Notes et transcriptions du cours intitulé “Les réseaux d'accès optiques FTTH” proposé par Mines Telecom sur la plateforme FUN-MOOC.

Une liaison à fibre optique est constituée:

• d'un émetteur optique;
• d'un récepteur optique;
• d'une fibre optique reliant l'émetteur et le récepteur.

Les données client viennent moduler l'émetteur optique, sont transmises dans la fibre optique et sont reçues par le récepteur optique.

A l'intérieur de l'émetteur optique on trouvera comme composant principal une diode laser. A l'intérieur du récepteur optique, on trouvera des photodiodes.

La fibre optique présente de nombreux avantages en particulier:

• de faibles pertes;
• une large bande passante;
• de faibles dimensions;
• un faible poids;
• aucune interférence électromagnétique;
• grande résistance aux attaques chimiques et aux variations en température.

La fibre optique est composée de deux cylindres concentriques de verre de silice:

• Le cœur est le premier cylindre (de plus petit diamètre). Il assure le confinement de la lumière et possède un indice .
• Le deuxième cylindre (de plus grand diamètre ou le plus extérieur) est appelé gaine, il a un indice de réfraction .

Pour assurer le guidage de la lumière, il faut que .

Le revêtement en polymère permet de protéger ensemble cœur + gaine et n'a aucun rôle optique.

Il existe deux sortes de fibre optique:

• La fibre optique multimode;
• La fibre optique monomode.

La fibre optique multimode à un diamètre de cœur de 50µm ou de 62,5µm et un diamètre de gaine de 125µm.

La fibre optique monomode à un diamètre de cœur beaucoup plus petit de 9µm et un diamètre de gaine de 125µm.

La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière.

Comme évoqué précédemment, elle est constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre à un indice de réfraction légèrement plus élevé que celui de la gaine. Sous certaines conditions d'injection de la lumière dans le cœur, il est possible de confiner la lumière qui se trouve alors entièrement réfléchie de multiples fois sur la surface d'interface cœur-gaine: c'est le phénomène de réflexion interne totale.

Dans une fibre multimode, il existe plusieurs modes de propagation de la lumière correspondant à différents trajets optiques des rayons lumineux.

Dans une fibre optique monomode il n'existe qu'un mode de propagation de la lumière correspondant à un seul trajet des rayons lumineux.

Le spectre des longueurs d'onde est décomposé en 3 parties:

• Le spectre invisible des rayons UV;
• Le spectre visible correspondant aux couleurs visibles de l'arc en ciel et à la décomposition en longueurs d'ondes de la lumière blanche;
• Le spectre invisible correspondant aux infrarouges qui se trouve donc au delà du rouge.

C'est dans le spectre des infrarouges qui concernera les réseaux optiques et plus particulièrement les longueurs d'ondes 1310nm et 1490nm qui seront utilisées pour la transmissions des données.

Il existe deux sources d'atténuation de la lumière dans la fibre optique:

• des sources d'atténuation intrinsèque;
• des sources d'atténuation extrinsèque.

Les sources d'atténuation intrinsèque sont fonction du matériaux et de la longueur d'onde. On considère les pertes par absorption de la silice (augmentant fortement pour les longueurs d'onde au delà de 1,6µm) et les pertes par diffusion.

Dans les pertes par diffusion il y a:

• La diffusion due aux hétérogénéité d'indice de réfraction du cœur ou diffusion de Rayleigh;
• La diffusion due aux irrégularités de l'interface cœur-gaine.

Ci-dessous la courbe d'évolution de l'atténuation intrinsèque présentant les pertes de la fibre en dB/km en fonction de la longueur d'onde en µm.

on peut observer:

• La “diffusion de Rayleigh” qui est due à l'interaction de la lumière avec le verre s'exprimant par une décroissance de la courbe en
• On retrouve également l'augmentation des pertes au delà de 1,6µm due à l'absorption de la silice dans l'infrarouge.
• On note également la présence de pics d'absorption à 1,24µm et 1,39µm dus à la présence de molécules d'eau dans le processus de fabrication de la fibre.
• Les pertes minimales de la fibre valent 0,2 dB/km pour une longueur d'onde de 1,5µm.

Les pertes d'atténuation extrinsèque concernent:

• Les pertes par rayonnement dues aux courbures de la fibre;
• Les pertes de raccordement dues aux épissures et aux connecteurs;
• Les pertes par couplage de la lumière en entrée et en sortie de fibre.

Pour évaluer les pertes on compare la puissance du signal lumineux obtenu en sortie de la fibre à la puissance injectée en entrée de la fibre on peut donc exprimer les pertes par le rapport

Le tableau d'équivalences pertes ci-dessous permet de faire la correspondance avec les pertes exprimées en décibels:

Si on considère l'atténuation minimale de -0,2db/km obtenue dans une fibre transportant un signal lumineux de longueur d'onde 1,5µm (conditions de transmission optimales):

• Après 10 km, la puissance du signal lumineux introduit dans la fibre sera atténuée de 2dB;
• Au bout de 15 Km, la même puissance sera atténuée de 3db.

Le tableau d'équivalence ci-dessus permet d'écrire:

On peut donc conclure qu' après 15Km la puissance du signal lumineux est divisée par 2.

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