Quelles sont les innovations technologiques mises en œuvre par la

Quelles sont les innovations technologiques mises en œuvre par la fibre optique vis-à-vis des autres supports ?
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I - Présentation de la fibre optique
a) Historique Pages 3-4
b) Fonctionnement Page 5
c) Fabrication Page 6
d) Différentes fibres Pages 6-7
1. Multimode
a. A saut d’indice
b. A gradient d’indice
1. Monomode
e) Quelques questions Page 7
f) Exemples d’utilisation Page 7-8
II . Technologie : Matériel d’émission et réception
a) Principe Pages 9-10
b) Fonction émission Pages 10-12
c) Fonction réception Pages 12
d) Fonction amplification Page 13
III . Augmentation du rendement de transmission : Multiplexage
a) Multiplexage spatial ou en fibres optiques Page 14
b) Multiplexage TDM ou multiplexage temporel Pages 15-16
c) Multiplexage WDM ou multiplexage en longueur d’onde Pages 17-18
d) Multiplexage Fréquentiel FDM Page 18
e) Correction d’erreurs Pages 18-20
IV . La fibre optique face aux autres supports
a) Les atouts de la fibre optique
Page 21
b) Ses inconvénients Pages 21-22
c) Différentes fibres optiques Page 22
d) Face à face avec les autres technologies Pages 23-24
Annexes
1) Fabrication de la fibre
Page 25
2) Bibliographie Page 26

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I . Présentation de la fibre optique
Une nouvelle technique de transmission des informations par câbles s’est imposée ces dernières
années. A la différence des conducteurs classiques en cuivre, cette nouvelle technique transmet des
signaux au moyen de fibres optiques.
Pour être bref, c’est un fil de verre, entouré d’une gaine réfléchissante. Sa propriété principale est de
servir de « tuyau » dans lequel on peut faire circuler de la lumière.
Cette évolution a été favorisée par l’apparition de semi-conducteurs appropriés : diodes laser, diodes
électroluminescentes ou photodiodes. Simultanément, les systèmes de transmissions numériques
existants ont été adaptés aux exigences de cette nouvelle technique.
a) Historique
Depuis l’antiquité, on a utilisé la lumière pour transmettre des informations. C’était, en
particulier le cas des grands feux allumés en guise de signaux. Aujourd’hui encore, on peut trouver ce
type de transmission d’informations sous de multiples formes. Par exemple les phares, les feux
tricolores de la circulation ou encore les lampes d’un quelconque panneau de contrôle. Voici
maintenant l’historique de la transmission d’informations grâce à la lumière de 1790 à nos jours.
- 1790 : En France, Claude Chappe construit un système de télégraphe optique composé d’une
chaîne de tours munis de bras de sémaphores mobiles. Ce système permettait de transmettre
des informations à plus de 200 km en moins de 15 minutes et fut abandonné lors de
l’apparition du télégraphe électrique.
Télégraphe optique de Chappe
1793
Code de signaux optiques sémaphore (chaque position des bras articulés représente une lettre ou un chiffre), nécessitant
une visibilité point à point. Chaque point est émetteur et récepteur. Un opérateur traduit le code

