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République Tunisienne
Ministère de l’Enseignement
Supérieur et de la Recherche
Scientifique
Deux
ième année licence
Technologie Electronique et Télécommunications (TET)
Communication
Dr.
supérieur
communication de Sfax
Année universitaire 2011/2012
Filière
ième année licence
appliquée
Technologie Electronique et Télécommunications (TET)
Communication
Optique
Auteur
Dr.
Abdelaziz Kallel
Institut
supérieur
d'électronique et de
communication de Sfax
(ISECS)
appliquée
Technologie Electronique et Télécommunications (TET)
Optique

Institut supérieur d'électronique et de communication de Sfax (ISECS) A.U. 2011-2012
Chapitre 0: Introduction aux communications optiques
Présentation du cours
Ce cours est destiné à la deuxième année licence appliqué TET.
Le volume horaire est 22,5 heures : avec 100% cours.
Introduction
Afin de transmettre de l'information avec de la lumière, un certain savoir faire est nécessaire. Cependant,
l'idée d'utiliser la lumière comme moyen d'information n'est pas nouveau. AU moyen age, les signaux
lumineux étaient déjà utilisés pour donner l'alerte en cas d'attaque ou d'invasion. Dans les temps modernes,
plusieurs essaies de télécommunication optique inspiré directement des systèmes simplistes que nous venons
de décrire, ont eu lieu. Ces expériences ont été motivées par l'invention du LASER (Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation).
Ces premiers expériences, déportée de quelques mètres, non pas bien fonctionné parce qu’elles se sont
déroulées en atmosphère livre. Ainsi, transmettre des signaux avec de la lumière nécessite une certaine
technologie: c'est à ce niveau que nous retrouvons l’intérêt de la fibre optique (FO). En effet, une FO peut
être définie simplement comme étant un « tuyau » dans lequel il est possible de faire passer de la lumière.
Les années 70 ont connu une évolution importante de la technologie des FO avec l'apparition des FO à faible
atténuation. A partie des années 80, de nombreux réseaux en FO se sont développés:
Canaux TV sur FO+ application vidéo
Réseaux câblés
Jonction entre centraux téléphoniques
Liaison transocéanique
Domaines d'application de la communication optique
Transmission numérique haut-débit
Exp: Alcatel (2009): 15,5Tbit/s sur 7000Km.
Réseaux nationaux et internationaux de télécommunication
Réseaux locaux haut-débit
Quelques avantages de la FO Quelques inconvénients de la FO
- Débits binaires élevés sur les transmission
large bande
- Affaiblissement minimisé  nombre de
répétiteurs réduits et fortement espacés 
réduction des coût de la chaîne de
communication optique.
- Immunité électromagnétique
- Faible sensibilité aux facteurs extérieurs
(température, humidité, ...)
- Faible encombrement et faible poids
- Exigences micro-économiques (connexions,
alignement,...)
- Coût d'exploitation sont encore élevés
- Personnel spécialisé
1

Institut supérieur d'électronique et de communication de Sfax (ISECS) A.U. 2011-2012
Schéma synoptique d'une chaîne de communication optique
Objectif
Ce cours à pour objectif d'étudier la chaîne de transmission optique. Nous étudions ainsi les différents modes
de propagation de la lumière dans une fibre. Concernant les sources optiques, nous analysons aussi les
propriétés physiques des diodes DL et DEL qui leur permettent de créer la lumière laser. Les avantages du
DL seront bien expliqués. Du coté récepteur, nous expliquons le principe de fonctionnement des photodiodes
PIN et à avalanche.
Plan
Chap I : Généralités sur la fibre optique
Chap II: Propagation de la lumière dans la fibre optique
Chap III: Sources optiques
Chap IV: Détecteur d'interface de réception
2
Source optique
Del: diode electroluminiscente
DL: diodes lasers
Lumière Detecteur
Répeteur Photodiodes PIN
Photodiodes à avalanche
InformationInformation

Institut supérieur d'électronique et de communication de Sfax (ISECS) A.U. 2011-2012
Chapitre I: Généralités sur la fibre optique
I. Introduction
Le but de ce chapitre est l'étude de
la structure de la FO
les mécanismes qui régulent la propagation de la lumière dans la fibre, pour ce la nous allons
utilisé certaine notion d'optique géométriques qui seront rappelés au niveau de l'introduction de
ce chapitre.
II. Sommaire
Rappel sur l'optique géométrique
Structure de la FO
Ouverture numérique
III. Quelques notions d'optique
Considérons deux milieux distincts d'indice de réfraction N
1
et N
2
.
1. Indice de réfraction
Dans un milieu transparent, l'indice de réfraction (n) mesure le rapport entre la vitesse de la lumière
dans le milieu par rapport à sa vitesse dans le vide:
vc
n
 n v.
Pour l'air n=1.
Considérons un faisceau lumineux qui arrive du milieu 1 avec un angle 
1
jusqu'à l'interface
commune entre les deux matériaux
Une partie de cette onde incidente est réfléchie, une autre partie est transmise au deuxieme matériau
avec un angle 
2
.
La relation entre 
1
et 
2
est donnée par la loi de Descartes
n
1
sin
1
n
2
sin
2
1
1
2
1
milieu 2
milieu 1
Cas n
2
<n
1

Institut supérieur d'électronique et de communication de Sfax (ISECS) A.U. 2011-2012
A partir de cette loi, nous pouvons déterminer un angle d'incidence limite
1,limit
arcsin
n
2
n
1
tel que si 
1
1,
limit
 réflexion totale: pas de rayon transmis dans le milieu 2.
2. Guide de lumière
Le principe de réflexion totale peut être exploité pour réaliser des éléments qui guide la lumière,
pour cela il suffit de placer un matériau d'indice n
1
entre deux matériaux d'indice n
2
(n
2
<n
1
).
Les deux interfaces agissent dans ce cas comme des miroires placées l'un en face de l'autre. Ceci est
exactement le principe de la fibre optique.
IV. Structure de la FO
La fibre optique est un guide cylindrique permettant à la lumière de se propager sur une grande
distance en exploitant le phénomène de réflexion totale. En effet, la fibre est constituée d'un cœur
entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre possédant un indice légèrement plus élevé que celui de la
gaine (une différence de quelques pour-cents généralement).
Le cœur de la fibre peut confiner la lumière qui se trouve alors entièrement réfléchi à l'interface
entre le cœur et la gaine.
La plus part des FO sont fabriquées à base de la silice, matériaux abondant et peu chère.
Un revêtement plastique appelé revêtement primaire sert à la protection mécanique de la fibre.
Remarque: le diamètre du cœur et celui de la gaine optique varie selon le type de fibre. Dans tous
les cas, le diamètre de la gaine ne va pas excéder les centaines de micromètres.
V. Angle d'admission et ouverture numérique
Considérons une FO constituée d'un cœur d'indice n
1
et d'une gaine d'indice n
2
.
2
milieu 2: n
2
milieu 1: n
1
0
1
1
air n
0
=1 coeur n
1
gaine n
2