Nous allons consacrer cet article à l’étude de la fibre optique, en expliquant ce qu’elle est et comment elle fonctionne. Nous savons tous que cet élément de transmission est utilisé dans les réseaux de données pour se connecter à Internet, mais tout le monde ne sait pas comment identifier physiquement ce qu’est la fibre.
La création de l’internet est sans aucun doute l’une des technologies informatiques et de communication les plus importantes de notre siècle. Internet n’a été créé que récemment, en 1991, lorsque le World Wide Web a vu le jour, et c’est à ce moment-là que l’évolution de la vitesse et de l’accessibilité a commencé à monter en flèche jusqu’à aujourd’hui. C’est précisément grâce à des technologies telles que la fibre optique que l’augmentation de la capacité de transfert de données a atteint des niveaux de vitesse et de distance extrêmement élevés.
Qu’est-ce que la fibre optique ?
Comme nous l’avons déjà mentionné, la fibre optique est un moyen de transmettre des données au moyen d’impulsions photoélectriques à travers un fil fait de verre transparent ou d’autres matériaux plastiques ayant la même fonctionnalité. Ces fils peuvent être aussi fins qu’un cheveu et constituent précisément le moyen de transmission du signal.
En principe, un signal lumineux est transféré d’une extrémité à l’autre du fil par l’intermédiaire de ces fils très fins. Cette lumière peut être générée par un laser ou une LED, et son utilisation la plus répandue est le transport de données sur de longues distances, car ce support a une largeur de bande beaucoup plus large que les câbles métalliques, des pertes plus faibles et des vitesses de transmission plus élevées.
Un autre aspect très important à prendre en compte est que la fibre optique est immunisée contre les interférences électromagnétiques. Ce dont les câbles à paires torsadées, par exemple, souffrent dans tous les cas et qui contribue à la nécessité d’installer des répéteurs à chaque distance. Il convient de noter que la fibre optique ne transporte pas d’énergie électrique, mais uniquement des signaux lumineux.
Mais la fibre optique n’est pas seulement utilisée pour la transmission de données dans les réseaux, mais aussi pour des connexions audio de haute qualité. En outre, elle est également une source d’éclairage pour assurer la visibilité dans les espaces confinés et même pour les produits décoratifs, par exemple les arbres de Noël et autres. Bien entendu, ces fibres sont fabriquées en plastique, sont peu coûteuses et n’ont pas grand-chose à voir avec les câbles utilisés pour les données.
Les différentes parties d’un câble à fibres optiques
Avant d’examiner le fonctionnement d’un câble à fibres optiques, nous pensons qu’il est important de connaître les éléments qui le composent.
- L’âme : il s’agit de l’élément central d’un câble à fibres optiques qui n’est pas toujours présent. Sa fonction est simplement de fournir un renfort pour éviter la rupture et la déformation du câble.
- Drainage de l’humidité : cet élément n’est pas non plus présent dans tous les câbles. Sa fonction est de conduire l’humidité présente dans le câble afin qu’elle puisse s’en échapper. Il est enroulé sur l’âme.
- Fils de fibres : il s’agit de l’élément conducteur par lequel transitent la lumière et les données. Ils sont fabriqués en verre de silicium ou en plastique de haute qualité pour créer un milieu dans lequel la lumière peut être réfléchie et réfractée correctement jusqu’à ce qu’elle atteigne sa destination.
- Tamponnage et gainage : il s’agit essentiellement du revêtement des brins de fibre optique. Il se compose d’une couche sombre de gel de remplissage qui empêche les rayons lumineux de s’échapper de la fibre. Le tampon est quant à lui le revêtement extérieur qui contient le gel et la fibre.
- Ruban Mylar et couches isolantes : il s’agit essentiellement d’un revêtement isolant qui recouvre tous les tampons de fibres. Selon le type de construction, il comporte plusieurs éléments, tous constitués d’un matériau diélectrique (non conducteur).
- Gaine ignifuge : si le câble est résistant au feu, il devra également être doté d’une gaine ignifuge.
- Gaine de protection : la couche suivante est l’armure du câble, qui, dans les câbles de la plus haute qualité, est toujours constituée de fils de Kevlar. Ce matériau est léger, très résistant et ignifuge. On le retrouve dans les gilets pare-balles et les casques de pilotes.
- Gaine extérieure : comme pour tout câble, une gaine extérieure est nécessaire, généralement en plastique ou en PVC.
Fonctionnement de la fibre optique
Comme il s’agit de câbles dans lesquels circule un signal lumineux, le mode de transmission n’est pas basé sur le transfert d’électrons à travers un matériau conducteur. Dans ce cas, il s’agit de phénomènes physiques de réflexion et de réfraction de la lumière.