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- En 1880, l’américain Alexander Graham Bell développe « le photophone » grâce auquel on
peut transmettre des signaux vocaux à l’aide de la lumière. Cette idée ne trouva pas
d’application parce que les influences climatiques et la visibilité réduisaient la qualité de la
transmission
- En 1870, John Tyndall, un physicien Anglais, suggère une solution en démontrant que la
lumière peut être guidée par un jet d’eau. Cette expérience se basait sur « le principe de la
réflexion totale » utilisé actuellement par les fibres optiques.
- En 1934, Norman R. French dépose un brevet où réapparaît l’idée d’un téléphone optique.
Dans ce brevet, French décrit de quelle manière les signaux vocaux se transmettent par un
réseau de câbles optiques. Il spécifie que les câbles devront être formés par des tiges de
verre ou de matière comparables, ayant un affaiblissement linéique bas à la longueur d’onde
de fonctionnement correspondante.
- En 1962, la possibilité de fabriquer des lasers à l’aide de matériaux semi-conducteurs est
reconnue. Parallèlement, on développe les éléments de réception : diodes semi-conductrices.
Il suffisait, alors, de trouver un milieu adéquat de transmission capable de réunir émetteurs
et récepteurs.
- En 1966, Charles K. et Georges A. Hockham suggère d’utiliser la fibre en verre pour guider
des ondes. Cependant, pour pouvoir installer un système de transmission optique raisonnable
du point de vue de la distance, ces fibres auraient dû avoir des affaiblissements maximaux de
20 dB/km, or, à l’époque, leur affaiblissement étaient beaucoup plus important (environ 1800
dB/km). En médecine on utilisait déjà dans les années cinquante les fibres de verre pour la
transmission d’images vidéo sur de très courtes distances.
- En 1970, la firme Corning Glass Works, fabrique aux Etats-Unis des fibres optiques à saut
d’indice et obtient des affaiblissements inférieurs à 20 dB/km pour une longueur d’onde de
633 nm.
- En 1972, on atteint 4 dB/km pour des fibres optiques à gradient d’indice.
- Aujourd’hui, la technique en cours permet d’obtenir des affaiblissements de 0.4 dB/km pour
une longueur d’onde de 1300 nm. Simultanément, on améliore la puissance, la sensibilité et
la durée de vie des éléments émetteurs et récepteurs. Ainsi, grâce aux techniques
développées pour les câbles, les connexions et les épissures de fibres optiques, on a pu
introduire avantageusement ce nouveau moyen de transmission.
- Depuis 1976, Siemens utilise, a Munich, une liaison expérimentale de 2.1 km pour les
transmissions téléphoniques, de TV et de vidéophones. En 1977, Siemens installe à Berlin la
première liaison à fibres optiques pour l’administration des postes de la RFA.
- Depuis 1978, le CERN, à Genève, utilise un câble à fibres optiques résistant au rayonnement.
A partir de cette époque, commence l’utilisation mondiale de cette nouvelle technologie. Les
installations dont nous venons de parler utilisaient encore des fibres multi modes.
Actuellement, plus d’un million de kilomètre de fibres optiques, utilisant la technologie
Siemens, ont été installées dans 24 pays. Dans le futur, on installera principalement des
fibres optiques mono modes.

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b) Fonctionnement
Lorsqu'un faisceau lumineux heurte obliquement la surface qui sépare deux milieux plus ou
moins transparents, il se divise en deux : une partie est réfléchie tandis que l'autre est réfractée, c'est
à dire transmise dans le second milieu en changeant de direction.
L'indice de réfraction est une grandeur
caractéristique des propriétés optiques
d'un matériau. Il est obtenu en divisant la
vitesse de la lumière dans le vide
(Cv=299 792 Km/s) par la vitesse de
cette même onde dans le matériau. Plus
l'indice est grand, et plus la lumière est
lente. Ainsi, dans l'air, la vitesse de la
lumière est à peu près égale à Cv ; dans
l'eau, elle est égale à 75% de Cv; dans le
verre, elle est égale à environ 55% ou
60% de Cv selon le type de verre.
C'est ce principe qui est utilisé pour guider la lumière dans la fibre. La fibre optique comprend
ainsi deux milieux : le cœur, dans lequel l'énergie lumineuse se trouve confinée, grâce à un second
milieu, la gaine, dont l'indice de réfraction est plus faible. Les recherches menées dans les années
1970 ont conclu que la silice était un bon support pour des longueurs d'onde prises dans le proche
infrarouge (850 nm - 1300 nm - 1500 nm).
La fabrication en série de lasers à semi-conducteurs dans ces longueurs d'onde est venue par la
suite confirmer ce choix. Rappelons qu'un laser (Light Amplification By Stimulated Emission of
Radiation) ou amplification de la lumière par émission de radiation stimulée, est un dispositif qui
amplifie la lumière et la rassemble en un étroit faisceau, dit cohérent, où ondes et photons associés se
propagent en phase, au lieu d'être arbitrairement distribués. Cette propriété rend la lumière laser
extrêmement directionnelle. Techniquement le laser combine trois phénomènes d'optique
fondamentale : le pompage optique, l'émission stimulée de lumière et la résonance optique.