Profitez des offres Memoirevive.ch!
La fibre optique jusqu’à nos machines, partie I/2

Un peu d'histoire

Pour commencer, rien ne vaut un petit historique.

Fondamentalement, la fibre optique n'est qu'une dernière évolution à l'histoire de la communication "lumineuse" de l'être humain. En effet, cela fait des millénaires que nous utilisons la lumière pour communiquer là où la voix ne porte plus et quand l'écriture n'est plus visible.

Laissons les Grecs et les Romains là où ils étaient avec leurs signaux de lumière pour partir directement d'une époque plus contemporaine, soit autour de 1791. C'est un abbé Français du nom de Claude Chappe qui inventa un des premiers moyens de télécommunication moderne à l'aide de la lumière: le télégraphe optique (ci-dessous, une animation montrant son principe du fonctionnement de ce dernier).

image

Pour se rendre compte de l'impact de cette invention, il faut être conscient que cette méthode de communication est arrivée pratiquement 100 ans avant l'invention du "téléphone" par Alexander Graham Bell et presque 50 ans avant le Morse! Ce système de télécommunication avait, bien entendu, ses limites (principalement météorologiques) et a logiquement été détrôné par le télégraphe électrique.

Autour de 1850, les deux physiciens Daniel Collodon (Suisse) et Jacques Babinet (Français) démontrèrent que la lumière pouvait être guidée dans un matériau offrant un haut degré de réflexion confiné dans un autre matériau qui présentait lui-même un faible indice de réfraction. Dès 1920, certains ingénieurs ou médecins souhaitèrent utiliser cette découverte pour afin de transporter des images (télévision, étude du corps, etc.).

Et puis, dans les années soixante, une petite révolution arriva: le laser. Avec elle, beaucoup de chercheurs pensèrent qu'il était possible de transporter des données sur une longue distance. Toutefois, le principal problème résidait dans le fait de transporter de la lumière sur une longue distance, car à cette période, l'atténuation du verre exprimée en dB était beaucoup trop importante. À l'époque, l'objectif était d'obtenir moins de 20 dB par kilomètre afin d'avoir 1 % de la lumière émise au départ à l'arrivée.

Le défi technologique était énorme. Il faudra attendre 1970 pour obtenir des résultats satisfaisants et 1980 pour voir la première interconnexion en France réalisée en fibre optique entre 2 centraux téléphoniques distants de 7 kilomètres.

Dès lors, les records se sont succédés, que ce soit en terme de distance parcourue avec ou sans répéteur ou en terme de débit atteint. D'environ 20 dB/km dans les années 70, on est passé à 0.2 db/km aujourd'hui. Les progrès qui ont permis cette évolution sont multiples: diminution du cœur de la fibre optique, élimination des impuretés, amélioration des procédés de fabrication, convertisseur optoélectronique toujours plus performants, etc.

Aujourd'hui, nous sommes totalement dépendants de la fibre optique pour assouvir nos besoins en télécommunications (TV, voix ou données) et rien ne peut inverser cette dépendance, même le Wireless (il faut bien interconnecter les bornes Wireless!).

Ok, mais c'est quoi de la fibre optique?

Tout d'abord, je vais commencer par un avertissement. Ne regardez jamais de la fibre optique à son extrémité quand elle est branchée sur des équipements actifs. Quand je dis jamais, c'est jamais. Chaque année, quelques personnes finissent à moitié aveugle ou avec des graves troubles de la vue à cause d'une mauvaise manipulation de fibres optiques. Manipuler de la fibre optique qui "transporte de la lumière" est d'autant plus dangereux que vous ne la voyez pas puisque c'est de l'infrarouge… Donc, ne pas débrancher pour regarder au bout si on voit quelque chose!!!

