Fibra optica

Una fibra optica es un fial que lo còr, primissim, de veire o de plastic, a la proprietat de conduire la lutz e es utilizada per la fibroscopia, l'esclairatge o la transmission de donadas numericas. Permet un debit d'informacion plan superior a aquel dels cables coaxials e se pòt utilizar de supòrt a un ret de « larga benda » per que transitan tanben los senhals de television, de telefonia, de visioconferéncia o las donadas informaticas. Lo principi de la fibra optica data del començament del sègle XX mas es sonque en 1970 que se desvolopèt una fibra utilisabla utilizabla per telecomunicacions, dins los laboratòris de l'entrepresa americana Corning Glass Works (ara Corning Incorporated).

A l’interior d'una gaina protectritz, la fibra optica pòt èsser utilizada per conduire la lutz entre dos luòcs distants de centenats o de milierats, de quilomètres. Lo senhal luminós codat per una variacion d'intensitat es capable de transmetre una granda quantitat d'informacion. Permet de realizar de comunicacions a fòrça longa distància e a de debits fins alara impossiblas, las fibras opticas constituiguèron un dels elements claus de la revolucion de las telecomunicacions. Sas proprietats son tanben expleitadas dins lo domèni dels captaires (temperatura, pression, etc.), dins l'imatgeria e dans l'esclairatge.

Istòria

Davancièrs

Illustracion venent d'un article de La nature de 1884 per Jean-Daniel Colladon.

A l'epòca de la Grècia antica, lo fenomèn del transpòrt de la lutz dins de cilindres de veire seriá ja conegut e utilizat pels artesans del veire per crear de pèças decorativas. Mai tard, las tecnicas de fabricacion utilzadas pels artesans venecians de la Renaissença per realizar los millefiori semblarián fòrça a las tecnicas actualas de fabricacion de la fibra optica. L'utilizacion del veire en conjoncion amb la lutz es donc pas recenta.

La primièra demonstracion scientifica del principi de la reflexion totala intèrna la faguèron los fisicians soís e francés Jean-Daniel Colladon a Genèva e Jacques Babinet a París al començament de las annadas 1840. L'irlandés John Tyndall tornèt relizar l'experiéncia fàcia a la Societat Reiala Britanica en 1854. a l'epòca, l'idèa de corbar la trajectòria de la lutz, de quin biais que siá èra, èra revolucionària que los scientifics consideravan que la lutz viatjava pan qu’en linha drecha. Lor demonstracion consistissiá a guidar la lutz dins un rag d’aiga versant d'un trauc a la basa d'una sèrva. Passant la lutz dis lo giscle, aquela seguissiá plan l’arcadura del rag d'aiga, atal mostrant que se podava desviar sa trajectòria rectilinèa. Alara establiguèron lo principi de basa de la transmission per fibra optica. Ensguida, fòrça invencions utilizant lo principi de la reflexion totala intèrna esperiguèron; coma los jòcs d’aiga luminoses o la fibroscopia utilizant de dispositius transportant la lutz dins de cròses del còrs uman.

Lo primièr assag de communicacion optica la faguèt Alexander Graham Bell, un dels inventors de telefòn. Ralizèt pendent las annadas 1880 lo fotofòn. L’aparelh permetava de transmetre la lutz sus una distància de 200 mètres. La votz, amplificada per un microfòn, fasiá vibrar un miralh que rebatissiá la lutz del solelh. A près de 200 mètres al delà, un segond miralh captava la lutz per activar un cristal de selèni e reproduire le son desirat. Lo receptor de l’aparelh èra gaireben identic a aquel del primièr telefòn. Quitament se foncionava plan en terren descobèrt, Lo metòde foguèt pauc utilizat. La pluèja, la nèu e los obstacles qu’empachavan la transmission del senhal condamnèron cette l’invencion, quitament se d’esperel considerava lo fotofòn coma son invencion màger, que permetava una comunicacion sens fial.

Primièras realizacions

Fais de fibras opticas pels rets metropolitans.

La possibilitat de transportar la lutz lo long defibras de veire prima foguèt expleitada pendent la primièra mitat del sègle XX. En 1927, Baird e Hansell assajèron de realizar un dispositiu d'imatges de television amb de fibras. Hansell faguèt brevetar son invencion, mas foguèt pas jamai veraiament utilizada. En 1930, Heinrich Lamm capitèt a transmetre l'imatge d'un filament de lampa electrica amb un assemblatge rudimentari de fibras de quartz. Pasmens, èra encora malaisit a l’epòca de concebre qu’aquelas fibras de veire pòscan dintrar en aplicacion.

