Dans notre article précédent Fibre optique et lumière naturelle, nous avons évoqué les fibres optiques notamment du point de vue de l'éclairage. Aujourd'hui, nous allons détailler un peu plus le fonctionnement technique des fibres optiques.

 

Les fibres optiques sont des fibres faites d'un matériau transparent , verre ou plastique, et ayant la capacité de conduire la lumière à la manière d'un tuyau conduisant l'eau.

Si on fait rentrer de la lumière à un bout d'une fibre optique, on retrouve cette même lumière à la sortie.

 

Les fibres optiques sont très fines, à peu près de l'épaisseur d'un cheveu. Les différents types de fibre optique ont en commun leurs deux parties principales : le coeur et la gaine.

 

Le coeur et la gaine sont fait de deux types de verres transparents ayant des propriétés optiques légèrements différentes.

 

Ces différences permettent l'apparition d'un phénomène optique nommé la reflexion totale.

 

Grâce à ce phénomène, bien que la gaine soit transparente, les rayons lumineux venus du coeur se réflechissent sur celle-ci.

 

Sur la photo à droite, l'image réfléchie de la tortue est due à ce phénomène de reflexion totale. On a une image de la tortue bien que l'eau et l'air soient deux milieux transparents  :

 

Le coeur est donc l'élément où se propage la lumière: si nous considérons les fibres optiques comme des tuyaux le coeur est la partie creuse où circule l'eau. 

La gaine, elle, est l'élément qui guide la lumière et l'empêche de sortir, pour un tuyau il s'agirait de la partie solide du tuyau. 

 

Le principe de fonctionnement est donc le suivant. La lumière est injectée dans le coeur et elle avance en se réfléchissant sur la gaine qui lui sert de guide et l'empêche de s'échapper.

 

Les rayons lumineux se propagent donc le long de la fibre. Mais cette propagation n'est pas infinie ; petit à petit les impuretés dans le verre et les reflexions successives  attenuent le signal. Plus la fibre est longue plus le signal récupéré en sortie est faible. On appelle cela l'atténuation.

 

Néanmoins l'atténuation pour la lumière voyageant dans les fibres optiques est beaucoup plus faible que l'atténuation pour l'éléctricité voyageant dans le cuivre. De plus des signaux voyageant dans les fibres optiques seront pratiquement insensibles aux interférences extérieures (ondes radios, etc.) comparés aux signaux électriques voyageant dans le cuivre.

 

Dans le cadre des télécommunications, ces deux qualités prennent toute leur importance car elle donnent à la fibre optique la capacité de faire transiter de plus grandes quantités d'information sur un même canal.

 

 Au lieu d'avoir des signaux électriques pour transmettre des informations, comme c'est le cas avec les câbles de cuivre, on utilise des codes de signaux lumineux. Les impulsions lumineuses remplacent les signaux éléctriques dans la modélisation et la transmission des informations.

 

Les fibres optiques pour les télécommunications ont commencé à être mises en place des les années 1970, d'abord entre les terminaux téléphoniques nécessitant de grandes bandes passantes, puis pour les communication entre les pays - notamment à travers des fibres posées au fond des océans, ce qui pose le souci d'un certain nombres de perturbations des éco-systèmes marins!

 

L'utilisation des fibres optiques sur des longues distances nécessite également l'utilisation de répéteurs, qui réamplifient le signal régulièrement afin de corriger l'atténuation (environ chaque 20 km sous l'océan).

 

Les coûts d'installation baissant, la fibre optique a été de plus en plus utilisée pour les applications des particuliers, permettant l'existence des offres internet haut débit où la fibre arrive directement au domicile reliée à un décodeur.

 

Les télécommunications ne sont pas le seul domaine ou les fibres optiques sont utilisées. On les trouve notamment en imagerie médicale pour filmer l'intérieur du corps ou encore dans certaines machines pour inspecter les endroits inaccessibles comme les tuyauteries et autres.