Introduction aux fibres optiques.

La capacité à transmettre plus d'informations sur de plus longues distances a chamboulé les secteurs de l'informatique, de l'aérospatial, des communications sans fil et par satellite, …

Tout ce développement n'a été possible que depuis l'utilisation de la fibre optique et comme la technologie demande toujours plus de performance, la fibre optique va continuer de se développer.

Qu'est-ce que la fibre optique ?

La fibre optique est un long câble composé de centaines de brins de verre ultra purs mesurant le diamètre d'un cheveu. Ces brins peuvent transmettent des signaux lumineux sur des centaines voire des milliers de kilomètres et sont protégés par une gaine.

Le cœur de la fibre optique est le noyau dans lequel va se propager la lumière. La gaine optique qui entoure le cœur permet de refléter la lumière et de la guider. La gaine isolante quant à elle, permet de protéger la fibre de l'humidité, de la saleté et d'autres facteurs environnementaux.

Il existe deux types de fibre. La fibre optique monomode a un petit noyau (2-9 micron) et ne supporte qu'un seul mode pour propager la lumière contrairement à la fibre multimode qui elle, a un plus gros noyau (25-200 microns) et supporte plusieurs modes ce qui permet des phénomènes de dispersion plus complexes. La monomode est plutôt utilisée pour des utilisations longue distance alors que la multimodale s'utilise avec des applications à faible vitesse et de courtes distances comme des réseaux LAN par exemple.

La fibre optique contre le cuivre.

Bien que le système de transmission optique soit semblable à celui du cuivre, les fibres optiques tendent à les remplacer. En effet, elles sont beaucoup plus performantes.

La fibre optique est moins chère, les câbles sont plus fins et ont surtout une large capacité transmission. Elles fonctionnent particulièrement bien pour transmettre des données numériques. Par ailleurs, comme elles ne transportent pas d'électricité, le danger est plus faible. Enfin, les fibres optiques sont plus légères que les câbles en cuivre, prennent moins de place, et sont également flexibles.

Historique des fibres optiques.

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. Pendant tout le 18ème siècle, Chappe fut relayé par d'autres chercheurs.

La fibre optique au 19ème siècle.

Les physiciens Daniel Collondo et Jacques Badinet découvrirent en 1840 que la lumière pouvait être guidée dans un matériau offrant un haut degré de réflexion. 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. En 1888, les professeurs Viennois Roth et Reuss utilisèrent aussi des « tubes en verres » pour illuminer des cavités du corps humain.

Par la suite, Henry Saint-Rene utilisa les découvertes précédentes pour guider des images dans des télévisions en 1895. Par ailleurs, un brevet fut appliqué à la découverte de l'américain David Smith : il mit au point un bloc d'éclairage dentaire en utilisant une tige en verre incurvée.

La fibre optique avance dans les années 1900.

Hansell inventa un dispositif pour transmettre des images et des fax grâce à des fibres en verres ou en plastique. Ce dispositif fut breveté en 1926. Ensuite, Heinrich lamm fut la première personne à transmettre l'image d'un filament d'ampoule dans un faisceau de fibres de quartz en 1930. Son but était de réussir à observer des parties du corps jusqu'à lors inaccessibles.

En 1955, un étudiant nommé Larry Curtiss fut embauché par Basil Hirschowitz et C. Wilbur Peter pour travailler sur leur projet d'endoscope pour fibre optique. En 1956, Curtiss fabriqua les premiers faisceaux de fibres de verre conduisant la lumière et en 1957, Hirschowitz utilisa l'endoscope sur un patient.

En 1961, Elias Snitzer publia une description théorique de la fibre optique monomode. 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.

Le premier système de communication téléphonique optique fut testé par les anglais en 1975 puis installé peu après aux Etats-Unis.

Vers la fin des années 1970, les compagnies de téléphones repensèrent leurs infrastructures et installèrent de la fibre optique. 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.

Par la suite, les premiers câbles en fibre optique sous marins furent développés et installés. On se rappelle par exemple du TPC-5CN qui a été installé dans l'Océan Pacifique en 1996 ou du FLAG en 1997 qui devint le plus long câble réseau du monde.

