TÉLÉCOMMUNICATIONSTechnologies 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

Photographie

Peu sensible aux perturbations électriques extérieures, la fibre optique permet d'établir des liaisons et des échanges de données numériques très rapides sur de longues distances. 

Crédits : Asharkyu/ Shutterstock

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Structure d'une fibre optique et profils d'indice

Dessin

En a, structure schématique d'une fibre optique et ses caractéristiques. En b, quelques profils d'indice. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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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 [...]