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La fibre optique
21 Mars 2013
David CARRIN
SOMMAIRE
 Introduction à la fibre optique

 Quelques notions d’optique
 Principe d’une transmission par fibre optique
 Le raccordement optique
Introduction à la fibre optique
 Les télécommunications modernes font largement appel aux
fibres optiques car celles-ci présentent de très grands
avantages par rapport aux câbles en cuivre:
– Faible atténuation
– Légèreté
– Grande bande passante
– Sécurité
– Guide insensible aux rayonnements
Les inconvénients résident surtout dans le domaine de la
fragilité et du coût.
Introduction à la fibre optique
 Il existe deux types de fibre optique:
– La fibre monomode
– La fibre multimode
Introduction à la fibre optique
 FIBRE MULTIMODE
Guide d’onde optique dans lequel la lumière
voyage en modes multiples. Le rapport
typique des dimensions coeur/gaine
(mesurée en microns) d’une telle fibre est
de 62,5/125 ou 50/125.
Introduction à la fibre optique
 Fibre MONOMODE
Fibre optique avec un coeur de faible
diamètre (habituellement 9 μm) dans
laquelle un seul mode, le mode fondamental,
peut se propager. Ce type de fibre est
particulièrement adapté aux transmission à
large bande sur grandes distances puisque
sa bande passante n’est limitée que par la
dispersion chromatique.
Introduction à la fibre optique
Fibre à saut d’indice
Fibre à saut ou à gradient
d’indice
Bande passante > 1Ghz
Bande passante < 1Ghz
cœur < 10 μm
cœur = 50, 62,5 ou 100 μm
Fibre monomode
Fibre multimode
Introduction à la fibre optique
Structure d’une fibre nue:
Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes
250 μm
Introduction à la fibre optique
Structure d’une fibre nue:
Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes:
Une partie optique qui canalise et propage la lumière
partie optique
125 μm
Introduction à la fibre optique
Structure d’une fibre nue:
Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes:
Une couche de protection mécanique appelée revêtement
primaire (coating) sans fonction de propagation
250 μm
revêtement de
Introduction à la fibre optique
La partie optique, qui propage la lumière, est constituée
de deux couches concentriques indissociables:
-Le coeur optique (Core) composé de silice dans
lequel se propagent les ondes optiques.
- La gaine optique (Cladding) composée en
général du même matériau que le coeur mais dopée
différemment. Elle confine les ondes optiques dans le
cœur.
Introduction à la fibre optique
Quelques notions d’optique
 L’indice absolu d’un milieu (généralement noté n) est le rapport
entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la
lumière dans le milieu considéré.
considéré
matériau
le
dans
onde
l
de
vitesse
vide
le
dans
onde
l
de
vitesse
n
'
'

matériau indice vitesse en km/s
vide 1,000 300000
air 1,0002926 299912
eau(20°C) 1,330 225564
verre au plomb 1,900 157895
Diamant 2,400 125000
cœur fibre 62,5/125 1,500 200000
Plus la valeur de l’indice est élevée et plus la vitesse de l’onde est faible.
Quelques notions d’optique
Fréquence (f en Hz): nombre de vibrations par unité de
temps dans un phénomène périodique.
f(t)=Sin(t)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
t en seconde
Période T = 6,28 s
f = 1/T = 0,159 Hz
Quelques notions d’optique
 Longueur d’onde (λ en m): distance entre deux points consécutifs de
même phase d’un mouvement ondulatoire qui se propage en ligne
droite.
f(x)=Sin(x)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
x en métre
λ = 6,28 m
La longueur d’onde est généralement exprimée en nm.
Quelques notions d’optique
Relation entre la fréquence et la longueur d’onde:
λ=v/f
 λ est la longueur d’onde en mètres
 v est la vitesse de l’onde dans le milieu considéré
 f est la fréquence de l’onde en Hz ou s-1
Dans un milieu donné, toute onde lumineuse se caractérise
indifféremment par sa fréquence ou sa longueur d’onde.