La primièra aplicacion eficaça de la fibra optica foguèt realizada al començament de las annadas 1950, quand lo fibroscòpi flexible foguèt inventat per Abraham van Heel e Harold Hopkins. L’aparelh permetava la transmission d'un imatge lo long de fibras de veire. Foguèt subretot utilizat en endoscòpia, per observar l'interior del còrs uman, e per inspectar de soduras dins de reactors d'avion. Malaurosament, la transmission podava pas se realizar sus une granda distància essent donada la mala qualitat de las fibras utilizadas. En 1957, lo fibroscòpi (endoscòpi flexible medical) es inventat per Basil Hirschowitz als EUA.

Las telecomunicacions per fibra optica demorèron impossiblas fins a l'invencion del lasèr en 1960. Lo lasèr donèt la possibilitat de transmetre un senhal sus una granda distància amb una pèrda e una dispersion espectrala fòrça fèblas. Dins sa publicacion de 1964, Charles Kao, de Standard Telecommunications Laboratories, descriu un sistèma de comunicacion de longa distància e de fèble pèrda utilizant ensems lo lasèr e la fibra optica. En 1966, mostrèt de biais expérimental, amb la collaboracion de Georges Hockman, qu'èra possible de transportar de l'informacion sus una granda distància jos forma de lutz amb la fibra optica. Aquela experiéncia es sovent considerada coma la primièra transmission de donadas per fibra optica. Pasmens, las pèrdas dins aquela fibra optica èra talas que lo senhal desaparessiá unes centimètres passats, non pas a causa de la pèrda de lutz, mas que los diferents camins de rebat del senhal contra las parets acaban per ne far pèrdre la fasa. Aquò la fasiá encara pas gaire avantatjosa al respècte del fial de coire tradicional. Las pèrdas de fasa provocadas per l'usatge d'una fibra de veire omogèna constituissiá l’obstacle màger per l'utilizacion correnta de la fibra optica. En França, la primièra tèsi de doctorat al subjècte foguèt sostenguda en genièr de 1969 per Luigi d'Auria a l'universitat de Tolosa.

En 1970, tres scientifics de la companhiá Corning Glass Works de Nòva York, Robert Maurer, Peter Schultz e Donald Keck, produguèron la primièra fibra optica amb de pèrdas de fasa pro fèblas per èsser utilizadas dins los rets de telecomunicacions (20 decibels per quilomètre). Lor fibra optica èra capabla de transportar 65 000 còps mai d'informacion qu'un simple cable de coire, çò que correspondava rapòrt de las longors d'onda utilizadas.

Lo primièr sistèma de comunicacion telefonica optica foguèt installat al centre vila de Chicago en 1977. S’estima dempuèi 2005 mai de 80 % de las comunicacions de longa distància son transportadas lo long de mai de 25 milions de quilomètres de cables de fibras opticas pertot pel mond. La fibra optica, dins una primièra fasa (1984 a 2000), se limitava a l'interconnexion dels centrals telefonics, sol eles demandavan de fòrts debits. Mas, amb la baissa dels còsts provocada per sa fabricacion en massa e los besonhs creissent dels particulars en fòrça naut debit, se pensa dempuèi 1994 a la far venir pels particulars : DFA, FTTH, FTTB, FTTC, etc...

Foncionament

Principi

Principi d'una fibra optica.

La fibra optica es un guida d'onda qu’utiliza las proprietats refractriças de la lutz. Es abitualament constituida d'un còr engainat. Lo còr de la fibra ten un indici de refraccion leugièrament mai naut (diferéncia d’unes milens) que la gaina e pòt donc confinar la lutz que se trapa entièrament rebatuda de multiples còps a l'interfàcia entre los dos materials (a causa del fenomèn de reflexion totala intèrna). L’ensems es. mai sovent cobèrt d’una gaina plastica de protection.

Quand un rai luminós dintra dins una fibra optica a un dels tèrmes amb un angle que cal, conéis de multiplas reflexions totalas intèrnas. Lo rai se propaga alara fin a l’autre tèrme de la fibra optica sens pèrda, fasent un percors en zigzag. La propagacion de la lutz dins la fibra pòt se far amb fòrça pauc de pèrdas quitament se la fibra es corba.

