Definition

Fibre optique

La fibre optique désigne le support et la technologie associés à la transmission des informations sous la forme d'impulsions lumineuses dans un fil ou une fibre de verre ou de plastique.
Un câble en fibre optique contient un certain nombre de ces fibres de verre, de quelques-unes à deux cents environ. L'âme de la fibre est enrobée d'une autre couche en verre dite « gaine optique ». Une couche appelée revêtement protège la gaine optique, puis la gaine du câble vient ajouter la couche de protection finale.

Fonctionnement de la fibre optique

La fibre optique transmet les données sous forme de particules lumineuses, ou photons, envoyées dans un câble en fibre optique. L'âme de la fibre et la gaine optique ont des indices de réfraction différents qui répercutent le signal lumineux entrant selon un certain angle. Quand les signaux sont envoyés dans le câble en fibre optique, ils sont réfléchis par l'âme et la gaine optique en une série de rebonds en zigzag selon un phénomène qu'on appelle la réflexion totale.

A cause des couches de verre plus denses, les signaux lumineux voyagent à une vitesse inférieure de 30 % à celle de la lumière. Pour renouveler ou amplifier le signal tout au long de son parcours, la transmission par fibre optique a parfois recours, par intervalles, à des répéteurs qui régénèrent le signal optique par conversion en signal électrique, traitement dudit signal électrique et retransmission sous forme optique.

Types de câbles en fibre optique

Les fibres multimode et monomode sont les deux grands types de câble en fibre optique. La fibre monomode, avec son âme plus fine qui réduit l'atténuation (affaiblissement du signal), sert aux longues distances. Le diamètre plus réduit isole la lumière sur un seul faisceau : le trajet est plus direct et le signal se propage sur une distance plus longue.

En outre, la fibre monomode présente une bande passante considérablement supérieure à la fibre multimode. La source de lumière utilisée sur la fibre monomode est habituellement un laser. La fibre monomode coûte généralement plus cher à cause du niveau de précision des calculs nécessaires à l'émission de la lumière laser dans une ouverture plus petite

 Visuel câble en fibre optique
Câble en fibre optique

La fibre multimode sert aux petites distances : l'âme (support central physique transportant les signaux optiques entre une source de lumière et un récepteur) d'un diamètre plus important permet aux signaux lumineux de rebondir et se refléter davantage sur leur parcours.

Le diamètre accru permet à plusieurs impulsions lumineuses de se propager simultanément dans le câble, ce qui augmente le volume de données transmis. Toutefois, cette technique augmente également la perte ou l'évanouissement du signal, ou encore le bruit que subit ce dernier. Les fibres optiques multimode créent généralement l'impulsion lumineuse avec une diode électroluminescente.

Si le cuivre a longtemps été le support traditionnel des télécommunications, des réseaux et des connexions câblées, la fibre optique s'est imposée en concurrente généralisée. La plupart des lignes téléphoniques longue distance passent désormais par des câbles en fibre optique.

Avec sa bande passante plus large et ses vitesses supérieures, la fibre optique transporte davantage d'informations que le classique câble en cuivre. Et comme le verre n'est pas conducteur d'électricité, la fibre optique ne subit pas d'interférence électromagnétique ; les pertes de signal s'en trouvent limitées.

De plus, les câbles en fibre optique peuvent être immergés dans l'eau et servent dans des environnements plus exposés aux risques ; par exemple pour les câbles sous-marins. Comparés aux câbles en cuivre, les câbles en fibre optique sont aussi plus résistants, plus fins et plus légers, et le rythme de leur maintenance ou de leur remplacement est plus espacé.

Toutefois, le cuivre est souvent moins cher que la fibre, et est déjà installé dans de nombreuses zones où la fibre optique n'a pas été déployée. En outre, la fibre de verre requiert davantage de protection que le cuivre à l'intérieur de la gaine, et l'installation de nouveaux câbles, quels qu'ils soient, nécessite beaucoup de main-d’œuvre.

Bidirectional dense wavelength division multiplexing (DWDM)
Bidirectional dense wavelength division multiplexing (DWDM ou multiplexage en longueur d'onde)

Usages de la fibre optique

Les réseaux informatiques font un usage courant de la fibre optique du fait de sa capacité à transmettre des données et à offrir une large bande passante. De la même façon, la fibre optique sert souvent en radiodiffusion et en électronique pour offrir de meilleures connexions et performances.

Les secteurs militaire et de l'aérospatiale l'utilisent également comme moyen de transmission de signaux et de communication, ainsi que pour sa capacité de sondage thermique. L'autre avantage des câbles optiques tient à leur poids et leur taille inférieurs.

On trouve fréquemment la fibre optique dans divers dispositifs médicaux pour fournir un éclairage précis. Elle est également de plus en plus présente dans les capteurs biomédicaux utilisés dans les procédures médicales peu invasives.

Comme la fibre optique ne subit aucune interférence électromagnétique, son usage se prête bien à divers examens, notamment en IRM. Parmi ses autres applications dans le domaine médical, citons l'imagerie médicale (rayons X), l'endoscopie, la luminothérapie et la microscopie chirurgicale.

Cette définition a été mise à jour en septembre 2019

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