Propagation guidée de la lumière

Depuis le milieu des années 1990, la transmission par fibre optique est[nbsp ]devenue hégémonique dans les réseaux des opérateurs de télécommunications : elle a le monopole dans le domaine des liaisons à grande distance et à grand débit et joue un rôle de plus en plus grand, mais non exclusif, dans le domaine des réseaux d'accès.

Remplaçant les signaux électriques, ce sont des ondes lumineuses qui véhiculent l'information, essentiellement constituée aujourd'hui de données liées au trafic Internet, le long de fins cylindres de verre, les fibres optiques. Depuis la fin des années 1990, les câbles transocéaniques sont exclusivement des câbles optiques.

Les fibres optiques présentent l'avantage de pouvoir transmettre l'information avec des débits beaucoup plus élevés que les milieux utilisés antérieurement (câbles coaxiaux, radio) : les systèmes de transmission les plus performants peuvent transporter en 2015 jusqu'à 800 Gbit/s, soit environ dix millions de voies téléphoniques sur une seule fibre. Ces performances expliquent pourquoi la fibre optique s'est imposée dans les réseaux à grande distance et grande capacité.

Elle joue aussi un rôle croissant, partagé avec d'autres techniques, dans le domaine des réseaux d'accès, pour le raccordement des clients des opérateurs. Par rapport au câble de cuivre, dont les possibilités ont pourtant été augmentées de manière extraordinaire par l'ADSL, elles offrent la possibilité de débits encore plus importants et donc d'accès Internet à bande de plus en plus large.

L'atténuation des signaux le long des fibres optiques a diminué de façon extraordinaire au fur et à mesure que progressait la recherche. Dès 1966, la possibilité d'utiliser la fibre comme milieu de transmission pouvait être envisagée compte tenu des progrès qui pouvaient raisonnablement être attendus. Il faudra encore des années d'efforts pour maîtriser la chimie du verre et atteindre des pertes compatibles avec une utilisation en transmission. La première fibre commerciale installée en 1977 aux États-Unis perdait la moitié de la lumière sur un kilomètre, mais dès 1978, une atténuation de 0,2 dB/km à la longueur d'onde de 1 550 nm était atteinte par une fibre monomode fabriquée au Japon. Il faut noter que cette valeur, proche du minimum théorique, n'a pas été abaissée depuis.

Dans cet article, nous exposons tout d'abord le principe du guidage de la lumière dans un milieu réfractif, puis nous abordons la description et le fonctionnement des fibres optiques et leur utilisation dans les réseaux de communications. Enfin, nous donnons un très bref aperçu sur d'autres applications des fibres optiques.

Pour plus de détails, le lecteur pourra notamment se reporter aux articles du[nbsp ]traité Électronique/Automatique (Optique Photonique) cités dans la bibliographie.