Una fibra optica es sovent descricha segon dos paramètres :

• la diferéncia d'indici normalizat, que dona una mesura del saut d'indici entre lo còr e la gaina : $\Delta ={\frac {n_{c}-n_{g}}{n_{c}}}$, ont $n_{c}$ es l'indici de refraccion del còr, e $n_{g}$ aquel de la gaina.
• la dobertura numerica de la fibra ((en) numerical aperture), qu’es concrètament lo sinus de l'angle de dintrada maxim de la lutz dins la fibra per que la lutz pòsca èsser guidada sens pèrda, mesura al respècte de l'axe de la fibra. La dobertura numerica es egala a $\sin \theta _{\text{max}}={\sqrt {n_{c}^{2}-n_{g}^{2}}}$.

Principi d'una fibra optica saut d'indici.

Saut o gradient d'indici

Existís subretot dos tipes de fibras opticas qu’utilizan lo principi de la reflexion totala intèrna: la fibra de saut d'indici e la fibra de gradient d'indici. Dins la fibra de saut d'indici, l'indici de refraccion cai subte d'uno dins lo còr d’una valor mendre dins la gaina. Dins la fibra de gradient d'indici, lo cambiament d'indici es fòrça mai progressiu. Un tresen tipe de fibra optica utiliza lo principe de la benda interdita dels cristals fotonics per relizar lo guidatge de la lutz, puslèu que la reflexion totala intèrna. De talas fibras son nomenadas fibras de cristals fotonics, fibras microstructuradas. Aquelas fibras presentant abitualament un contraste d'indici fòrça mai naut entre los diferents materials (mai sovent la silici e l'aire). Dins aquestas condicions, las proprietats fisicas del guidatge diferent sensiblament de las fibras de saut d'indici e de gradient d'indici.

Dins lo domèni de las telecomunicacions opticas, lo material privilegiat es la silici purissima que presenta de pèrdas opticas fòrça fèblas. Quand l'atenuacion es pas lo principal critèri de sélection, se pòt tanben realizar de fibras opticas en matèria plastica. Un cable de fibras opticas conten mai sovent mai d’una fibra, cada fibra condusent un senhal o dins un sol sens (mòde simplex), o dins los 2 sens (mòde duplex); dins lo darrièr cas, 2 longors d'onda (o mai) son utilizadas (al mens una per sens). Quand una fibra optica es pas encara alimentada, se dich fibra optica negra.

Fibras monomòdes e multimòdes

Fibras multimòdes e monomòdes.

Las fibras opticas pòdon èsser classificadas en doas categorias que lo diamètre de lor còr e la longor d'onda utilizada: las fibras monomòdes e multimòdes.

Fibras multimòdes

Las fibras multimòdes (dichas MMF, per Multi Mode Fiber), foguèron las primièras sul mercat. An per caracteristica de transportar mai d’un mòdes (trajèctes luminoses). A causa de la dispersion modala, se constata un estirament temporal del senhal proporcional a la longor de la fibra. En consequéncia, son utilizadas unicament per de bas debits o de cortas distàncias. L’estirament modal pòt pasmens se minimizar (per una longor d'onda donada) en realizant un gradient d'indici dins lo còr de la fibra. Son caracterizadas per un diamètre de còr de desenas a de centenas de micromètres (los còrs en multimòdes son de 50 o 62,5 µm pel bas debit). Pasmens las fibras mai recentas, de tipe OM3, permeton d'aténher lo Gbit/s sus de distàncias de l'òrdre del quilomètre. Las longas distàncias pòdon èsser cobèrtas pas que per de fibras opticas monomòdes.

Fibras monomòdes

Per de mai longas distàncias e/o de mai nauts debits, melhor s’utiliza de fibras monomòdes (dichas SMF, per Single Mode Fiber), que son tecnologicament mai avançadas que mai primas. Lor còr primissim admet atal pas qu'un mòde de propagacion, lo mai dirècte possible es a dire dins l'axe de la fibra. Las pèrdas son donc minimas (mens de reflexion sus l'interfàcia còr/gaina) qu’aquò siá per de fòrça nauts debits e de fòrça longas distàncias. Las fibras monomòdes son per aquò adaptadas per las linhas intercontinentalas (cables sosmarin). Una fibra monomòde a pas de dispersion intermodala. Pasmens, existís un autre tipe de dispersion : la dispersion intramodala. Son origina es la largor finida del tren d'onda d'emission qu’implica que l'onda es pas estrictament monocromatica: totas las longors d'onda se propagan pas a la meteissa velocitat dins lo guida çò qu’induch un alargament de l'impulsion dins la fibra optica. Tanben se nomena cromatica (cf. mai naut « Dispersion cromatica »). Aquelas fibras monomòdes son caracterizadas per un diamètre de còr de solament unes micromètres (lo còr monomòde es de 9 µm pel naut debit).

