Qu’est-ce qu’un câble à fibre optique ?
Un câble à fibre optique est un type de câble de transmission de données qui utilise de la lumière pour transporter des informations sur de longues distances avec une vitesse et une bande passante très élevées. Les câbles à fibre optique sont utilisés dans de nombreuses applications : réseaux de communication Internet et de télévision par câble, téléphonie, réseaux informatiques dans les entreprises, télémédecine, recherche militaire et aérospatiale et bien d'autres domaines nécessitant des transferts de données rapides et fiables.
Les câbles à fibre optique peuvent fonctionner en mode monomode ou multimode. Le mode monomode (fibre monomode) a un cœur très fin et permet la transmission de signaux sur de très longues distances sans trop d'atténuation. Le mode multimode (fibre multimode), dont le cœur est plus large, est utilisé pour la communication sur de courtes distances.
Par rapport à un câble traditionnel en cuivre, le câble à fibre optique offre :
- Une transmission à haute vitesse : les fibres optiques permettent en effet de transmettre des données à des vitesses extrêmement élevées, atteignant des gigabits et même des téraoctets par seconde.
- Une large bande passante : la capacité de transport des données du câble à fibre optique est considérablement plus élevée que celle des fils de cuivre, ce qui permet de gérer simultanément une quantité massive de communications téléphoniques ou de transmission de données.
- De longues distances sans amplification : les câbles à fibre optique peuvent transporter des signaux sur de longues distances (des dizaines voire des centaines de kilomètres) avec moins de besoin d'amplification ou de répéteurs en raison de leur faible taux d'atténuation (perte de signal).
- Une immunité aux interférences : les câbles à fibre optique ne sont pas affectés par les interférences électromagnétiques ou radio, ce qui signifie que les signaux lumineux peuvent voyager sans perturbation, même dans des environnements où il y a beaucoup de bruit électromagnétique.
- Une sécurité optimale : il est très difficile d'intercepter les données transmises par fibre optique, ce qui rend les communications des câbles à fibre optique plus sécurisées par rapport aux câbles en cuivre.
- Un gage de fiabilité : les fibres optiques sont résistantes aux conditions météorologiques extrêmes et aux variations de température, ce qui les rend plus fiables pour une utilisation à l'extérieur.
De quoi est constitué un câble à fibre optique ?
Les principaux composants d'un câble à fibre optique sont les suivants :
- Cœur (core) : il s'agit de la partie centrale du câble à fibre optique où la lumière est transmise. Le cœur est généralement fait de silice (dioxyde de silicium) ou de verre plastique. Sa qualité et son diamètre varient en fonction de l'utilisation prévue de la fibre. Le cœur du câble à fibres monomodes est très fin, généralement autour de 8 à 10 micromètres de diamètre. Il est conçu pour permettre à la lumière de se propager principalement dans un seul mode ou chemin. Celui d'une fibre multimode est beaucoup plus large que celui d'une monomode, typiquement de 50 ou 62,5 micromètres. Cela permet à la lumière de se propager en suivant plusieurs chemins ou modes.
- Gaine (cladding) : cette couche qui entoure le cœur est également faite de silice ou de verre, mais avec un indice de réfraction différent. Elle reflète la lumière de retour dans le cœur, ce qui permet de conserver le signal lumineux dans la fibre même en présence de courbes. La gaine d'une fibre mesure généralement 125 micromètres de diamètre.
- Revêtement de protection (buffer coating ou jacket) : il protège la fibre des dommages physiques et de l'humidité. Ce revêtement est habituellement fait de plastique et peut comporter plusieurs couches.
- Renforts (strengthening fibers) : souvent en Kevlar ou en d'autres matériaux résistants, ils protègent la fibre contre la tension et la pression.
- Gaine externe (outer jacket) : c'est la couche externe qui protège le câble à fibre optique contre les agressions environnementales comme les produits chimiques, l'eau ou les UV.
- Tube lâche (loose tube) : dans certains câbles à fibre optique, les fibres sont placées dans des tubes remplis de gel ou d'autres matériaux pour éviter l'entrée d'eau et pour protéger les fibres des changements de température.
En fonction de l'application et de l'environnement, les câbles à fibre optique peuvent également inclure d'autres éléments structurels comme des éléments pour bloquer l'eau, des fils de terre ou des câbles porteurs pour soutenir le câble lorsqu'il est suspendu entre les poteaux.
Composants d'un câble à fibre optique : comment fonctionnent-ils ?
Chaque composant du câble fibre optique joue un rôle majeur pour assurer une transmission de données efficace, rapide et fiable :
- Transmission de la lumière : la transmission commence par une source de lumière, généralement une LED ou une diode laser, qui envoie des impulsions de lumière à travers le cœur de la fibre optique. Les données sont codées dans ces impulsions lumineuses sous forme de séquences binaires (0 et 1). Pour la fibre monomode, la lumière voyage principalement en ligne droite, ce qui réduit la dispersion et permet des communications à très longue distance et à haute vitesse. Pour la multimode, la lumière se réfléchit en suivant de multiples chemins à l'intérieur du cœur, ce qui peut causer de la dispersion et limiter la distance de transmission et la bande passante.
- Guidage par réflexion interne : une fois que la lumière est introduite dans le cœur, elle se propage le long de la fibre optique par réflexion totale interne. La différence d'indice de réfraction entre le cœur et la gaine crée un effet de miroir qui garde la lumière à l'intérieur du cœur.
- Réception de la lumière : à l'autre bout de la fibre, un photodétecteur ou un autre dispositif de réception capte les impulsions de lumière et les convertit à nouveau en signaux électriques pouvant être utilisés par les appareils électroniques.
Amplification (si nécessaire) : sur les longues distances, les signaux peuvent s'affaiblir. Des amplificateurs optiques ou des répéteurs peuvent être utilisés pour régénérer le signal lumineux.
