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Fibre optique : Comment ça marche

Lorsque nous passons un coup de fil, que nous consultons un site web ou que nous téléchargeons une vidéo dans le monde hautement connecté d’aujourd’hui, tout cela est rendu possible grâce aux faisceaux de lumière qui rebondissent constamment sur les fibres optiques.

Cette innovation est devenue l’une des plus grandes réussites de Corning lorsque des scientifiques ont mis au point, en 1970, un moyen de transmettre la lumière par fibre sans en perdre beaucoup en cours de route.

Si de nombreuses caractéristiques de la fibre se sont énormément améliorées au cours des 45 années qui ont suivi, les principes de base de la transmission de données sont restés les mêmes.

Alors, comment la fibre fonctionne-t-elle réellement ? Voyons voir.

Lorsqu’un appareil comme votre ordinateur a des informations à envoyer, ces données commencent sous forme d’énergie électrique. Un laser dans l’ordinateur convertit les signaux en photons – de minuscules particules d’énergie électromagnétique, autrement dit de la lumière – et les envoie en succession rapide au cœur de la fibre, mince comme un cheveu.

Les photons se déplacent en vagues à travers le cœur de la fibre. Comme cette région du cœur a un indice de réfraction plus élevé (c’est-à-dire que la lumière se propage plus lentement) que la gaine extérieure de la fibre, le signal lumineux est focalisé à l’intérieur du cœur et ne peut pas rayonner hors de la fibre.

En outre, les noyaux de fibres sont fabriqués à partir de matériaux de très haute pureté (généralement de la silice et du germanium) pour garantir que l’énergie lumineuse n’est pas absorbée ou dispersée par des impuretés. Le rayonnement, l’absorption et la diffusion sont toutes des formes de perte d’énergie, également connue sous le nom d’atténuation. En maintenant ces pertes aussi faibles que possible, la fibre permet à la lumière et aux informations qu’elle transporte de parcourir de grandes distances depuis la source d’origine.

Mais si le coeur était le seul composant de la fibre, l’énergie lumineuse finirait par s’échapper, affaiblissant le signal dans un processus appelé atténuation. La fibre optique comprend donc également une couche extérieure, ou gaine, faite d’une composition de verre différente. Le matériau de la gaine a un faible indice de réfraction conçu pour renvoyer la lumière dans le cœur sans lui permettre de s’échapper.

Lorsque les photons atteignent leur destination, un récepteur optique équipé d’une cellule photoélectrique décode les signaux lumineux numériques et les reconvertit en électricité, affichant les données sur l’ordinateur, la télévision ou tout autre appareil de l’autre utilisateur.

Toutes les fibres ne sont pas identiques

Différents types de signaux de communication nécessitent différents types de fibres pour une transmission efficace. C’est pourquoi Corning propose des fibres monomodes et multimodes.

La fibre monomode – la plus courante dans les réseaux de télécommunications mondiaux – est conçue pour transporter l’énergie lumineuse sur un seul trajet, sur de longues distances. Son cœur est minuscule – aussi petit que 8 microns de diamètre. Elle est le plus souvent utilisée pour les réseaux longue distance. Comme il n’accepte qu’un seul trajet de lumière, la probabilité de chevauchement des signaux et de distorsion est moindre.

La fibre multimode, en revanche, a un cœur plus grand, mesurant jusqu’à 62,5 microns de diamètre. Elle est conçue pour les signaux lumineux qui doivent emprunter simultanément plusieurs chemins différents, généralement sur des distances de moins d’un kilomètre. Les centres de données et certains réseaux domestiques connectés, par exemple, préfèrent la fibre multimode car elle peut traiter de très grandes quantités de données de manière économique et peu encombrante.

Comment la fibre a-t-elle évolué ?

Même si les communications sans fil et l’informatique en nuage ont élargi le monde des communications, la majorité des signaux vocaux, vidéo et de données continuent de circuler sur les réseaux à fibres optiques.

Et les innovations dans le domaine de la science du verre donnent naissance à de nouvelles générations de fibres à haut débit et à grande capacité pour répondre aux exigences des applications réseau actuelles. La fibre optique a toujours été physiquement résistante. Sous tension, elle est plus résistante que l’acier à haute résistance et le titane. Aujourd’hui, la capacité des fibres à fonctionner dans des conditions difficiles est tout aussi forte. De nouvelles conceptions permettent de plier les fibres dans les coins les plus serrés ou de les agrafer sur des montants muraux sans affecter le signal lumineux.

La capacité est également remarquable. Un seul brin peut supporter jusqu’à 2 millions de flux vidéo haute définition simultanés. Et à la maison, de nouvelles innovations en matière de fibres permettent des connexions optiques à haut débit entre les ordinateurs, les systèmes d’exploitation, les consoles de jeu, les tablettes, etc.

“La compréhension fondamentale du verre par nos scientifiques permet des innovations permanentes en matière de produits et de procédés”, a déclaré le Dr Merrion Edwards, directeur du développement des marchés et des technologies chez Corning Fibre et Câble Optiques. “Ces innovations continuent à générer une atténuation moindre et donc une capacité et une vitesse améliorées.”

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