Longor d'onda de copura e frequéncia normalizada

La longor d'onda de copadura es la longor d'onda $\lambda _{c}$ sota que la fibra es pas pus monomòde. Lo paramètre es ligat a la frequéncia normalizada, notada V, que depend de la longor d'onde dins lo void $\lambda _{0}$, del rai de còr $a$ de la fibra e dels indicis del còr $n_{c}$ e de la gaina $n_{g}$. La frequéncia normalizada es exprimida per:

$V=(2\pi a{\sqrt {n_{c}^{2}-n_{g}^{2}}})/\lambda _{0}$

Una fibra es monomòde per una frequéncia normalizada V inferiora a 2.405. D’abacs donan la constanta de propagacion normalizada, notada B, segon la frequéncia normalizada pels primèrs mòdes.

La frequéncia normalizada dona una indicacion dirècta sul nombre de mòdes qu'una fibra pòt conténer. A mesura que V aumenta, lo nombre de mòdes suportats par la fibra aumentarà. Se pòt mostrer a partir de las valors asimptoticas de foncions de Bessel per un grand argument que lo nombre total de mòdes suportats per una fibra de saut d’indici, M, serà donat aproximativament (per V >>> 1) per: $M=4V^{2}/\pi ^{2}$.

Fabricacion

Fibra optica de silici

La primièra estapa es la realizacion d'una « preforma » : barra de silici purissima d'un diamètre d’unes centimètres. Existís un grand nombre de procediment per concebre una preforma, d’intèrnes coma lo metòde PCVD (plasma chemical vapor deposition), o extèrnes coma lo metòde VAD (vapor axial deposition).

Lo metòde de MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) es lo mai utilizat: un tube substrat es plaçat en rotacion orizontala dins un torn veirièr. De gases son injectadas a l'interior e van se pausar a l'interior jos l'efièch de la calor producha per un calamèl. Aqueles gases van modificar las proprietats del veire (per exemple l'alumini permet d'aumentar l'indici de refraccion. Las sisas pausadas son enseguida vitrificas al calamèl. Enseguida lo tube es caufat a nauta temperatura, e tornarà se tancar sus se meteis per formar la preforma.

L'operacion de manchonatge permet enseguida d’apondre una sisa de silici a l’entorn de la preforma per obténer lo ratio còr/gaina desirat per la futura fibra.

La societat Alcatel devolopèt una tecnologia proprietària APVD (Advanced Plasma and Vapour Deposition) per remplaçar l'operacion de manchonatge qu’es fòrça cara. Lo procediment APVD (comunament nomenada recarga plasma) consistís a far fondre de granas de quartz natural purissim sus la preforma primària amb un calamèl plasma inductiu. L'associacion del procediment MCVD e de la recarga plasma per la fabricacion de fibras opticas monomòdes faguèt l'objècte d'una publicacion en 1994 per la societat Alcatel. Lo procediment concernat consistís subretot a noirir lo plasma en granas de silici naturals o sintetics amb un compausat addicional fluorat o clorat meclat a un gas portaire (brevet FR2760449 de 1998). Aquel procediment de purificacion constituís la sola alternativa coneguda de renda a las tecnicas de depaus extèrne.

Pendent la segonda estapa, la preforma es plaçada en naut d'una torre de fibratge d'un quinzenat de mètres de naut. Lo tèrme de la preforma es alara dins un forn portat a una temperatura vesina de 2 000 °C. Es alara transformada en una fibra de centenats de quilomètres, amb una velocitat de l'òrdre del quilomètre per minuta. La fibra es enseguida revestida d'una dobla sisa de resina protectritz (aquesta sisa pòt èsser pausada per la torre de fibratge, just après l'estirament) abans d'èsser enrotlada sus una bobina. la sisa es particuliarament importanta per parar de tota umiditat, que la fibra ven copadissa dins l’umiditat : l'idrogèn interagís amb la silici, e la mendre flaquesa o microtalh es amplificat.

Caracteristicas

Los principals paramètres que caracterizan las fibras opticas utilizadas per las transmissions son los seguents:

Atenuacion

L’atenuacion caracteriza l’aflaquiment del senhal pendent la propagacion. Sián $P_{0}$ e $P_{L}$ las poténcias a la dintrada e la sortida d’una fibra de longor L. L’atenuacion lineària se traduch alara per una descreissença exponenciala de la poténcia segon la longor de fibre (Lei de Beer-Lambert) :

$P_{L}=P_{0}e^{-\alpha L}$

ont $\alpha$ es lo coeficient d’atenuacion lineària.