Quelques notions d’optique
Longueurs d’onde utilisées pour la fibre optique
(situées dans l’invisible)
Quelques notions d’optique
Spectre utilisé dans le cadre de la transmission par fibre
optique
spectre visible
450 750 infrarouge 
650
550
Fibre en
plastique
850
Ifenêtre:
systèmes
multimodes
II fenêtre
systèmes multimodes
et monomodes
IIIfenêtre
systèmes
monomodes
1300 1550
longueur d’onde (nm)
IV fenêtre
systèmes
monomodes
1625
Quelques notions d’optique
Quelques notions d’optique
Quelques notions d’optique
Quelques notions d’optique
La bande passante:
C’est la capacité de transmission de la fibre optique. Elle est limitée par
les phénomènes de dispersion.
Les valeurs typiques de bande passante pour une fibre de 1 km sont:
> 10 GHz
Quelques GHz
100 MHz
Fibre
monomode à
saut d’indice
Fibre
multimode à
gradient
d’indice
Fibre
multimode à
saut d’indice
Quelques notions d’optique
Quelques notions d’optique
 Les classes de fibre
La fibre OM1
La fibre OM1 correspond à une fibre 62,5/125 µm
« courante ».
La fibre OM2
La fibre OM2 stipule une bande passante de 500
MHz.km dans les deux fenêtres 850nm et 1300nm.
Les fibres 50/125 µm « courantes » répondent à
cette spécification (et la dépassent).
Quelques notions d’optique
La fibre OM3
est définie pour couvrir les besoins des futures liaisons
à 10 Gbit/s. Cette spécification de fibre vise à
atteindre ce débit sur des distances de 300 m à 850
nm. La fibre OM3 stipule une bande passante de
1500 MHz.km dans la fenêtre 850 nm et des
caractéristiques de bande passante mesurées avec
un émetteur à diodes laser (fibre 50/125µm)
La fibre OS1
Permet de transmettre le 10Gb/s sur 2 à 10 km. C’est
la fibre G652 la plus couramment utilisée dans les
réseaux de télécommunications.
Quelques notions d’optique
Quelques notions d’optique
Le raccordement optique
Principe d’une transmission par
fibre optique
.
Principe d’une transmission par fibre
optique
Principe d’une transmission par fibre
optique
Les récepteurs
 Les détecteurs de lumière utilisés en transmission optique sont
des photodiodes à semi-conducteur. Il existe sur le marché
essentiellement deux types de composants
 La photodiode PIN
 La photodiode à avalanche (utilisé pour de faibles niveaux de
réception).
Ces deux composants transforment une énergie lumineuse en une
énergie électrique.
 Les diodes PIN sont les plus populaires et les moins coûteuses
alors que les diodes à avalanches sont les plus performantes.
Principe d’une transmission par fibre
optique
Principe d’une transmission par fibre
optique
Le raccordement optique
 Le raccordement optique permet de mettre bout
à bout deux fibres afin d’assurer le passage de la
lumière avec un minimum de pertes.
 On les caractérise par deux principaux critères:
– Perte d’insertion
– Réflectance
Le raccordement optique
Problèmes liés au raccordement de deux fibres
 Non alignement des axes de 2 fibres
 Ecartement de 2 faces optiques
 Mésalignement angulaire des 2 axes de fibres
Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se
doivent de respecter les tolérances suivantes:
 Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm
 Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm
 Concentricité cœur/gaine <0,6 µm
Le raccordement optique
Le raccordement optique
La réflectance
est une grandeur permettant de caractériser le coefficient
d’un élément optique réfléchissant.
On la définit comme le rapport entre la puissance réfléchie
par l’élément sur la puissance incidente.
