Les fibres optiques utilisées dans les télécommunications sont fabriquées en verre. Différents procédés permettent de transformer une masse de verre en fusion en filaments de diamètre et de caractéristiques très précis. Cette fibre se présente sous la forme d’un cheveu parfaitement lisse et transparent, souple mais cassant. Les extrémités de ce cylindre presque parfait sont sectionnées très précisément, afin d’obtenir une surface plane, perpendiculaire au trajet de la lumière. On branche d’un côté un laser et de l’autre un détecteur de lumière.
La réfraction canalise la lumière en faisceau
Ces équipements sont parfaitement positionnés sur la fibre. La lumière remplace l’électricité des câbles. Insensible aux perturbations électromagnétiques, le faisceau lumineux reste concentré au milieu de la fibre. Pour parvenir à ce résultat, la fibre optique doit absorber le moins de photons possibles et, en même temps, éviter leur dispersion. Cette capacité est conditionnée par la réfraction, qui consiste à renvoyer les photons divergents vers le centre de la fibre. En effet, la fibre n’est pas un milieu homogène. L’indice de réfraction est utilisé pour modifier ou pour maintenir rectiligne la trajectoire de la lumière. Les variations de cet indice conduisent notamment à créer ou non une surface de séparation, qui peut agir comme un miroir, renvoyant la quasi-totalité de la lumière, ou changer la direction du faisceau lumineux. Schématiquement, on obtient le même effet d’optique que lorsque l’on plonge un bâton dans l’eau : bien que droit, il apparaît brisé Ici, la forme de la variation de l’indice de réfraction, du c?”ur vers la périphérie de la fibre, va emprisonner la lumière.
Une fibre actuelle est capable de véhiculer un signal optique sur plusieurs dizaines de kilomètres sans qu’il soit nécessaire de le réamplifier. Nous touchons ici au défaut de la fibre, et en particulier à sa difficulté d’installation. Ses performances l’ont destinée initialement aux importants flux de transports, câbles transatlantiques, par exemple. Poser un câble de fibres optiques au fond de la mer est une opération coûteuse. Le câble est d’autant plus complexe qu’il comporte des conducteurs en cuivre chargés d’alimenter, tout au long du câble, les amplificateurs de signal. La lumière y est transformée en signal électrique, qui est à nouveau transformé en lumière et renvoyé dans la portion suivante de la fibre.
Initialement, la fibre optique a été utilisée pour un partage efficace des ressources dans la gestion du trafic. Afin de l’exploiter au maximum de ses possibilités, on multiplexait ses sources de données. Un seul canal permettait alors de faire passer différents types de données.
Chaque couleur correspond à une longueur d’onde différente
Aujourd’hui, le développement d’Internet, en particulier, fait croître les besoins de bande passante de manière exponentielle. Il ne s’agit plus d’économiser, mais de trouver le moyen d’accroître la bande passante des fibres existantes.
L’idée, simple dans le principe, consiste à faire transiter sur une fibre différents signaux, chacun étant de longueur d’onde (de ” couleur “) différente. On appelle cela le Wavelength Division Multiplexing (WDM). Son arrivée est tributaire de la mise au point des différentes briques technologiques. La plus importante est l’amplificateur optique. Il s’agit d’un tronçon de fibre dopée aux métaux rares (l’erbium) capable d’amplifier tout signal lumineux à la volée. L’intérêt économique de ce type d’amplificateur est énorme : plus besoin d’alimenter les amplificateurs, plus de pannes possibles. Ils apportent également leur contribution, grâce à leur large bande passante, bien plus large que celle des meilleurs amplificateurs électroniques. Reste encore à mettre au point des lasers à longueur d’onde variable, à réaliser des coupleurs de longueurs d’ondes, des filtres de séparation de signaux fixes et ajustables, ainsi que des convertisseurs de longueur d’onde. Un tel système sera bidirectionnel et les longueurs d’ondes seront attribuées alternativement à chaque direction.
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