- Réflexion : la réflexion d’un faisceau lumineux se produit lorsque celui-ci frappe une surface séparant deux milieux et que la direction de l’onde change, lui faisant prendre une direction dont l’angle est égal à l’angle d’incidence. Par exemple, si le faisceau lumineux frappe une surface avec un angle de 90 degrés, il rebondira dans la direction opposée, ce qui se produit lorsque nous nous trouvons devant un miroir. Si, dans un autre cas, le faisceau lumineux frappe une surface avec un angle de 30 degrés, il rebondira avec le même angle de 30 degrés.
- Réfraction : il s’agit d’un changement de direction et de vitesse d’une onde lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre. Par exemple, c’est ce que l’on observe lorsque la lumière passe de l’air à l’eau : on voit la même image, mais sous un angle différent.
Grâce à ces deux phénomènes, la lumière est transmise le long d’un câble en fibre optique jusqu’à ce qu’elle atteigne sa destination.
Types de fibres optiques et de connecteurs
Nous savons déjà comment cela fonctionne, mais nous ne savons pas encore comment la lumière est transmise à l’intérieur de ces câbles. Il convient ici de faire la distinction entre les fibres monomodes et les fibres multimodes.
Dans la fibre monomode, un seul faisceau lumineux est transmis à travers le support. Ce faisceau pourra atteindre, au mieux, une distance de 400 km sans l’utilisation d’un répéteur, et un laser à haute intensité est utilisé pour générer ce faisceau. Ce faisceau est capable de transporter jusqu’à 10 Gbit/s par fibre.
Dans la fibre multimode, en revanche, plusieurs signaux lumineux peuvent être transmis sur le même câble, qui sont générés par des LED de faible intensité. Elle est utilisée pour des transmissions à plus courte distance et est moins chère et plus facile à installer.
En ce qui concerne les types de connecteurs de fibre optique, nous pouvons trouver les suivants :
- SC : ce connecteur est le plus courant, car il est utilisé pour la transmission de données dans les connexions en fibre monomode. Il existe également une version SC-Duplex, qui consiste en deux SC reliés entre eux.
- FC : il s’agit d’un autre des connecteurs les plus couramment utilisés, qui ressemble à un connecteur d’antenne coaxiale.
- ST : également similaire au précédent avec un élément central d’environ 2,5 mm qui est plus exposé.
- LC : dans ce cas, le connecteur est carré, bien que l’élément central de la même configuration que les deux précédents soit maintenu.
- FDDI : il s’agit d’un connecteur fibre duplex, c’est-à-dire qu’il relie deux câbles au lieu d’un.
- MT-RJ : il s’agit également d’un connecteur duplex qui n’est normalement pas utilisé pour les fibres monomodes.
Conclusions et avantages et inconvénients de l’utilisation de la fibre optique
Grâce à ces informations, nous pouvons nous faire une idée assez générale et complète de ce qu’est la fibre optique et de son mode de fonctionnement. Les connexions domestiques en fibre optique sont de plus en plus courantes, bien que parfois, au lieu d’arriver directement en fibre, elles arrivent sous la forme d’un câble coaxial si le réseau est hybride. Nous reviendrons plus longuement sur ce type de câble dans un autre article.
Il ne fait aucun doute que l’avenir réside dans les réseaux à fibres optiques, car de plus en plus de villes disposent de ce type de connectivité à grande largeur de bande, ce qui constitue l’un de leurs principaux avantages. En outre, comme il est basé sur la lumière et non sur l’énergie électrique, il est totalement immunisé contre les interférences et n’en produit pas non plus. Elle résiste également très bien aux changements de climat et de température et est très légère, car elle est constituée d’éléments non métalliques.
Mais tout n’est pas rose dans la fibre optique, car l’une de ses limites est que les câbles doivent être très solides et bien protégés pour éviter que la fibre ne se brise. Nous ne pouvons pas non plus transmettre l’électricité, c’est logique, et tout élément qui a besoin d’une alimentation électrique doit avoir une source d’énergie à proximité.
Quant à l’installation des câbles à fibres optiques, il s’agit d’un processus assez complexe et une grande précision est nécessaire pour que le signal passe d’un câble à l’autre sans dégradation. Les équipements de transmission et de réception sont également beaucoup plus coûteux et complexes et, dans la plupart des cas, des équipements de conversion de l’énergie et de la lumière sont nécessaires pour acheminer le signal jusqu’à nos maisons.
Tout cela concerne les connexions et les câbles en fibre optique. Nous espérons avoir pu dissiper les doutes que vous pouviez avoir sur cette technologie et son utilisation.