Tout d'abord, la fibre optique dans son état le plus brut (vous ne verrez jamais une fibre comme ça dans votre armoire télécoms):

image

On distingue 2 types de fibre optique sur le marché: la fibre dite monomode et multimode. Les deux sont principalement composées dans leur cœur de silice mais ce qui les distingue l'une de l'autre, c'est le diamètre du cœur. Ci-dessous, encore une application concrète de mes désormais mondialement connus talents d'infographiste (pour ne pas dire polygraphe):

image

La composition d'une fibre otique est relativement "simple". En partant de l'intérieur vers l'extérieur, on trouve tout d'abord le cœur qui est composé principalement de silice (haut indice de réfraction) et qui a un diamètre d'environ 10 microns (monomode) ou 50 et 62.5 microns (multimode). Puis, on trouve la gaine dite "optique" qui offre, elle, un indice de réfraction très faible et qui a un diamètre de 125 microns. Enfin, et en fonction du terrain (liquide, aérien, enterré, etc.), on va trouver une gaine dite "mécanique" qui protège la fibre optique des tractions, compressions, etc.

La première (monomode) est principalement destinée aux infrastructures des opérateurs télécoms car elle permet de couvrir de grandes distances. Aujourd'hui, grâce à elle, on peut propager la lumière sur plus de 10'000 kilomètres sans avoir besoin de ré-amplifier le signal. Généralement, cette fibre permet de réaliser de grands Metropolitan Area Network (MAN) ou des Wide Area Network (WAN) pour interconnecter des villes, des pays ou des continents.

La seconde (multimode) est surtout destinée aux Local Area Network (LAN), c’est-à-dire aux réseaux locaux. Ce média est idéal pour interconnecter des bâtiments entre eux ou des infrastructures sur un campus jusqu'à 2 kilomètres. Comparée aux fibres monomodes, elle est moins chère, tout comme les équipements actifs (entre 50 et 80 % de moins). Pour l'anecdote, au début de la fibre optique, on était capable de fabriquer uniquement des fibres avec un gros cœur (50 microns ou plus). Il n'est d'ailleurs pas rare de trouver encore aujourd'hui au sein d'ancienne infrastructure télécoms des fibres de ce genre sur plusieurs dizaines de kilomètres. Malheureusement pour les détenteurs de ce type de fibre optique, les équipements qui fonctionnent sur de telles distances sont de plus en plus rares…

Il reste à expliquer comment la lumière voyage dans la fibre optique. Généralement (parce qu'il y a toujours des exceptions, c'est comme dans la vie), les équipements optiques travaillent avec 2 fibres optiques, une qui "transmet" (Tx) la lumière et une qui la "reçoit" (Rx). Pour rester simple, le laser parcourt la fibre optique en rebondissant d'une paroi à l'autre. Ces rebonds ne sont pas le fruit du hasard mais le résultat d'une réflexion précise de la lumière entre le cœur de la fibre et la gaine optique. Il en résulte une longueur d'onde précise. Ci-dessous, un schéma qui résume ce principe:

image

Enfin, la fibre optique bénéficie, tout comme toute l'industrie des télécommunications, de progrès constants et c'est sans surprise que chaque année, des nouveaux records sont atteints pour le transport de données (distance couverte et débit atteint). Ces évolutions ne reposent pas seulement sur le processus de fabrication de la fibre optique qui est sans cesse amélioré, mais aussi sur les équipements actifs qui progressent; les lasers aux convertisseurs optoélectroniques ainsi que de la puissance de traitement des appareils.

Les principales évolutions de ces dernières années s'appellent le Wavelength Division Multiplexing (WDM) ou encore le Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Globalement, ces technologies permettent de diffuser sur la même fibre optique plusieurs longueurs d'onde (on parle aussi de couleurs ou de multiplexage) afin de transmettre plus de données sur une seule paire de fibre optique.

Je n'irai pas plus loin dans les détails mais si le sujet vous emballe, je vous recommande très fortement la lecture de cette excellente "introduction aux télécommunications optiques" sur le site de l'Université de Nice Sophia Antipolis (l'article date un peu mais les illustrations et les explications sont excellentes).

À demain!

