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RÉSUMÉ
Alors que les besoins en données explosent et que les connexions électriques traditionnelles atteignent leurs limites, les interconnexions optiques s’imposent comme une solution révolutionnaire pour des transmissions à haute vitesse et à faible consommation dans les télécommunications et les systèmes informatiques de nouvelle génération. Cet article décrit les principes physiques régissant les transmissions optiques. Il expose les paramètres et les avantages intrinsèques d'une transmission sur fibre optique et présente une analyse comparative des liaisons optiques avec les liaisons sur cuivre.
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Mathias PEZ : Directeur Technique Radiall Inc., Wallingford, CT, États-Unis
INTRODUCTION
Nos habitudes sociales et sociétales ont considérablement changé avec l’avènement des réseaux sociaux de ce début de XXIe siècle. Avec elles notre environnement « communicatif » a évolué vers une prédominance d’un mode interactif et numérique. La société actuelle est une féroce consommatrice de données en tout genre (vidéo à la demande, réseaux sociaux, etc.). Pour preuve, selon une récente étude américaine, la consommation de data par habitant aux États-Unis et en Europe est très supérieure à 10 Gb (10 milliards de bits) par jour. Par exemple, le streaming vidéo en 4 K représente à lui seul environ 2,5 G par heure.
Derrière nos messages ou nos vidéo instantanés se cachent d’immenses centres de calculs, de stockage et de traitement des données qui doivent assurer l’analyse, le brassage et le transfert de ces données en temps réel. L’apparition des technologies d’IA générative et la généralisation des équipements connectés ont fait exploser la demande en transmission de données de manière exponentielle. Les supports de transmission classique comme le cuivre ne sont plus compatibles avec ces besoins, et les supports de transmission sur fibre optiques ont naturellement pris le relais pour assurer le besoin en débit instantané nécessaire aux infrastructures. Les fibres optiques ont largement supplanté les liaisons sur cuivre pour les applications à très haut débit et ce, même sur courtes distances.
Cet article reprend les principaux supports de transmission que sont les câbles électriques et les fibres optiques. Il présente les caractéristiques physiques et les systèmes de ces supports de transmission et détaille les principales applications. Il compare les différentes grandeurs limitatives liées aux liaisons guidées et présente une analyse de ces performances vis-à-vis du système ou de l’application.
Il introduit aussi les liaisons non guidées ou liaisons en espace libre et les compare aux liaisons guidées.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des notations et des symboles utilisés.
MOTS-CLÉS
communications optiques medium de transmission fibres optiques compraison des supports de transmission
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2003 par Mathias PEZ
- Version archivée 2 de oct. 2015 par Mathias PEZ
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2. Transmissions guidées
Dans le domaine de l’optique, contrairement au domaine électrique, il existe, suivant les dimensions du guide, plusieurs modes de propagation dans ce dernier [E 3 652] :
-
lorsque la section du guide est de l’ordre de quelques longueurs d’onde, on parle de guide monomode ;
-
lorsque la section a des dimensions bien supérieures à la longueur d’onde, on parle de guide multimode.
Comme nous avons pu déjà le faire apparaître précédemment, l’optique monomode permet d’obtenir les meilleures performances en termes de bande passante et d’atténuation linéique, alors que l’optique multimode permet d’obtenir de meilleures performances de coût et de facilité de mise en œuvre.
L’apparition de nouvelles sources optiques alliant une grande rapidité de modulation et une faible consommation, ainsi qu’une facilité de mise en œuvre et une fiabilité accrue, a permis la réduction des coûts de réalisation et une augmentation de la fiabilité des interfaces optoélectroniques. Par exemple, on trouve des fibres optiques aujourd’hui dans divers domaines comme la défense, l’aviation (civile et militaire), les satellites, l’automobile et le médical et ce, indépendamment de la distance de transmission.
Dans ce paragraphe, nous ne nous intéressons qu’aux transmissions numériques en bande de base. Bien que la transmission optique fasse appel à une modulation de puissance d’une porteuse optique, on parle par extension, dans le cas de l’optique, de transmission en bande de base.
2.1 Atténuation
2.1.1 Absorption et dispersion
L’effort significatif de recherche de ces dernières années dans le domaine de l’électronique haut débit a permis de tirer parti des avantages intrinsèques des fibres optiques : la bande passante et la faible atténuation....
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Transmissions guidées
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUPTA (T.) - Copper interconnect technology. - Édition Springer (2009).
-
(2) - CRISP (J.) - Introduction to copper cabling : applications for telecommunications. - Datacommunication and networking, Elsevier Science (2002).
-
(3) - ZIEMANN (O.) et al - Plastic optical fiber handbook. - Édition Springer (2008).
-
(4) - SENIOR (J.M.) - Optical fiber communications. - Prentice Hall (1992).
-
(5) - MAURY (J.) - Étude et caractérisation d’une fibre optique amplificatrice et compensatrice de dispersion chromatique. - Thèse de doctorat de l’université de Limoges (2003).
-
(6) - POF Reprint series Vol1#27 – POF WDM Components and Systems. - IGI consulting Group (2002).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Base de données internet sur les développements des fibres optiques plastiques
Organisation IEEE
Sites des fabricants de fibres optiques :
-
Corning
-
Draka Fiber
Encyclopédie en ligne sur les fibres optiques
http://www.rp-photonics.com/dispersion_shifted_fibers.html
Norme IEEE Ethernet (IEEE-802.x)
http://www.ieee802.org/3/ba/public/
CORDIS Site d'information de la Communauté européenne sur les projets de recherche lié à l'optique, les télécommunications et autres
ESA : Site internet...
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