Fibre optique   -  Paire de cuivre (UTP) - liaisons sans fils - Liaisons sous-marine - WDM (Wave Dense Multiplexing)


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La fibre optique

Historique
 
En 1966, l'idée émerge de faire passer grâce à la lumière, les informations. Le gros problème de l'époque est la perte de données qui s'effectue à cause du manque de précision. Il aura fallut de nombreuses années pour la fibre optique soit à peu prés au point. Un autre problème que les premiers chercheurs ont eu du mal à résoudre c'est le fonctionnement sur de longues distances.
 
Introduction
 


La fibre optique est une des plus grandes avancées technologiques en matière de câblage puisqu’elle perd tous les désavantages des câbles électriques (puissance, impédances,...). Son but est de transporter de la lumière dont la source est soit un laser, soit une DEL (diode électroluminescente, LED en anglais).

L’élément principal de la fibre est le conducteur central communément appelé âme de la fibre ou cœur. Il est composé d’une fibre de verre ou de plastique hautement raffiné dans lequel les ondes optiques vont se propager. Ce conducteur est entouré d’une gaine optique d’indice de réfraction inférieur à celui du cœur afin de confiner les ondes optiques dans le cœur. Le tout sera ensuite recouvert d’un revêtement de protection pour protéger mécaniquement la fibre. Le système de câblage en fibre optique repose sur des câblage regroupant un nombre pair de fibres (une pour la transmission, une pour la réception).

Un câble optique peut négocier des transferts allant jusqu’à 200 Gigabit/s. Et là on parle de distances dépassant plusieurs kilomètres, ce qu’aucun câble de cuivre ne permet de faire. Aujourd’hui, c’est la meilleure solution pour des grandes distances et des gros transferts. Relativement facile à installer, étant donné sa technologie, il permet surtout de connecter des backbones entre eux. Mais il faut des moyens et des investissements pour de telles lignes. Le gros avantage de ce type de câble est qu’il est indifférent aux perturbations électromagnétiques puisqu'il transporte de la lumière. De plus, il échappe complètement aux écoutes clandestines, puisqu’en l’occurrence il faudrait se ponter directement sur le câble ce qui couperait la connexion, c’est donc aussi une valeur sûre pour de grosses connexions sécurisées.

Voir aussi dossier sur les liaisons sous-marine et WDM (Wave Dense Multiplexing)
 

Avantages
 
Les intérêts de ce procédé de transmission par fibre optique, a priori exotique, sont nombreux :
  • perte de signal sur une grande distance bien plus faible que lors d'une transmission électrique,
  • vitesses de transmission très élevées,
  • poids au mètre faible,
  • insensibilité aux interférences extérieures (câble à haute tension, par exemple),
  • pas d'échauffement.
Il existe deux grandes types de fibres :

 

  • les fibres multimodes ( les rayons de lumière suivent plusieurs chemins)généralement utilisé pour de courte distance, a pour émetteur une diode électroluminescente et des performances d’environ un gigabits/Km dont on distingue deux groupes, celles à gradient d’indice (onde de forme sinusoïdale) et celle à saut d’indice (réfraction à angle droit).

    Dans le premier groupe, on assiste à une décroissance de l’indice de réfraction du centre à la périphérie, ce qui a pour conséquence que la vitesse de la lumière sera plus faible au centre, ces fibres sont souvent utilisées pour des liaisons à courte distance (moins d'un km). Dans le deuxième groupe, il n’y a pas de gradation dans l’indice de réfraction les dimensions de ces fibres sont standardisées : 50 microns pour le cœur, 125 microns pour l'enveloppe.

  • Dans le cas des fibres monomodes (les rayons suivent un seul chemin) a pour émetteur un laser ce qui permet un signal très précis. Ces performances sont d’environ 100 gigabits/km, l’indice de réfraction peut être constant ou décroissant. Ce type de fibre est limité dans la bande passante car il présente des dispersions chromatiques étant donné que les différentes ondes du spectre de la source se propagent à des vitesses différentes. Les dimensions de cette fibre sont pour le cœur de 5 à 10 microns. En conséquence la lumière transite le long de l’axe du câble, d’où une atténuation très faible et une dispersion minimum. Les fibres optiques monomodes peuvent donc être utilisées sur de plus grandes distances.


 

Affaiblissement de la lumière en fonction de la longueur d'onde de la source
 


L'affaiblissement de la lumière dans la fibre est fonction de la longueur d'onde de la source. Elle est constante pour toutes les fréquences du signal utile transmis. Le dessin ci-dessus montre que l'affaiblissement est plus important vers (850nm) que dans l'infrarouge (1300-1550nm).
 

L'affaiblissement (dB) par unité de longueur (Km), qui est fonction de la longueur d'onde, soit 0,36 dB/Km à 1300 nm et 0,2 dB/Km à 1550 nm
 

Les différentes sortes d'émetteurs
   
  • Les LED Light Emitting Diode qui fonctionnent dans l'infrarouge (850nm),

  • Les diodes à infrarouge qui émettent dans l'invisible à 1300nm,
  • Les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d'onde est 1310 nm ou 1550nm.


 

Les différents types de connecteurs
 


Il existe nombre de connecteurs pour la fibre optique, en voici quelques uns des plus utilisés :

  • Les plus répandus sont les connecteurs ST et SC

 

   

SC

 

FC

 

ESCON

   
ST   SC Duplex   MT-RJ
         
     

LC

 

Biconic

   
  • Tout ces connecteurs existes en .../PC (bout des connecteurs droit) et .../APC (bout des connecteurs biseautés)
     

  • Pour les réseaux FDDI, on utilise les connecteurs doubles MIC .

con_fddi.gif (15037 octets)
 

Les différentes manières de coupler deux fibres
 


Il faut réunir de nombreuses conditions afin de réaliser une connexion qui minimisera les pertes :

  • aplanir la face de contact , ou la rendre parfaitement sphérique par polissage , en veillant à ce qu'elle soit perpendiculaire à l'axe optique
  • aligner les deux fibres
  • traiter les faces avec un revêtement antiréflexion
  • vérifier la soudure si soudure il y a et l'entourer d'une gaine de protection

Il y a plusieurs manières pour coupler de la fibre optique:

  • Le couplage mécanique de deux connecteurs mis bout à bout au moyen d'une pièce de précision. Par exemples deux connecteurs ST
  • Le raccordement par Splice mécanique qui est utilisé pour les réparations à la suite de rupture ou pour raccorder une fibre et un connecteur déjà équipé de quelques centimètres de fibre que l'on peut acquérir dans le commerce

  • La fusion au moyen d'un appareil à arc électrique appelé fusionneuse.

Le multiplexage en longueurs d'ondes
 
voir le dossier sur le  WDM (Wave dense multiplexing)
 







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