Lo coeficient $\alpha _{dB}$ es sovent exprimit en dB/km e ligat a $\alpha$ per $\alpha _{dB}=4,343\alpha$.

Lo principal atot de las fibras opticas es una atenuacion extrèmament fèbla. L’atenuacion varia seguent la longor d’onda. La difusion Rayleigh limita alara las performanças dins lo domèni de las cortas longors d’onde (domèni del visible e del pròche ultraviolet). Un pic d'absorpcion, degut a la preséncia de radicals -OH dins la silici, poirà tanben èsser observat a l’entorn de 1 385 nm. Los progrèsses mai recents dins las tecnicas de fabricacion permeton de reduire lo quite pic.

Las fibras de silici coneisson un minim d'atenuacion vèrs 1 550 nm. Aquela longor d’onda del pròche infraroge serà donc privilegiada per las comunicacions opticas. Ara, la mestresa dels procediments de fabricacion permet d’aténher correntament una atenuacion tan fèbla que 0,2 dB/km a 1 550 nm : après 100 km de propagacion, demorarà donc encora 1 % de la poténcia inicialament injectada dins la fibra, çò que pòt èsser sufisent per una deteccion. Se se vol transmetre l’informacion sus de milirats de quilomètres, caldrà realizat una novèla amplificacion periodica del senhal, mai sovent amb d’amplificators optics que son a l’encòp simple e fisable.

Lo senhal conéis de pèrdas suplementàrias a cada connexion entre fibras, que se realize per de travèrsas o per sodura, la darrièra tecnica, mai performanta, reduson fòrça très las pèrdas.

Dispersion cromatica

La dispersion cromatica es exprimida en ps/(nm·km) e caracteriza l'escalonament del senhal ligat a sa largor epectrala (doas longors d'onde diferentas se propagan pas exactament a la meteissa velocitat). Aquela dispersion depend de la longor d'onda considerada e resulta de la soma de dos efièchs: la quita dispersion del material, e la dispersion del guida, ligada a la forma del prerfil d'indici. Es donc possible de la minimizar en adaptant lo perfil. Per una fibra de silici, lo minim de dispersion se situís rs 1 300-1 310 nm.

Debit de transmission

Lo recòrd actual de debit de transmission foguèt establit per NEC e Corning en laboratòri en setembre de 2012. Es de 1 petabit per Segonda (1 000 terabits per segonda, o un milion de gigabits per segonda o 125 000 gigaoctets per segonda) sus una distància de 52,4 km.

Velocitat de transmission

La nocion de velocitat de senhal dins una fibra es distincta d’aquela del debit (velocitat de transmission de la donadas), confusion largament espandida dins la premsa. La velocitat del senhal dins la fibra es globalament la meteissa per la fibra optica e lo cable de coire; es de gaiereben 70 a 75 % de la velocitat de la lutz dins lo void,. De fibras experimentalas cravas, atengan de velocitats pròches de 99 % de la velicitat de la lutz.Sus las transmissions de granda distàncias, la velocitat de transmission es alentida per la preséncia de fòrça repetidors necessàris per torna metre en forma lo senhal, quitament se las novèlas tecnologias entièrament optcas limitan aquel alentiment . Per demonstracion, la laténcia teorica d'un ligam informatic Noumèa-París es de 90 ms. Es mesurada en practica 280 ms après un trajècte de mai de 20 000 km de fibra optica sosmarina, que lo senhal es amplifiat de contunh e tornat plaçat en forma. L'alunhament dels servidors jòga donc de biais defavorable sus la laténcia.

Non linearitat

Un canal de transmission se dich non lineari quand sa foncion de transferiment depend del senhal de dintrada. L'efièch Kerr, la difusion Raman e l'efièch Brillouin son las principalas descripcions de non linearitat dins las fibras opticas. D’entre las consequéncias dels efièchs non linearis, i a l'automodulacion de fasa, de mesclas de quatre ondas intra e inter canals.

Dispersion modala de polarizacion (PMD)

La dispersion modala de polarizacion (PMD) es exprimida en ps/km½ e caracteriza l'escalonament del senhal. Lo fenomène es degut e de mancas dins la geometria de las fibras opticas que provòca una diferéncia de velocitat de grop entre los mòdes se propagant sus diferents axes de polarizacion de la fibra optica.

Fibras especialas

Es possible d’apondre de caracteristicas a las fibras:

• las fibras dopadas contenon d’ions de tèrras raras ;
• las fibras de manten de polarizacion ;
• las fibras fotosensiblas.

