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Nous avons tendance à l’oublier tant l’utilisation des nouvelles technologies est quotidienne, mais les informations voyagent de différentes manières. Lorsque nous parlons dans un téléphone fixe, un câble métallique transporte les sons de notre voix dans une prise murale, où un autre câble les achemine vers le central téléphonique local. Les téléphones portables fonctionnent d'une autre manière : ils envoient et reçoivent des informations par le biais d'ondes radio invisibles, une technologie appelée sans fil car elle n'utilise aucun câble. La fibre optique fonctionne d'une troisième manière que nous vous proposons de découvrir dans cet article expert.
Apparition de la fibre optique
Si la fibre optique paraît relativement récente dans l’usage que nous en avons depuis quelques années, elle existe pourtant depuis de nombreuses décennies. Son fonctionnement est basé sur la transmission d’informations par le biais de la lumière. Elle envoie des informations codées dans un faisceau de lumière le long d'un tuyau en verre ou en plastique. La fibre optique a été développée à l'origine pour les endoscopes dans les années 1950 afin d'aider les médecins à voir l'intérieur du corps humain sans avoir à l'ouvrir au préalable. Dans les années 1960, les ingénieurs ont trouvé un moyen d'utiliser la même technologie pour transmettre des appels téléphoniques à la vitesse de la lumière (qui correspond normalement à 300 000 km par seconde dans le vide, mais qui ralentit à environ deux tiers de cette vitesse dans un câble à fibre optique).
Technologie optique
Un câble à fibre optique est constitué de brins de verre ou de plastique incroyablement fins ; un câble peut comporter aussi peu que deux brins ou plusieurs centaines. Chaque brin représente moins d'un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain et peut transporter quelque chose comme 25 000 appels téléphoniques, de sorte qu'un câble à fibres optiques entier peut facilement transporter plusieurs millions d'appels. Le record actuel pour une fibre "monomode" est de 178 térabits (trillions de bits) par seconde, soit suffisamment pour 100 millions de sessions Zoom !
Les câbles à fibre optique transportent des informations entre deux endroits en utilisant une technologie entièrement optique (basée sur la lumière). Supposons que vous vouliez envoyer des informations de votre ordinateur à la maison d'un ami au bout de la rue en utilisant la fibre optique. Vous pourriez connecter votre ordinateur à un laser, qui convertirait les informations électriques de l'ordinateur en une série d'impulsions lumineuses. Puis vous envoyez le laser dans le câble à fibre optique. Après avoir parcouru le câble, les faisceaux lumineux émergeraient à l'autre extrémité. Votre ami aurait besoin d'une cellule photoélectrique pour transformer les impulsions lumineuses en informations électriques que son ordinateur pourrait comprendre.Comment fonctionne la fibre optique ?
La lumière se déplace le long d'un câble à fibres optiques en rebondissant à plusieurs reprises sur les parois. Chaque petit photon (particule de lumière) rebondit le long du tuyau comme un bobsleigh sur une piste de glace. On pourrait s'attendre à ce qu'un faisceau de lumière, circulant dans un tuyau en verre transparent, s'échappe simplement par les bords. Mais si la lumière frappe le verre à un angle vraiment faible (moins de 42 degrés), elle est renvoyée à l'intérieur, comme si le verre était en réalité un miroir. Ce phénomène s'appelle la réflexion interne totale. C'est l'une des raisons pour lesquelles la lumière reste à l'intérieur du tuyau.
L'autre élément qui maintient la lumière dans le tuyau est la structure du câble, qui se compose de deux parties distinctes. La partie principale du câble, au milieu, s'appelle l'âme et c'est par elle que passe la lumière. L'extérieur de l'âme est entouré d'une autre couche de verre appelée gaine. Le rôle de la gaine est de maintenir les signaux lumineux à l'intérieur de l'âme. Elle peut le faire parce qu'elle est composée d'un type de verre différent de celui du cœur. Pour parler plus techniquement, la gaine a un indice de réfraction inférieur.Types de câbles à fibres optiques
Les fibres optiques transportent des signaux lumineux dans ce que l'on appelle des modes. Cela peut sembler technique, mais il s'agit simplement de différentes façons de voyager : un mode est simplement le chemin que suit un faisceau lumineux dans la fibre. Un mode consiste à aller tout droit au milieu de la fibre. Un autre mode consiste à rebondir le long de la fibre selon un angle faible. D'autres modes consistent à faire rebondir la fibre selon d'autres angles, plus ou moins prononcés.
Le type de fibre optique le plus simple est appelé monomode. Elle possède un cœur très fin d'environ 5 à 10 microns (millionièmes de mètre) de diamètre. Dans une fibre monomode, tous les signaux voyagent en ligne droite au milieu sans rebondir sur les bords. Les signaux de télévision par câble, d'Internet et de téléphone sont généralement transportés par des fibres monomodes, enroulées ensemble en un énorme faisceau. Les câbles de ce type peuvent envoyer des informations sur plus de 100 km.
Un autre type de câble à fibre optique est appelé multimode. Chaque fibre optique d'un câble multimode est environ 10 fois plus grande que celle d'un câble monomode. Cela signifie que les faisceaux lumineux peuvent se déplacer à travers l'âme en suivant une variété de chemins différents (lignes jaunes, orange, bleues et cyan), dans plusieurs modes différents. Les câbles multimodes ne peuvent envoyer des informations que sur des distances relativement courtes et sont utilisés (entre autres) pour relier les réseaux informatiques entre eux.Cet article vous a plu ? Vous souhaitez en discuter ? Appelez-nous !