Que fait le câble à fibre optique?

Câbles à fibre optique Transmettre des informations sous forme d'impulsions de lumière à travers des brins de verre ou de plastique. Ils servent de squelette des télécommunications modernes, permettant un transfert de données à grande vitesse sur de longues distances avec une perte de signal minimale.

Fonctionnalité de base

La fibre optique convertit les signaux électriques en lumière à l'aide d'un émetteur. La lumière se déplace à travers le câble via une réflexion interne totale, rebondissant entre le noyau et le revêtement. À la destination, un récepteur transforme la lumière en signaux électriques.

Composants clés

• Core: mince en verre / central en plastique transportant une lumière
• Cladage: couche externe reflétant la lumière vers l'intérieur
• Revêtement de tampon: veste en plastique protectrice
• Membres de force: renforcement des fibres (par exemple, Kevlar)
• Veste extérieure: extérieur résistant aux intempéries

Spécifications techniques

Les fibres monomcoles (noyau de 9 µm) portent une lumière laser infrarouge (1310-1550 nm) pour des distances dépassant 100 km. Les fibres multimode (noyau de 50 à 62,5 µm) utilisent des sources de lumière LED pour des courses plus courtes (≤ 2 km).

Comparaison des performances

Mécanique de transmission du signal

Les impulsions légères maintiennent l'intégrité du signal par une réflexion interne totale. Le calcul de l'angle critique suit la loi de Snell: θ _c = péché ^-1 (n ₂ / n ₁ ), où n ₁ et n ₂ sont des indices de réfraction du noyau et du revêtement.

Scénarios de déploiement

• Câbles sous-marins : 400 systèmes couvrant 1,3 m km dans le monde entier
• Ftth (Fibre-to-the-Home) : Connexions directes des consommateurs
• Centres de données : Architecture à feuilles de la colonne vertébrale avec des liens de 400 Gbit / s
• Industriel : Automatisation d'usine résistante à l'EMI

Limitations et considérations

Les coûts d'installation dépassent le cuivre de 10 à 30%. Équipement spécialisé requis pour l'épissage (perte de 0,1 dB par épissure). Le rayon de courbure minimum (généralement 10-20 × diamètre de câble) empêche les fuites de lumière.

Chronologie de l'évolution

1977: Première installation commerciale (Chicago)
1988: TAT-8 Câble transatlantique (40 000 appels simultanément)
2016: record de 4 000 km (1 tbps à un seul canal)
2023: Systèmes sous-marins atteignant 24 Tops par paire de fibres

Développements futurs

Multiplexage de la division spatiale à l'aide de fibres multi-core (7 cœurs démontrés). Les fibres à nages creux réduisant la latence à 3 μs / km. Intégration avec les réseaux de cryptographie quantique.

Dive profonde technique

Les systèmes à fibre optique exploitent le multiplexage de division de longueur d'onde (WDM) pour augmenter la capacité. Le WDM dense (DWDM) prend en charge jusqu'à 160 longueurs d'onde par fibre, chacune transportant 100 Gbit / s. La régénération du signal se produit par des amplificateurs de fibres dopés à l'erbium (EDFAS) espacés à des intervalles de 80 à 100 km, en maintenant une amplification optique sans conversion électrique. Les effets non linéaires comme le mélange à quatre ondes deviennent significatifs aux niveaux de puissance dépassant 17 dBm, nécessitant des conceptions de fibres décalées de dispersion. La compensation de dispersion en mode de polarisation (PMD) est essentielle pour les liens au-delà de 40 km fonctionnant à 100 Gbit / s.

Science du matériel

Silice fusionnée ultra-pure (Sio ₂ ) Forme le matériau central, avec un dopage de germanium augmentant l'indice de réfraction. Le revêtement utilise de la silice dopée en fluor avec un indice de réfraction inférieur de 0,36%. La fabrication implique un dépôt de vapeur chimique modifié (MCVD), où les gaz déposent des couches de silicium à l'intérieur des tubes de préforme à 1900 ° C. Le dessin de fibres se produit à 2000 ° C, tirant 10 km / min avec un diamètre contrôlé à ± 0,1 µm.