Les fibres optiques et leurs applications dans les nouvelles technologies

Résumé du document

En verre, transparente et à peine plus épaisse qu'un cheveu, la fibre optique est pourtant plus résistante que l'acier. Ce fil de lumière est aujourd'hui au cœur de presque toutes les télécommunications. Bien plus qu'un simple brin de silice, la fibre optique est un outil à la pointe de la technologie : transportant l'information à la vitesse de la lumière (soit à environ 300 000 km/s), elle permet de frôler le Terabit/s dans les laboratoires de recherche optique les plus avancés. Les fibres optiques sont à l'origine d'une révolution technologique dans les télécommunications, car elles sont capables de guider la lumière sur plusieurs milliers de kilomètres. Le principal objectif de notre projet est de montrer comment les communications utilisant la fibre optique peuvent répondre à l'augmentation explosive du trafic électronique attendue dans les prochaines années.

Extraits

[...] [Tryo] Il semblerait que le secteur des télécommunications soit celui qui ait le plus à attendre du développement de la fibre optique. Sur de longues distances, l'atténuation, quoique très faible, peut être contrebalancée par l'utilisation de fibres amplificatrices. Les principaux milieux amplificateurs sont l'ion Nd3+ (néodyme) et l'ion Er3+ (erbium), ce dernier étant le plus fréquemment utilisé. (Voir fichiers PDF Aspects théoriques TP Erbium et TP Erbium Commentaire du TP Erbium (voir polycopiés en annexe) Le passage du niveau 4I11/2 au niveau 4I13/2, puis au niveau 4I15/2, entraîne l'émission d'un photon de longueur d'onde 1550 nm. [...]

[...] - les fibres à gradient d'indice (débit maximum 1Gb/s) qui présentent un diamètre bien plus fin que celles à saut d'indice, ainsi que plusieurs couches de gaines, ce qui permet de remettre dans le droit chemin les ondes lumineuses. les fibres monomodes dont le diamètre du cœur (environ 10 microns) est faible par rapport à celui de la gaine (environ 125 microns) et s'approche de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière. L'onde se propage alors sans réflexion et il n'y a pas de dispersion modale. [...]

[...] L'angle orienté défini de la normale au rayon réfracté est l'angle de réfraction. n1 et n2 sont les indices de réfraction respectifs des milieux 1 et 2. L'indice de réfraction s'exprime sous la forme suivante : n = c / v , où c est la vitesse de la lumière dans le vide, et celle de la lumière dans un milieu en particulier. Bref historique Le savoir scientifique n'est pas absolu, mais socialement, culturellement, technologiquement et historiquement marqué, donc provisoire. [...]

[...] [Doric Germain] Atténuation L'atténuation caractérise l'affaiblissement du signal au cours de la propagation. Pertes des fibres optiques de silice Le principal atout des fibres optiques est une atténuation extrêmement faible. L'atténuation va varier suivant la longueur d'onde : elle décroît exponentiellement, avec un pic d'absorption autour de 1385 nm, dû à la présence de radicaux -OH dans la silice, et un minimum d'atténuation vers 1550 nm. C'est la raison pour laquelle on utilisera cette longueur d'onde du proche infrarouge dans les communications par voies optiques. [...]

[...] La surface de séparation des deux milieux est le miroir. Le rayon est dit incident avant d'avoir rencontré l'interface entre les deux milieux, et il est dit réfléchi après. Cette rencontre se fait en un point appelé point d'incidence, souvent noté I. La droite perpendiculaire à l'interface et passant par I est la normale, et sert de référence dans l'étude des angles. Ainsi, l'angle orienté i pris entre la normale et le rayon incident est l'angle d'incidence, égal à l'angle de réflexion r pris de la normale au rayon réfléchi. [...]