Non contrôlées, les réflexions peuvent dégrader les
performances du système en perturbant le fonctionnement
de l’émetteur laser, créer des perturbations sur du signal
analogique ou générer du bruit sur le récepteur (surtout
dans le cas d’une transmission par fibre monomode)
Le raccordement optique
Les pertes de Fresnel:
Elles sont également appelées pertes par réflexion ou
return loss
Dioptres
Énergie
réfléchie
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transmise
ngain
e
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Les réflexions sont dues aux discontinuités d’indice de réfraction
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
Le raccordement optique
 Les connecteurs
Il existe plusieurs types de connecteurs:
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  • 1. La fibre optique 21 Mars 2013 David CARRIN
  • 2. SOMMAIRE  Introduction à la fibre optique   Quelques notions d’optique  Principe d’une transmission par fibre optique  Le raccordement optique
  • 3. Introduction à la fibre optique  Les télécommunications modernes font largement appel aux fibres optiques car celles-ci présentent de très grands avantages par rapport aux câbles en cuivre: – Faible atténuation – Légèreté – Grande bande passante – Sécurité – Guide insensible aux rayonnements Les inconvénients résident surtout dans le domaine de la fragilité et du coût.
  • 4. Introduction à la fibre optique  Il existe deux types de fibre optique: – La fibre monomode – La fibre multimode
  • 5. Introduction à la fibre optique  FIBRE MULTIMODE Guide d’onde optique dans lequel la lumière voyage en modes multiples. Le rapport typique des dimensions coeur/gaine (mesurée en microns) d’une telle fibre est de 62,5/125 ou 50/125.
  • 6. Introduction à la fibre optique  Fibre MONOMODE Fibre optique avec un coeur de faible diamètre (habituellement 9 μm) dans laquelle un seul mode, le mode fondamental, peut se propager. Ce type de fibre est particulièrement adapté aux transmission à large bande sur grandes distances puisque sa bande passante n’est limitée que par la dispersion chromatique.
  • 7. Introduction à la fibre optique Fibre à saut d’indice Fibre à saut ou à gradient d’indice Bande passante > 1Ghz Bande passante < 1Ghz cœur < 10 μm cœur = 50, 62,5 ou 100 μm Fibre monomode Fibre multimode
  • 8. Introduction à la fibre optique Structure d’une fibre nue: Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes 250 μm
  • 9. Introduction à la fibre optique Structure d’une fibre nue: Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes: Une partie optique qui canalise et propage la lumière partie optique 125 μm
  • 10. Introduction à la fibre optique Structure d’une fibre nue: Elle est composée de 2 parties concentriques distinctes: Une couche de protection mécanique appelée revêtement primaire (coating) sans fonction de propagation 250 μm revêtement de
  • 11. Introduction à la fibre optique La partie optique, qui propage la lumière, est constituée de deux couches concentriques indissociables: -Le coeur optique (Core) composé de silice dans lequel se propagent les ondes optiques. - La gaine optique (Cladding) composée en général du même matériau que le coeur mais dopée différemment. Elle confine les ondes optiques dans le cœur.
  • 12. Introduction à la fibre optique
  • 13. Quelques notions d’optique  L’indice absolu d’un milieu (généralement noté n) est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu considéré. considéré matériau le dans onde l de vitesse vide le dans onde l de vitesse n ' '  matériau indice vitesse en km/s vide 1,000 300000 air 1,0002926 299912 eau(20°C) 1,330 225564 verre au plomb 1,900 157895 Diamant 2,400 125000 cœur fibre 62,5/125 1,500 200000 Plus la valeur de l’indice est élevée et plus la vitesse de l’onde est faible.
  • 14. Quelques notions d’optique Fréquence (f en Hz): nombre de vibrations par unité de temps dans un phénomène périodique. f(t)=Sin(t) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 t en seconde Période T = 6,28 s f = 1/T = 0,159 Hz
  • 15. Quelques notions d’optique  Longueur d’onde (λ en m): distance entre deux points consécutifs de même phase d’un mouvement ondulatoire qui se propage en ligne droite. f(x)=Sin(x) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 x en métre λ = 6,28 m La longueur d’onde est généralement exprimée en nm.
  • 16. Quelques notions d’optique Relation entre la fréquence et la longueur d’onde: λ=v/f  λ est la longueur d’onde en mètres  v est la vitesse de l’onde dans le milieu considéré  f est la fréquence de l’onde en Hz ou s-1 Dans un milieu donné, toute onde lumineuse se caractérise indifféremment par sa fréquence ou sa longueur d’onde.