Voilà, c'était la première partie. Demain on rentre dans le vif du sujet et j'expliquerai un peu plus précisément quels sont les avantages de la fibre optique et dans quel environnement on les utilise.

15 commentaires
1)
BLUES
, le 02.06.2004 à 11:18

Super TTE, et surtout d'avoir developpé la chronologie (je ne savais pas que les premières expérimentations dataient d'aussi longtemps)….

"Ne regardez jamais de la fibre optique …. Quand je dis jamais, c'est jamais"
A ce propos … j'ai un ami architecte qui vient d'éclairer tout un passage (pour Vuitton à Paris) avec de la fibre optique … Comment ça se passe dans ce cas, les embouts qui éclairent ne risquent pas d'aveugler les gens (ou je n'ai rien compris ?)

J'attends vivement la suite … ce qui m'intérresse le plus c'est les facteurs qui font qu'elle n'est pas "plus utlisée" cette fibre (pour les réseaux, par ex. à la place de de l'Ethernet) … coûts, avnatages, désaventages, etc… et bien sûr le potentiel pour le futur !

BLUES
PS: M. Chappe c'est pas celui qui a aussi dévellopé les "chappes" en béton non armée ??? (ok.. je sors !)

2)
François Cuneo
, le 02.06.2004 à 11:19

Blues<BLUES
PS: M. Chappe c'est pas celui qui a aussi dévellopé les "chappes" en béton non armée ??? (ok.. je sors !)>

Oui, et il a épousé une dame "De Plomb" (Ok, je sors aussi…)

3)
Renaud
, le 02.06.2004 à 13:38

Trés intéressant cet article, vivement la suite.

Je me souviens qu'à une époque, certains envisageaient de tirer de la fibre optique partout, pour Internet, car le vulgaire fil de cuivre du téléphone était limité dans le transport de données. Aujourd'hui, avec le recul, on voit que ce n'est pas vraiment le cas.
La fibre optique pour les gros tuyaux entre gros serveurs, sur des backbones, et le fil de cuivre chez les particuliers.

J'ai vu une émission impressionante à la télé sur un navire poseur de cables sous-marins, avec un énorme rouleau de fibres dans la cuve et un systéme de soudure haute précision pour faire les raccords. Avec des répéteurs à intervalle régulier. Et c'est français, oui monsieur :)

4)
BLUES
, le 02.06.2004 à 13:59

"Et c'est français, oui monsieur :)"

Et pourquoi ? … paske d'hab on prendrait les Français pour des "nuls" ?
C'est vrai qu'en Suisse .. à part les banques, les montres et chocolat …

5)
Renaud
, le 02.06.2004 à 15:05

Blues, ne m'emméne pas sur le terrain glissant et bourbeux du chauvinisme aux relents de nationalisme car tel n'est vraiment pas mon propos (et je m'en excuse s'il est percu comme tel).

Mais je suis fier de la technologie française (j'en vie, d'ailleurs).

Les Suisses ne sont pas en reste, avec les mécanismes de précision (dans l'horlogerie) et la recherche pharmaceutique.

Tiens, vous avez remarqué ce qu'inscrivait Apple sur ses boites? "Designed in California" et "made in Taiwan" (pour mon Powerbook, car pour les Powermac ca vient d'Irlande").

6)
Renaud
, le 02.06.2004 à 15:05

Ou bien c'est "Engineered in California"? Je sais plus bien mais c'est un truc dans le genre.

7)
G4Beige
, le 02.06.2004 à 15:31

Il existe une différence assez importante entre la fibre optique utilisée pour l'éclairage et celle pour les communications, l'intensité de la lumiére est en général répartie sur la longueur de la fibre (ça fait plus joli) et la puissance à l'arrivée est moindre qu'en communication. Le danger avec une fibre de télécommunication est surtout du au fait, qu'une bonne partie du rayonnement se trouve hors du spectre visible par l'homme, mais il n'en reste pas moins dangereux…

8)
BLUES
, le 02.06.2004 à 15:36

"pas sur le terrain glissant et bourbeux du chauvinisme aux relents de nationalisme"
Ne le prends pas mal, Renaud (je me marrais .. because: oui monsieur ! et c'est tout) s'il y en a bien un qui 'en tape des toutes ces histoires là .. c'est bien moi !

