Comment fonctionne la fibre optique ?

Comment fonctionne la fibre optique utilisée par les opérateurs télécom

Après avoir expliqué ce qu’est une fibre optique, nous allons nous intéresser à son fonctionnement. Nous sommes habitués à ce que l’information circule de différentes façons. Quand on parle dans un téléphone fixe, un câble métallique porte les sons de notre voix dans une prise dans le mur, où un autre câble prend en charge l’échange téléphonique. Les téléphones mobiles fonctionnent d’une façon un peu différente : ils envoient et reçoivent des informations en utilisant des ondes radios invisibles ; c’est donc une technologie sans fil. La fibre optique, quand à elle, est une troisième alternative pour communiquer. Elle envoie des informations codées dans un faisceau de lumière via un tube en verre ou en plastique. Elle a été initialement développée pour les endoscopes dans les années 1950 afin d’aider les médecins à voir à l’intérieur du corps humain sans avoir à effectuer de chirurgies invasives. Mais comment fonctionne la fibre optique ?

Le fonctionnement du câble de fibre optique

Un câble de fibre est constitué de très fines mèches de verre ou de matière plastique connues sous le nom de fibres optiques ; un câble peut avoir aussi bien avoir deux brins de fibre que plusieurs centaines. Chaque brin mesure une épaisseur inférieure à un dixième de l’épaisseur d’un cheveu humain et peut transporter environ 25000 appels téléphoniques. Un câble de plusieurs brins peut donc facilement transporter plusieurs millions d’appels.

Les câbles à fibres optiques transportent l’information entre deux endroits en utilisant la technologie optique (à base de lumière). Supposons que vous vouliez envoyer des informations à partir de votre ordinateur à la maison vers celui d’un ami habitant en bas de la rue. Vous devriez alors brancher votre ordinateur à un laser, qui convertirait l’information électrique à partir de l’ordinateur en une série d’impulsions lumineuses. Après avoir parcouru toute la longueur du câble, les faisceaux lumineux émergeraient à l’autre extrémité. Votre ami aurait alors besoin d’une cellule photoélectrique (composante de détection de lumière) pour transformer les impulsions de lumière en informations électriques que son ordinateur pourrait comprendre.

comment fonctionne la fibre optique

La conception d’un réseau de fibre optique

Nous verrons dans le prochain chapitre quelle est la conception d’un réseau de fibre optique performant et efficace. Mais avant, pour bien comprendre comment fonctionne la fibre optique, retour dans les années 1960. Cette année-là, les ingénieurs ont trouvé une façon d’utiliser la même technologie pour transmettre des appels téléphoniques à la vitesse de la lumière ; le transport de données via la fibre optique était né.

La lumière se déplace vers le bas d’un câble de fibre optique en rebondissant à plusieurs reprises. Chaque minuscule photon (particule de lumière) rebondit dans le tuyau comme un bobsleigh qui descend une piste de luge. On pourrait croire que pour faire voyager un faisceau de lumière dans un tube il faille éviter les bords du tube de verre. Mais en fait, la lumière frappe le verre à un angle très faible (moins de 42 degrés), se réfléchit à nouveau, comme si le verre était vraiment un miroir. Ce phénomène est appelé la réflexion totale interne. Ainsi, c’est une des composantes qui maintient la lumière à l’intérieur du tuyau.

Pour conclure, l’autre élément qui maintient la lumière dans le tuyau, c’est la structure du câble, qui est composé de deux parties distinctes. La partie principale du câble, au milieu, est appelée le cœur. Enroulée autour de l’extérieur du cœur ou de l’âme, une autre couche de verre est appelée la gaine. Enfin, le travail du revêtement est de garder les signaux lumineux à l’intérieur du cœur. De façon synthétique, voila comment fonctionne la fibre optique.

Types de câbles à fibres optiques

Après avoir vu comment fonctionne la fibre optique, nous allons voir comment cela se passe dans les câbles optiques. Les fibres optiques transportent des signaux lumineux vers le bas dans ce qu’on appelle les modes. Cela semble technique, mais cela signifie simplement qu’il existe différentes façons de faire voyager la lumière. Un mode est tout simplement le chemin qu’un faisceau de lumière suit dans la fibre. Un mode va vers le bas de la fibre. Un autre mode consiste à faire rebondir la fibre à un angle faible. D’autres modes impliquent de faire rebondir la lumière dans la fibre à d’autres angles, plus ou moins raides.

En conséquence, le type de mode le plus simple est appelé le monomode. Il possède un noyau très mince d’environ 5-10 microns (millionièmes de mètre) de diamètre. Dans une fibre monomode, tous les signaux se déplacent vers le bas, au milieu, sans rebondir sur les bords. La télévision par câble, internet et les signaux téléphoniques sont généralement transportés par des fibres monomodes, transportés ensemble dans un énorme câble.

Un autre type de câble à fibre optique s’appelle le multi-mode. Chaque fibre optique multi-mode est environ 10 fois plus grande que celui d’un câble monomode. Cela signifie que les faisceaux lumineux peuvent voyager à travers le noyau en suivant une variété de chemins différents. En d’autres termes, dans plusieurs modes différents. Les câbles multi-mode peuvent envoyer des informations uniquement sur des distances relativement courtes et sont utilisés (entre autres) pour relier les réseaux informatiques ensemble.

Les utilisations de la fibre optique dans la médecine et l’industrie

Comment fonctionne la fibre optique dans d’autres domaines que celui des télécoms et quelles sont les autres utilisations de la fibre optique dans ces domaines d’activité ? Des fibres plus épaisses sont utilisées dans un outil médical appelé gastroscope (un type d’endoscope). Les médecins l’introduisent dans la gorge d’un patient pour détecter les maladies dans leur estomac. Un gastroscope est un câble à fibre optique épais constitué de nombreuses fibres optiques. À l’extrémité supérieure d’un gastroscope, il y a un oculaire et une lampe. La lampe émet une lumière vers le bas du câble qui est dans l’estomac du patient. Lorsque la lumière atteint l’estomac, elle se réfléchit sur les parois de l’estomac dans une lentille.

Ensuite, elle se déplace en arrière jusqu’à une autre partie du câble dans l’oculaire du médecin. D’autres types d’endoscopes fonctionnent de la même façon et peuvent être utilisés pour inspecter d’autres parties du corps. Il y a aussi une version industrielle de l’outil, appelé le fibroscope. Ainsi, il peut être utilisé pour examiner des pièces inaccessibles dans des machines ; comme des avions par exemple.

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