Préparée par : Chaabani Tijani + Hafsi Imed 1 1

I-historique de fibre optique  L’histoire débuta à l’époque Romaine mais ce fut le premier ‘télégraphe optique’ inventé dans les années 1790 par le français Claude Chappe, qui servit réellement de point de départ au développement de la fibre optique.  La fibre optique au 19ème siècle  En 1854, John Tyndall, un physicien britannique, démontra que la lumière pouvait se propager à travers un tube d’eau par de multiples réflexions internes.  En 1880, Alexander Graham Bell breveta le « photophone », un système de réseau téléphonique optique qui a largement aidé le développement des fibres optiques.  La même année, William Wheeler inventa un système de « tubes de verres » pour transporter la lumière dans du verre.  Par la suite, Henry Saint-Rêne utilisa les découvertes précédentes pour guider des images dans des télévisions en 1895.

La fibre optique avance dans les années  Hansel inventa un dispositif pour transmettre des images et des fax grâce à des fibres en verres ou en plastique. Ce dispositif fut breveté en  En 1956, Curtiss fabriqua les premiers faisceaux de fibres de verre conduisant la lumière  en 1957, Hirschowitz utilisa l’endoscope sur un patient.  En 1970, les scientifiques de Corning Glass Works développèrent la première fibre optique monomode pouvant être utilisée dans les réseaux de communication.  En 1973, les laboratoires Bell développèrent le processus de déposition en phase vapeur modifiée qui est toujours utilisé aujourd’hui pour fabriquer les fibres optiques.  Au milieu des années 1980, la société Sprint fut entièrement dotée d’un réseau fibre optique.  En 1991, Desurvire et Payne démontrèrent l’amplification optique. Cette découverte permit la création de l’internet haut débit.

Constitution de la fibre Les trois composants de la fibre optique sont : 1. Le cœur en silice dans lequel se propagent les ondes optiques. 2. L a gaine optique en général, dans les mêmes matériaux que le cœur mais avec des additifs qui confine les ondes optiques dans le cœur. 3. Le revêtement de protection généralement en plastique qui assure la protection mécanique de fibre

Les types de fibres optiques Il existe deux types de fibre optique:  La fibre monomode: Le diamètre du cœur est très petit (habituellement 9 μm) dans laquelle un seul mode, le mode fondamental, peut se propager  La fibre multi mode Le cœur où se propage la lumière a un diamètre grand devant la longueur d’onde la lumière voyage en modes multiples. Fibre multi mode Fibre monomode cœur = 50, 62,5 ou 100 μm cœur < 10 μm Bande passante < 1Ghz Bande passante > 1Ghz Fibre à saut ou à gradient d’indice Fibre à saut d’indice

L A R ÉFLEXION La réflexion est le renvoi de la lumière par la surface qui la reçoit : Le rayon réfléchi est dans le plan d'incidence L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence N n1n1 n2n2 Rayon réfléchi Rayon incident ii' 1 ère loi de Descartes

L A R ÉFRACTION La réfraction est la déviation subie par les rayons lumineux à la traversée de la surface séparant deux milieux transparents : Le rayon réfracté se trouve dans le plan d'incidence L'angle de réfraction suit la loi : n 1 sin i = n 2 sin r Rayon incident 2 ème loi de Descartes N n1n1 n2n2 Rayon réfracté i r

R ÉFLEXION & R ÉFRACTION Rayon incident N n1n1 n2n2 Rayon réfléchi i n 1 > n 2 i =  = angle limite de réfraction i >  (effet miroir) i >  (effet miroir)  Rayon réfracté

n1n1n1n1 n2n2n2n2 Rayon guidé N Rayon réfracté Il existe un angle limite d’injection P RINCIPE DU GUIDAGE DANS UNE FIBRE

n1n1n1n1 n2n2n2n2 N N Ouverture numérique : une Ouverture numérique : une ouverture numérique grande permet de coupler une grande quantité de lumière dans la fibre. Cône d’acceptance L' INJECTION DANS LA FIBRE

Conditions de guidage Il existe deux conditions de guidage :  n 1 > n 2  i >   réflexions totales tout au long de la fibre optique n1n1n1n1 n2n2n2n2 P ROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LA FIBRE MULTI MODE À SAUT D ' INDICE

t Pulse émis  Plusieurs modes de propagation Étalement + atténuation t ’ ’ r n Elles limitent le phénomène d’élargissement d’impulsion F IBRE MULTI MODE À GRADIENT D ' INDICE L'indice du cœur varie suivant une loi parabolique fonction de r

t Atténuation Etalement moins important  ’ t Pulse émis  n1n1n1n1 n2n2n2n2 Plusieurs modes de propagation P ROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LA FIBRE MULTIMODE À GRADIENT D ' INDICE

t Pulse émis  n1n1n1n1 n2n2n2n2 t Faible atténuation Faible étalement  P ROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LA FIBRE MONOMODE Un seul mode de propagation

Les composantes électroluminescents Diode électroluminescente ( DEL ) Jonction PN dans laquelle on injecte des électrons. Ces électrons excitent les molécules qui reviennent spontanément au repos en libérant des photons. La longueur d'onde de ces photons dépend du matériau utilisé dans la jonction : Pour le gallium L = 1,3 µm Pour l'indium L = 1,55 µm LL LLight EE EEmitting DD DDiode Diode à effet LASER Même principe que la DEL, mais la jonction est enfermée entre des couches de confinement et les faces du composant sont clivées de telle sorte qu'un électron, sur son parcours, libère plusieurs photons. Diode à effet LASER LL LLight AA AAmplification by SS SStimuated EE EEmission of RR RRadiation

Les avantages de la fibre optique Bande passante très étendue Aucun problème d’IEM Très faible atténuation du signal Sécurité des transmissions (confidentialité) Faible encombrement Aucune corrosion L es inconvénients de la fibre Mise en œuvre Coût des équipements actifs Coût des équipements de tests