Connector de fibra optica

Las fibras son mai sovent ligadas als equipaments terminals amb de connectors de fibra optica.

Transmission numerica per fibra

Principe

Quin sistèma de transmission d’informacion que siá ten un emetor e un o mai receptors. Dins un ligam optic, doas fibras son sovent necessàrias; l’una tracta l’emission, l’autra la recepcion. Es tanben possible de concentrar emission e recepcion sul meteis brin, aquesta tecnologia es utilizada per exemple dins los ret d'accès als abonats (FTTH); l’equipament de transmission es alara un pauc mai car.

L’informacion es portada per un supòrt fisic (la fibra) nomenat « canal de transmission ». Als tèrmes, dos transpondors partenaris escambian los senhal, l’emetor traduch los senhals electrics en impulsions opticas e lo receptor reliza la foncion invèrsa: liga los senhals optics e los traduch en senhal electric. Pendent son percors, lo senhal es atenuat e desformat: suls ligams de granda longor (desenats o centenats de quilomètre), de receptors e amplificators plaçats a intervals regulars permeton de gardar l’integritat del messatge.

Emetor

L'emetor optic (transpondor) a per foncion de convertir d’impulsions electricas en senhals optics menats al còr de la fibra. Mai sovent, la modulacion binària del senhal optic es una modulacion d’intesitat obtenguda per la modulacion del senhal electric dins la diòda o lo lasèr.

Los emetors utilizats son de tres tipes :

• los diòdes LED (light emitting diode), que foncionan dins lo pròche infraroge (850 nm),
• los lasèrs, utilizats per la fibra monomòde, que la longor d’onde es 1 310 o 1 550 nm,
• los diòdes d’infraroue qu’emeton dins l’infraroge de 1 300 nm.

Receptor

Los receptors o detectors optics utilizan lo principi de l’efièch fotoelectric. Dos tipes de compausant pòdo èsser utilizats: los fototransistors e los fotodiòdes. Los fotodiòdes PIN e los fotodiòdes d’avalanca son las mai utilizadas que son pauc carestiosas, simplas d'utilizar e amb de performança que cal.

Repetor

L’atenuacion e la desformacion del senhal son de consequéncias dirèctas de la longor del canal de transmission. Per gardar lo senhal optic de la font, los sistèmas de transmission optica pòdon utilizar tres tipes d’amplificators (repetors) :

• regeneration (amplificacion sola),
• regeneration-reshaping (amplificacion e remesa en forma),
• regeneration-reshaping-retiming (amplificacion, remesa en forma e sincronizacion).

Existís de repetors d’amplificacion optica (utilizant de veires dopats amb de tèrras raras) o de repetors-regenerators electronics. Los ligams actuals utilizan subretot d’amplificators optics de fibras dopadas en èrbium e son entièrament opticas sus de distàncias podent anar fins a 10 000 km.

Multiplexor

Coma dins totes los sistèmas de transmission, se vol transmetre dins la mèsma fibra optica un maxim de comunicacions d’originas diferentas. Per pas trebolar los messatges, son menats sus de longors d’onda diferentas: es lo multiplexatge en longor d’onda o WDM (wavelength-division multiplexing). Existís diferentas tecnicas de multiplexatge caduna adaptada al tipe de transmission sus fibra optica (transmission longa distància o bocla locala per exemple) : Dense WDM (fòrça senhals amb de frequéncias fòrça raprochadas), Ultra WDM (encara mai), Coarse WDM (mens de canals mas mens carestiós)…

Prospectiva

Ara, se sap realizar de rets entièrament optics, es a dire que son pas d’assemblatges de fibras opticas ligadas las unas a las autras per de nuclèus electrics. Los comutators, los multiplexors, los amplificators existisson en version entièrament optic. Es ara un enjòc màger que la rapiditat de las transmissions sus fibra optica es tala que los golets se trapan dins l’electronica dels nuclèus dels rets.

Aplicacions

Dins las telecomunicacions

La fibra optica, mercé a las performanças que dona, es sempre mai utilizada dins los rests de telecomunicacions. Amb lo vam d'Internet e dels escambis numerics, son utilizacion se generaliza per venir a çò del particular. Los operators e entrepresas foguèron los primièrs utilizaires de fibras opticas. Agrada plan a l'armada per son insensibilitat a las IEM (Interferéncias Electromagneticas) mas tanben qu’es leugièr.

