De quoi est constituée la fibre optique?

On peut faire une analogie sur les réseaux de fibres optiques en les comparant à un réseau routier. Cependant, la fibre elle-même est minuscule – environ le même diamètre qu’un cheveu humain – et le trafic qu’elle transporte est sous forme de lumière. Pour l’œil humain, la lumière semble blanche, mais elle est en fait composée de nombreuses couleurs, chacune d’entre elles pouvant constituer son propre canal de circulation, dans sa propre voie fixe.

La fibre est normalement constituée de silice pure (verre) en raison de ses qualités de pureté et des propriétés qui lui confèrent une bonne réfraction interne totale, un effet qui constitue la base de la communication par fibre optique. Fondamentalement, la fibre optique se compose d’un cœur, d’une gaine et d’un revêtement.

La lumière se déplace le long du cœur, qui est protégé par le revêtement qui empêche la lumière de s’échapper – c’est la réfraction interne totale/réflexion. En raison des propriétés de la silice, la lumière rebondit à l’intérieur du noyau au lieu de s’échapper, comme si elle se reflétait sur un miroir. Cela peut se faire même en haut des collines et dans les coins, créant ainsi les impulsions lumineuses qui rendent possible la transmission de données à l’intérieur d’un câble en fibre optique. Le revêtement est ajouté pour protéger la fibre des dommages et de l’humidité.

Types de fibres optiques

Il existe deux principaux types de fibre, chacun ayant une application différente. Il s’agit de la fibre multimode (MM), qui possède un grand cœur et permet plusieurs chemins à travers la fibre, et de la fibre monomode (SM), qui ne possède qu’un seul chemin, à travers un cœur beaucoup plus petit.

	Fibre multimode	Fibre monomode
Diamètre du revêtement	250 µm	250 µm
Diamètre de la gaine	125 µm	125 µm
Diamètre du noyau	62.5 µm (indice gradué)	9 µm
	50 µm (indice échelonné)

Fibre optique multimode

La fibre optique multimode permet à plusieurs modes de lumière de passer à travers un grand cœur, ce qui augmente le nombre de réflexions lors du passage de la lumière. L’avantage de ce type de fibre est qu’il permet d’utiliser des émetteurs-récepteurs moins coûteux, mais il introduit également beaucoup de dispersion et d’atténuation. En bref, cela signifie que la taille du cœur laisse tellement de place à la lumière pour rebondir lorsqu’elle est envoyée dans la fibre que la qualité du signal se dégrade rapidement. Elle ne peut pas non plus être amplifiée, ce qui signifie qu’elle ne convient que pour les courtes distances où des émetteurs-récepteurs plus simples et moins chers peuvent être utilisés. C’est-à-dire lorsqu’une solution peu coûteuse est nécessaire.

Pour toute distance supérieure à 200-300 mètres, la fibre multimode ne convient pas. On la trouve le plus souvent là où ces courtes distances suffisent, comme à l’intérieur d’un centre de données. La fibre OM4, capable de gérer des signaux de trafic 10 et 100G jusqu’à 100 mètres, en est un exemple.

Il existe deux principaux types de fibres multimodes :

Fibre multimode à gradient d’indice

Il s’agit du type le plus courant de fibre multimode utilisé aujourd’hui. Avec la fibre multimode à gradient d’indice, la lumière voyageant près de l’axe se déplace plus lentement que la lumière près de la gaine, ce qui entraîne un meilleur regroupement des rayons lumineux. L’indice de réfraction diminue donc progressivement de l’axe central vers la gaine.

Fibre multimode à indice progressif

Dans ce type de fibre multimode, la lumière emprunte différents chemins en zigzag et directs, en rebondissant sur la gaine. Le résultat est que différents « modes » de lumière arrivent à des moments différents à l’autre extrémité de la fibre. Lorsque les différents modes commencent à s’étaler, le signal perd un peu de sa forme.

Fibre optique monomode

Une fibre optique monomode possède un cœur plus petit que celui d’une fibre multimode et ne permet le passage que d’un seul mode de lumière. Comme il y a moins de réflexions lumineuses, ce type de fibre présente la plus faible atténuation du signal, et la lumière peut voyager plus loin. Elle s’interface avec l’optique monomode, qui utilise des lasers comme source de lumière, envoyant une seule longueur d’onde en ligne droite dans la fibre. Elle possède toujours la même gaine de 125 µm que la fibre multimode, mais le cœur mesure généralement 9 µm, au lieu de 50 µm ou plus.

La fibre monomode a une plus grande largeur de bande et est le type de fibre le plus approprié pour les réseaux longue distance. Elle existe également en plusieurs types, optimisés pour différentes régions de la fibre.

Fibre non-dispersée

La fibre à dispersion non décalée (NDSF) était le type de fibre le plus courant dans les années 1980. Elle était optimisée pour la région de 1310 nm de la fibre – la longueur d’onde pour les réseaux optiques avant que les systèmes de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) ne deviennent courants. La dispersion de la fibre NDSF est faible dans cette gamme, ce qui signifie qu’elle ne laisse pas beaucoup de lumière rebondir dans le cœur. Mais à 1550 nm, la plage où se trouvent les systèmes WDM modernes, la dispersion est beaucoup plus élevée, ce qui signifie que la distance de connectivité est limitée.

Fibres à dispersion décalée

Il existe deux types de fibres à dispersion décalée. Le type de fibre à dispersion décalée de base est optimisé pour une utilisation à 1550 nm, mais il est limité à un fonctionnement à une seule longueur d’onde, ce qui rend son utilisation problématique avec certains types de systèmes WDM modernes. Il existe également une fibre à dispersion décalée non nulle, qui présente une dispersion bien moindre et constitue la fibre optique de choix pour les nouveaux déploiements de fibres. C’est le plus utile de tous les types de fibres monomodes pour les systèmes DWDM à haute capacité et à haut débit de données.

Expliquer cet article à une personne non technique :

La fibre optique est minuscule, environ le diamètre d’une mèche de cheveux humains. Elle est composée de silice (verre), choisie pour sa capacité à réfléchir la lumière de manière à permettre à celle-ci de transmettre efficacement les données. Elle est composée d’un cœur, à travers lequel la lumière se déplace, d’une gaine, qui empêche la lumière de s’échapper, et d’un revêtement, qui protège la fibre des dommages et de l’humidité. Une fibre dont le cœur est plus large peut être utilisée avec des émetteurs-récepteurs bon marché sur de courtes distances, mais ne peut pas être amplifiée ou utilisée entre des sites distants. Une fibre monomode, dont le cœur est beaucoup plus petit, peut transporter des données sur de plus longues distances, grâce à sa capacité à transmettre un seul laser avec moins de perte de qualité.