  • 17. Quelques notions d’optique Longueurs d’onde utilisées pour la fibre optique (situées dans l’invisible)
  • 18. Quelques notions d’optique Spectre utilisé dans le cadre de la transmission par fibre optique spectre visible 450 750 infrarouge  650 550 Fibre en plastique 850 Ifenêtre: systèmes multimodes II fenêtre systèmes multimodes et monomodes IIIfenêtre systèmes monomodes 1300 1550 longueur d’onde (nm) IV fenêtre systèmes monomodes 1625
  • 22. Quelques notions d’optique La bande passante: C’est la capacité de transmission de la fibre optique. Elle est limitée par les phénomènes de dispersion. Les valeurs typiques de bande passante pour une fibre de 1 km sont: > 10 GHz Quelques GHz 100 MHz Fibre monomode à saut d’indice Fibre multimode à gradient d’indice Fibre multimode à saut d’indice
  • 24. Quelques notions d’optique  Les classes de fibre La fibre OM1 La fibre OM1 correspond à une fibre 62,5/125 µm « courante ». La fibre OM2 La fibre OM2 stipule une bande passante de 500 MHz.km dans les deux fenêtres 850nm et 1300nm. Les fibres 50/125 µm « courantes » répondent à cette spécification (et la dépassent).
  • 25. Quelques notions d’optique La fibre OM3 est définie pour couvrir les besoins des futures liaisons à 10 Gbit/s. Cette spécification de fibre vise à atteindre ce débit sur des distances de 300 m à 850 nm. La fibre OM3 stipule une bande passante de 1500 MHz.km dans la fenêtre 850 nm et des caractéristiques de bande passante mesurées avec un émetteur à diodes laser (fibre 50/125µm) La fibre OS1 Permet de transmettre le 10Gb/s sur 2 à 10 km. C’est la fibre G652 la plus couramment utilisée dans les réseaux de télécommunications.
  • 29. Principe d’une transmission par fibre optique .
  • 30. Principe d’une transmission par fibre optique
  • 31. Principe d’une transmission par fibre optique Les récepteurs  Les détecteurs de lumière utilisés en transmission optique sont des photodiodes à semi-conducteur. Il existe sur le marché essentiellement deux types de composants  La photodiode PIN  La photodiode à avalanche (utilisé pour de faibles niveaux de réception). Ces deux composants transforment une énergie lumineuse en une énergie électrique.  Les diodes PIN sont les plus populaires et les moins coûteuses alors que les diodes à avalanches sont les plus performantes.
  • 32. Principe d’une transmission par fibre optique
  • 33. Principe d’une transmission par fibre optique
  • 34. Le raccordement optique  Le raccordement optique permet de mettre bout à bout deux fibres afin d’assurer le passage de la lumière avec un minimum de pertes.  On les caractérise par deux principaux critères: – Perte d’insertion – Réflectance
  • 35. Le raccordement optique Problèmes liés au raccordement de deux fibres  Non alignement des axes de 2 fibres  Ecartement de 2 faces optiques  Mésalignement angulaire des 2 axes de fibres Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes:  Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm  Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm  Concentricité cœur/gaine <0,6 µm
  • 37. Le raccordement optique La réflectance est une grandeur permettant de caractériser le coefficient d’un élément optique réfléchissant. On la définit comme le rapport entre la puissance réfléchie par l’élément sur la puissance incidente. Non contrôlées, les réflexions peuvent dégrader les performances du système en perturbant le fonctionnement de l’émetteur laser, créer des perturbations sur du signal analogique ou générer du bruit sur le récepteur (surtout dans le cas d’une transmission par fibre monomode)
  • 38. Le raccordement optique Les pertes de Fresnel: Elles sont également appelées pertes par réflexion ou return loss Dioptres Énergie réfléchie Énergie transmise ngain e ncoeu r nair Les réflexions sont dues aux discontinuités d’indice de réfraction
  • 48. Le raccordement optique  Les connecteurs Il existe plusieurs types de connecteurs: -SC -ST -LC -MTRJ -VF-45 -etc…….
  • 50. MERCI DE VOTRE ATTENTION