9)
Renaud
, le 02.06.2004 à 16:06

Blues
Je le prends pas mal, rassures toi :)
On est au moins deux à s'en taper :)

10)
zit
, le 02.06.2004 à 16:13

Qu'est-ce qu'on en apprends tous les jours sur cuk!
et puis pour renforcer l'amitié franco-suisse (ou suisso-française?), connaissez-vous ARCA, le fabricant d'appareils photo grand format (4×5 inches, 20 x 25cm) dont le dernier modèle est le seul truc qui m'ai vraiment fait rêver au dernier salon de la photo le mois dernier? et bien la societé est Suisse et leurs merveilles de technologies sont fabriquées de l'autre côté de la frontière, à Besançon.
Sinon, comme les autres, TTE, vivement la suite.

11)
Obi1
, le 02.06.2004 à 16:48

TTE, tes ongles rouges sont du plus bel effet. Jolie photo, mais qui manque un peu de piqué, je trouve. Je pensais que le dernier appareil de François donnerait de meilleurs résultats…

12)
ToTheEnd
, le 03.06.2004 à 00:11

Merci les gars!

BLUES: il existe même des lampes qui forment comme un bouquet de fibres optiques (très 90s…) Mais ça c'est presque de la lumière normale et souvent colorée qui est dirigée à travers de la fibre. Pour les télécoms, comme l'a dit G4Beige, c'est de la lumière infrarouge (invisible à l'oeil nu) qui est émise d'une façon très puissante…

Renaud: le bateau que tu as vu faisait probablement partie de la flotte Alcatel… je ne parle pas tellement des câbles "marines" parce que mise à part interconnecter des continents (et parfois des rives dans des lacs comme dans le Léman), c'est rare de l'employer pour connecter un PC;-) et encore moins un Mac!!!

Pour mes ongles, c'est pratique au travail… je peux même ouvrir des bières avec ça!!!

T

13)
drazam
, le 03.06.2004 à 18:37

Pô sûr m'sieur TTE, p'êt' un des bâteaux de la flotte câblière de France Télécom Marine, une des plus modernes au monde. Elle intervient dans toute la chaîne des activités câblières, depuis les études d'itinéraire, l'ensouillage jusqu'au post-ensouillage et à la maintenance. L'expertise, l'efficacité et la qualité des prestations de France Télécom Marine sont mondialement reconnues. Notamment dans la triste mission de recherche en mer rouge en janvier 2004 des deux boîtes noires du Boeing 737-300 de Flash Airlines.

Si tu veux je te fournis de la doc à ce sujet, c'est très intéressant (partie 3 ?)

14)
atshoom
, le 03.06.2004 à 19:28

renaud>
………Tiens, vous avez remarqué ce qu'inscrivait Apple sur ses boites? "Designed in California" et "made in Taiwan" (pour mon Powerbook, car pour les Powermac ca vient d'Irlande").
———————————————————–
non c'est bien made in china ou taiwan aussi pour le powermac
c'est juste "assembled" in Ireland

15)
Colonel Moutarde
, le 07.07.2004 à 14:29

D'ailleurs, FT envisage d'utiliser leurs navires câbliers pour poser des lignes entre leurs centraux et l'utilisateur final pour stopper l'hémorragie de clients qui partent chez Free :-) !

A part ça, j'avais aussi vu un reportage là-dessus il y a quelques années (avec les mecs qui tronçonnent le câble à la disqueuse parce qu'il a été trop plié) et c'est vraiment impressionnant.

Pour ceux qui veulent pas taper "France Telecom Marine" sur Google, c'est là: – > http://www.marine.francetelecom.fr/

Cherche maison à louer canton de Vaud. Pas cher = mieux !