Conception de la fibre

Comme nous l’avons vu au chapitre 1, la fibre optique a révolutionné la manière de connecter le monde. C’est la meilleure méthode pour transmettre rapidement et efficacement des données sur de longues distances. Mais de quoi exactement la fibre optique est-elle constituée? Quelles sont les propriétés qui la rendent unique?

Structure de la fibre

Une fibre optique est essentiellement un tunnel très étroit qui guide la lumière d’un point de départ à sa destination. Pour ce faire, il capte le signal optique dans ses limites et le pousse de l’extrémité expéditrice à l’extrémité réceptrice. Même si la fibre est pliée, très peu de lumière se perd sur le trajet.

La fibre est constituée de trois couches : le cœur, le revêtement et la gaine de plastique (voir la Figure 1).

Figure 1

Caractéristiques de la lumière

Les couleurs que nous voyons (c’est-à-dire le spectre visible) ne représentent qu’une partie infime des différentes formes de lumières existantes, chacune étant représentée par des longueurs d’onde différentes. La lumière utile dans les communications optiques, la lumière infrarouge, est généralement invisible pour nous car sa longueur d’onde est plus longue que la limite visible. La façon dont la lumière traverse la fibre est déterminée par de nombreux facteurs :

Réflexion
Ceci est la réflexion du rayon de lumière lorsqu’il se déplace du coeur vers le revêtement et revient à travers le coeur. Le « rebond » de la lumière à travers une fibre optique repose sur ce principe de miroir (voir la Figure 2).

Figure 2

Réfraction

Ceci est la courbure d’un rayon de lumière lorsqu’il passe d’un milieu de transmission à un autre avec un indice de réfraction différent (voir la Figure 3).

Figure 3

Délai de propagation

Les rayons de lumière envoyés directement dans la fibre (Figure 4) se déplaceront plus vite que les rayons formés à un angle (Figure 5) car ils doivent « rebondir » de l’autre côté, entraînant ainsi un trajet plus long.

Bande passante

Ceci est la largeur de la gamme des fréquences pouvant être transmises par une fibre optique. En d’autres termes, c’est la quantité maximale d’informations pouvant être transmise sur une fibre.

Vélocité

La vitesse à laquelle la lumière traverse la fibre est également déterminée par les indices de réfraction du verre utilisé pour fabriquer la fibre.

La lumière qui entre dans la fibre à l’extrémité expéditrice n’est pas exactement la même que celle qui sort à l’extrémité réceptrice. En effet, le signal se transforme en fonction des caractéristiques de la fibre au long de son parcours.

Caractéristiques de la Fibre

Les propriétés physiques de la fibre peuvent modifier les signaux optiques qui la traversent de nombreuses manières :

Atténuation

Ceci est la perte d’intensité du signal sur la longueur de la fibre due aux impuretés dans le verre. De plus, les variations dans l’uniformité du verre entraînent une dispersion de la lumière, ce qui contribue à l’atténuation (voir la Figure 6).

Figure 6

Énergie maximale

Ceci fait référence à la quantité d’énergie pouvant être envoyée sur une fibre.

Polarisation

La lumière non polarisée (comme la lumière du soleil) vibre sur plusieurs plans. Le processus de polarisation transforme cette lumière en lumière polarisée qui ne vibre que sur un seul plan.

Dispersion

Cela se produit lorsqu’un signal optique se disperse le long de la fibre lors de sa transmission. Une courte impulsion s’étend et finit par se confondre avec l’impulsion qui la suit, ce qui rend impossible la récupération d’un flux de données fiable.

Bruit

L’un des avantages de la fibre est qu’elle est insensible au bruit provenant de l’extérieur du système. Cependant, elle peut être affectée par de nombreux types de bruits provenant du système lui-même.

Comprendre ces concepts n’est qu’une partie infime de l’information permettant de saisir pleinement le potentiel de la fibre optique.Comme nous le verrons dans le chapitre suivant, toutes les fibres ne sont pas créées de la même façon. Différents types de fibres ont des avantages et des inconvénients qui sont très utiles pour différentes applications.