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TÉLÉCOMMUNICATIONS Technologies optiques

Le développement des télécommunications s'est caractérisé par l'utilisation d'un domaine de fréquences de plus en plus vaste, depuis les quelques kilohertz des premières lignes téléphoniques jusqu'aux quelques dizaines de gigahertz des liaisons radio. Il était donc a priori logique que la lumière puisse être utilisée afin de prolonger le spectre. Elle ne pouvait cependant devenir un moyen de télécommunication que dans la mesure où il était possible de moduler une source optique à des fréquences élevées et de transmettre les signaux sur un support stable et peu atténuant. Le premier problème a été résolu par la mise au point des dispositifs à semiconducteurs comme les lasers et le second par les fibres optiques.

Les fibres optiques

Une fibre optique est un guide diélectrique qui conduit la lumière sur une grande distance. Elle est habituellement à symétrie de révolution autour d'un axe et constituée de matériaux isotropes (verres) disposés en plusieurs couches avec des indices de réfraction différents (fig.1). Le cœur de la fibre, qui a un indice de réfraction plus fort que la gaine, piège la lumière : un rayon lumineux lancé dans ce milieu subit une réflexion totale chaque fois qu'il touche l'interface cœur-gaine.

Fibres optiques

Fibres optiques

Structure d'une fibre optique et profils d'indice

Structure d'une fibre optique et profils d'indice

Historique

C'est en 1966 que fut lancée l'idée de transporter sur de grandes distances des signaux optiques sur une fibre, mais il faudra des années pour maîtriser les procédés de fabrication et contrôler la composition des matériaux qui influe de manière décisive sur l'atténuation (pertes) du signal transmis. On parviendra alors à obtenir des atténuations assez faibles pour que devienne possible la transmission des signaux sur des distances suffisamment grandes pour rendre la technique optique compétitive. Partie en 1960 de 1 000 décibels par kilomètre (dB/km), l'atténuation est descendue à 20 dB/km en 1975 puis à 0,2 dB/km en 1984.

Comparée aux autres supports de transmission, la fibre optique moderne présente une atténuation faible et quasi constante sur une large plage de fréquences et offre ainsi l'avantage de bandes passantes gigantesques permettant d'envisager la transmission à haut débit de données numériques. Mais la fibre n'est pas seulement un atténuateur parfait : la variation de l'indice de réfraction du matériau en fonction de la longueur d'onde est la cause principale de la dispersion chromatique, qui va entraîner une déformation des signaux transmis. Cet effet linéaire se manifeste d'autant plus que la distance est élevée et la bande passante des signaux importante. Lorsque l'atténuation des fibres était importante, la dispersion chromatique n'était pas une préoccupation, puisque le signal optique, qui n'était utilisable que sur de courtes distances, devait être régénéré avant d'avoir été notablement déformé. Avec la diminution des pertes et l'apparition de systèmes à haut débit, la dispersion chromatique est devenue un effet fondamental.

Les amplificateurs à fibre ont permis d'injecter dans les fibres optiques des puissances importantes, de porter le signal plus loin et de lutter contre les pertes de propagation ; la contrepartie en est l'apparition d'effets non linéaires qui sont eux aussi une source de dégradation du signal. Ces effets peuvent cependant être utilisés, dans certaines conditions, de manière positive afin de compenser l'influence de la dispersion chromatique. Dans le cas général, effets linéaires et non linéaires interagissent ; ils ne peuvent donc être isolés et traités séparément.

La fibre optique apparaît par conséquent comme un milieu complexe, dont l'effet sur un signal ne peut être prédit qu'au moyen de logiciels de simulation.

Bases de la propagation dans une fibre optique : fibres monomodales et multimodales

Dans[...]

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Écrit par

  • : ingénieur de l'École nationale supérieure de Caen, habilitée à diriger des recherches
  • : ingénieur des télécommunications

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Fibres optiques

Fibres optiques

Structure d'une fibre optique et profils d'indice

Structure d'une fibre optique et profils d'indice

Atténuation d'une fibre optique

Atténuation d'une fibre optique

Autres références

  • 4G, télécommunications

    • Écrit par René WALLSTEIN
    • 1 573 mots

    Le déploiement en France du réseau de communications sans fil de quatrième génération pour les terminaux mobiles, la 4G, engagé en 2012 en direction des entreprises, s’est poursuivi et amplifié en 2013 vers le grand public. La France, comme ses voisins européens, suit ainsi le mouvement initié à...

  • ANTENNES, technologie

    • Écrit par Jean-Charles BOLOMEY
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    Les possibilités offertes par la propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux naturels sont exploitées à des fins multiples : radiodiffusion, télévision, radar, télécommunications, radionavigation...

    Dans toutes ces applications, l'antenne désigne ce composant indispensable au...

  • ATMOSPHÈRE - La couche atmosphérique terrestre

    • Écrit par Jean-Pierre CHALON
    • 7 816 mots
    • 7 médias
    ...La présence de couches ionisées (particules chargées électriquement) est une autre caractéristique de l’atmosphère qui a retenu depuis longtemps l’attention des spécialistes entélécommunications, en raison de leur aptitude à propager certaines ondes électromagnétiques sur de longues distances.
  • BARAN PAUL (1926-2011)

    • Écrit par Universalis
    • 368 mots

    Ingénieur électricien américain, Paul Baran a inventé le concept de réseau distribué et, parallèlement aux travaux de l'informaticien britannique Donald Davies, la transmission de données par paquets. Ces inventions ont fourni les bases d'Internet.

    Paul Baran naît le 29 avril 1926...

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Voir aussi