Cal destriar las fibras multimòdes e monomòdes. Las fibras multimòdes son reservadas als rets informatics de cortas distàncias (datacenter, entrepresas e autres) alara que las fibras monomòdes son installadas per de rets de fòrça longas distàncias. son per exemple utilizadas dins los cables sosmarins intercontinentals.

Arribant dins los otals privats via los rets FTTH, la fibra optica pòrta un melhor dins las telecomunicacions als subjèctes dels debits e servicis.

Dins los rets informatics

Istoricament, los rets informatics locals o LAN, que permeton de ligar de pòstes informatics que fins alara podavan pas comunicar entre eles, foguèron bastits amb de rets cables a basa de fials de coire. L’inconvenient màgers d’aqueles cables es que son fòrça sensibles a las perturbacions electromagneticas quinas que siá (ascensors, corrents fòrts, emetors). Dins de mitan de fòrta concentracion d'ondas radio, ven malaisit d'utilizar aquela mena de cables quitament los blindant per los protegir o ne torsadant per parelhs per atenuar las perturbacions. Un inconvenient màger dels cables electrics es l'atenuacion rapidisssima del senhal que pòrtan amb la distància. Quand se liga dos equipaments alunhats sonque d’un centenat de mètres (per ligat dos bastits entre eles per exemple), lo senhal es fòrça atenuat a l'autre tèrme del cable.

Levat cas particulars ligats per exemple a de constrenchas electromagneticas especificas, los rets locals (unas desenas de mètres) son mai sovent realizats amb de coire. Quand la distàncias entre doas maquinas aumenta, utilizar una fibra optica ven interessant : se pòt ligar per fibra optica dos bastits, o realizar en l'utilizant un anèl del ret informatic local, regional, continental, o intercontinental.

La fibra optica foguèt introducha dins los rets informatics per resòlvre diferents punts fèbles dels cables de coire : la lutz qu’i circule es pas sensibla a las perturbacions electromagneticas e s'atenua fòrça mens aviadament que lo senhal electric transportatt sus coire. Se ligan tanben de biais fisable de sites distants d’unes centenats de mètres, veire de desenas de quilomètres. La fibra demora eficaça dins de mitans perturbats, a de debits al mens detz còps superiors als rets de cables, mas par un còst mai sovent superior.

Fibra multimòde utilizada dins un ligam Fibre Channel (lo connector SC foguèt levat).

Tipes : Dins los rets informatics (coma amb lo parelh de coire) las fibras van sovent per doas: l'interfàcia d'una maquina utiliza una fibra per mandar de donadas e l'autra fibra per ne recebre. Pasmesn es possible de realizar un ligam bidireccional sus una sola fibra optica. Diferents tipes de fibras opticas son uèi utilizadas dins los rets informatics:

• Monomòde o multimòde.
• Amb de talhas de còr e de gina variablas. La mai comuna: la ⁵⁰⁄₁₂₅, fibra multimòde, amb un còr de 50 µm de diamètre per una gaina de 125 µm.
• Amb de tipes de connectors diferents : ST (seccion ronda de vissar), SC (seccion carrada de clipsar), LC (pichona seccion carrada de clipsar), o MTRJ (pichona seccion carrada de clipsar).

En medecina

Un tipe d'endoscòpi, nomenat fibroscòpi, utiliza la fibra optica per menar l'imatge de la zona d’explorar fins a l’uèilh del mètge realizant l'examèn exploratòri.

Es una de las primièras aplicacions de las fibras opticas.

Los decòrs luminoses utilizant de fibras opticas plasticas son utilizats dins las salas de terapia Snoezelen, a l’encòp dins los plafonds o per estimular lo tocar pels brins de las fibras.

Amplificacion optica

Las fibras dopadas son utilizadas per amplificar un senhal. Se trapan taben dins los lasèr de fibras. Las fibras de dobla gaina son sempre mai utilizadas pel pompatge optic de nauta poténcia.

Captors

Après d’òbras de recercas dins las annadas 1980, las fibras opticas pòdon èsser utilizadas dins lo domèni dels captors :

• La Còrda optica es un captor concebut per la mesura en temps real de las desformacions d'una estructura o d'un obratge. Lo captor, constituit de fibras opticas trenadas, foncioan per mesura de l’ateniacion analogica del flus luminós. Mesura e detècta las modificacions de las proprietats de transmission degudas la transformacion dels rapòrts d’absorpcion e de refraccion de la lutz mejans las fibras.
• Lo giromètre de fibra optica es un instrument utilizat per las naus, los sosmarins, los avions o satellites per donar la velocitat angulara. Conten de fibras amb manten de polarizacion.
• Un ret de Bragg inscrich dins una fibra optica pòt donar d’informacions de constrencha o de temperatura.
• Los tapers son de fibras afiladas que pòdon tanben servir de captors.
• Lo microfòn de fibra optica desvelopat per l'entrepresa Phonoptics en França

Esclairatge e decòrs

A partir de las annadas 1970, la fibra optica foguèt utilizada dins de luminaris decoratius amb variacion de color.

