comme une vague. Lorsqu'il passe dans l'air, la vague perd de l'énergie et se propage davantage. Le résultat est que le faisceau lumineux devient plus large et moins intense. Cette perte d'intensité est appelée atténuation.
Cependant, lorsque la lumière entre dans l'eau, elle ne perd aucune énergie. Au lieu de cela, il se penche autour des molécules d'eau, ce qui facilite la traversée de la lumière. L'eau ralentit également la vitesse de la lumière d'un facteur de 1 / V2 où V est la vitesse de la lumière dans l'eau. Cela signifie que la lumière voyageant dans l'eau se déplacera plus loin que si elle voyageait dans l'air. Les fibres optiques utilisent ces principes pour transporter des données d'un point à un autre.
La plupart des fibres optiques utilisées aujourd'hui sont constituées de brins de verre (le noyau) en silice pure entourée de matériaux de revêtement en silice dopée. Le noyau est si petit que seul un seul rayon de lumière à une longueur d'onde particulière peut se déplacer jusqu'à la fin. Ceux-ci sont appelés fibres monomode. Dans cette conception, la couche de revêtement a un indice de réfraction inférieur et agit comme un miroir pour maintenir le mode à l'intérieur du noyau. Ce phénomène est connu sous le nom de réflexion interne totale.
Les performances des fibres optiques dépendent de la façon dont ils peuvent transmettre la lumière. Une façon de mesurer cela consiste à mesurer la perte de retour (également appelée perte d'insertion) de la fibre. La perte de retour est définie comme le rapport entre la puissance dans la direction avant et la puissance dans le sens inverse. Si la perte de rendement est élevée, plus de lumière sera perdue lors de ses déplacements à travers la fibre que si la perte de retour était faible.
Avantages des câbles à fibre optique
Les fibres optiques présentent de nombreux avantages par rapport aux fils de cuivre traditionnels:
1.ultra Performance de transmission à grande vitesse
Les milieux de fibre optique transmettent les signaux via des impulsions de photons, et son taux de transmission peut atteindre mille fois celui des câbles de cuivre (généralement 100+} GBPS), ce qui convient particulièrement aux scénarios d'application avec des exigences strictes en temps réel telles que les services de transmission de supports de streaming 4K / 8K. La fibre optique monomode a atteint un taux de transmission révolutionnaire de 1 Petabit / s dans des environnements de laboratoire.
2.Ultra-largeur la capacité de bande passante
Grâce à l'application mature de la technologie de multiplexage de la division des longueurs d'onde (WDM), une seule fibre optique peut transporter simultanément des signaux optiques de différentes longueurs d'onde telles que la bande C (1530-1565 nm) et la bande L (1565-1625 nm). Grâce à la technologie de multiplexage de la division de la longueur d'onde dense (DWDM), plus de 96 canaux de transmission parallèle à une seule fibre peuvent être obtenus, atteignant théoriquement des centaines de capacité de bande passante au niveau TBPS.
3.Les caractéristiques de transmission de perte de perte-low
La fibre optique de quartz a un coefficient d'atténuation de 0. 2db / km dans la fenêtre 1550 nm. Avec la technologie d'amplificateur de fibres dopées par Erbium (EDFA), il peut atteindre une distance de transmission sans relais de plus de 100 km. En comparaison, la perte de câble en cuivre Cat6A est de 21,3 dB pour 100 mètres à 100 MHz.
4. Caractéristiques d'immunité électromagnétique
La fibre optique utilise la structure du guide d'ondes diélectrique SiO₂ pour transmettre des signaux, ce qui évite fondamentalement les problèmes d'interférence électromagnétique (EMI) et d'interférence radiofréquence (RFI) rencontrés par les câbles de cuivre. Cette caractéristique le rend irremplaçable pour le câblage dans de solides environnements électromagnétiques tels que des sous-stations à haute tension (supérieures à 500 kV) et des salles d'équipement IRM médicales.
5. Mécanisme de sécurité de la transmission
Le risque de fuite d'informations de système de fibres optiques existe principalement dans l'équipement de résiliation. Il n'y a pas de rayonnement électromagnétique pendant la transmission. La technologie OTDR peut surveiller l'anomalie de perte optique au niveau de 0. 01db en temps réel. Selon la norme NIST SP 800-53, la sécurité de la couche physique du canal à fibre optique atteint le niveau de protection de classe III, qui dépasse de loin le niveau de classe I du câble de cuivre.
Types de communication Cable à fibre optique
Il existe 2 types de base de fibres, de mode unique et multimode. La fibre optique monomode est plus petite dans le diamètre du noyau (8. 3-10}) et présente des avantages en termes de bande passante et d'atteindre des distances plus longues, tandis que les fibres optiques multimode ont des diamètres de noyau plus importants (50 microns ou plus) et prennent facilement en charge la plupart des distances requises dans les réseaux d'entreprise et de centre de données, à un coût moins que moins que des installations uniques.
La technologie des fibres optiques est utilisée à bien des égards aujourd'hui. Il est utilisé pour transmettre des signaux vocaux et vidéo, transportant des données informatiques et pour envoyer des informations sur de longues distances.
Les fibres optiques sont utilisées pour fabriquer des endoscopes qui permettent aux médecins de voir à l'intérieur du corps humain et d'effectuer une chirurgie sans avoir besoin de procédures de scalpel invasives. Les grandes fibres de base peuvent transporter de l'énergie laser pour faciliter l'élimination des tatouages, le nettoyage des monuments historiques et la mise sous tension des systèmes de défense dirigés au laser.
La détection de fibre optique distribuée (DFOS) permet d'utiliser la longueur entière d'une fibre optique comme dispositif de détection. Des structures telles que les pipelines de carburant, les ponts et les ailes des avions peuvent contenir des fibres optiques qui y sont intégrées pour détecter des paramètres tels que la contrainte, la température ou le son et aider à assurer leur intégrité structurelle.