A partir de las annadas 1990, la fibra optica es utilizada per menar la lutz sur un camin d’unes desenats de centimètres dempuèi una font luminosa cap a l'objècte de mostrar, permetent de realiza d’esclairatges ponctuals e discrèts, amb pauc de rais infraroge, limitant atal lo risc d’auçada de temperatura a l'interior d’una veirina per exemple, e que damatja las òbras d'art.

La fibra optica plastica es utilizada per de motius decoratius dins los ostals: cèls estelats, junts dels malonatges, etc.

Textils luminoses

Teissuts amb d'autres fials textils (coma los naturals de coton o de seda, los quimics de viscòsa o los sintetics de poliestèr), de fibras opticas pòdon permetre de crear un teissut textil luminós. Lo procediment de creacion es lo seguent: las fibras opticas son teissuts (mai sovent dins lo sens de cadena) amb d'autras fials textils (dins lo sens trama) ; son enseguida connectadas a una font luminosa de tipe LED a un dels tèrme ; après se realiza un tractament fisic (sablatge), quimic (solvant) o optic (lasèr) sus la superfícia per desgradar la superfícia de las fibras. Aquò permet al rai luminós se propagant dins la fibra optica de poder èsser difuzada per la superfícia. Per donar un escalairatge omogenèu tot lo long de la superfícia del teissut luminós, la superfícia de la fibra deu èsser mens degradas dins las zonas pròche de la font luminosa, per donar mens de punts de sortida a la lutz, e mai degradas dins las zonas alunhadas de la font luminosa.

En connectant lo teissut luminós a de LED de diferentas colors, un escalairatge de color diferenta se pòt realmizar. La color dels fials textils teissuts amb las fibras opticas es tanben un paramètre permetent de far variar la color del teissut.

En delimitant de pixèls connectats de biais independent a de fonts luminosas LED de tres color roge, verd e blau (RVB), un escran flexible textil luminós se pòt realizar.

De rais luminoses sortisson que l'angle d'incidéncia amb la gaina es tròp naut.

Los textils luminoses fibrats per d’aplicacions en medecina, per exemple al sen de tractament contra los càncers de la pèl. De metòdes coma la fotoquimioterapia utiliza de textils alimentats per lasèr. Permeton d'activar des fotosensibilizators (porfrina, clorofilla, etc.) dins l'organisme dels pacients per destruire las cellulas cancerosas. Pasmens, la tecnologia de difusion de la lutz es plan diferente en l’escasença: pendent lo trenatge amb un autre textil, s’enròtla la fibra a l’entorn d’aquel de biais que la fibra siá tòrta. I a donc pas pus de reflexion intèrna, la lutz pòt s'escapar de la fibra optica.

Annèxes

Articles connèxes

• Cable sosmarin
• Fibra optica negra
• DFA
• VSnet et Fibrelac

Bibliografia

• (en) Jeff Hecht, City of Light, The Story of Fiber Optics, Oxford University Press, New York, 1999 ISBN: 0-19-510818-3
• Pierre Lecoy, Télécom sur Fibres Optiques, Hermès-Lavoisier, Paris, 2007 ISBN: 978-2-7462-1844-4

Ligams extèrnes

• Fibre optique de l'Université de Genève, sur le site httr.ups-tlse.fr
• Réseaux de communication sur fibre optique, sur le site ant.equipement.gouv.fr
• https://web.archive.org/web/20100317202619/http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/fibre_optique.html Animation paramétrable du principe des différentes fibres], sur le site sciences.univ-nantes.fr
• Présentation des fibres optiques en télécommunications sur le site de l'université Paris-Est Marne la Vallée
• Capteurs à fibres optiques cours en ligne « Optique pour l'ingénieur», Emmanuel MARIN , 2008
• [vidèo] (fr+en) Vidéo montrant les étapes de la fabrication d'une fibre optique, sur le site d0wn.com
• Vidéo présentant comment fusionner deux fibres optiques ensemble
• les guides du credo des guides très orientés vers le professionnels du câblage optique
• Fabrication de fibre optique en jello