Aujourd'hui, les secteurs médicaux, informatiques, militaires, de la télécommunication, de l'industrie… utilisent les systèmes de fibre optique pour une large variété d'applications.

 

Un marché en pleine expansion.

En 1999, il a été estimé que 14,6 billions de dollars furent dépensés dans du matériel pour fibre optique. Cette croissance fulgurante du marché fut considérablement aidée par le développement d'Internet.

Aujourd'hui, de plus en plus de sociétés en tout genre, d'usines, d'hôpitaux, d'institutions utilisent la fibre optique pour leurs installations.

Le ralentissement de la croissance des équipements optiques.

La fibre optique a été utilisée dans de nombreuses applications au cours des 10 dernières années, passant par une phase exceptionnelle de croissance dans les années 1990. Mais avec le recul, les sociétés décidant d'installer de la fibre se sont faites moins nombreuses.

Les facteurs liés à ce ralentissement ont été le coût d'installation initial, celui de la maintenance ainsi le temps à consacrer pour changer les équipements optiques. Un autre facteur a été le manque de production et de standardisation dans l'industrie des fibres optiques. Aussi, la perte optique due au recourbement des câbles pouvant être mal appréhendée, a été un des facteurs liés au ralentissement de l'achat des fibres optiques.

Cependant, ces désavantages ont rapidement été traités. En effet, les fabricants de fibre, de connecteurs, d'instruments de test et de produits d'entretiens ont par exemple, standardisé leur production. Et en ce qui concerne les prix des équipements optiques, la concurrence grandissante dans ce secteur fera surement baisser les prix petit à petit.

Les solutions concernant la perte de signal optique prévues pour le futur.

Le problème de perte optique se réduit au fur et à mesure que la technologie de la fibre optique s'améliore. Corning INC, un des fournisseurs important de fibres, a récemment annoncé une nouvelle conception qui permettra de plier les fibres sans perdre de signal optique. Cette nouvelle technologie est appelée la Nanostructure (TM) et incitera surement de nombreux nouveaux consommateurs. Cette technologie sera compatible avec les normes de l'industrie et pourra être installée avec les mêmes procédures que les autres réseaux de fibres optiques.

Grâce aux nouvelles technologies telles que les Nanostructures, les fibres optiques pourront être employées pour fournir partout, de nouveaux services. Les utilisateurs pourront apprécier une connexion plus rapide, un contenu de meilleure qualité et des dispositifs encore plus interactifs qu'auparavant.

Les Vidéos Online et la fibre optique.

Une des tendances populaires aujourd'hui sont les vidéos en ligne. Les fibres optiques seront de plus en plus utilisées dans ce domaine pour obtenir des images de meilleure qualité ainsi qu'un meilleur débit.

On se rend compte avec Internet que les fibres optiques deviennent incontournables pour répondre à la demande croissante de débit.

Les modems fonctionnent très bien mais ne sont pas aussi performants que pourraient l'être les fibres optiques : elles pourraient booster le potentiel d'Internet.

 

La fabrication des fibres optiques.

L'impact des fibres optiques dans notre système de communication est stupéfiant. Beaucoup se sont demandés comment ces fibres optiques sont faites : plusieurs étapes sont impliquées dans la conception telles que la fabrication de la préforme en silice ainsi que l'étirage de la fibre.

Le verre optique.

Le verre optique, qui remplace le cuivre des câbles, est un verre en silice ultra-pur qui peut être étiré en très fines fibres pour permettre la transmission d'informations sur de longues distances. Ces fibres sont composées d'un noyau intérieur (appelé cœur) contenant un indice de réfraction élevé qui permet de transmettre la lumière. Les fibres optiques sont conçues grâce à une préforme cylindrique en barreau de silice.

La préforme en silice.

Une préforme est un cylindre en verre qui peut mesurer un mètre de longueur et quelques centimètres de largeur. Elle servira à fabriquer le cœur de la fibre ainsi que la gaine optique.

Le processus de déposition en phase vapeur modifié, utilisé pour produire des matériaux de très haute performance, est aussi utilisé pour réaliser la préforme. Ce processus automatisé permet un rendement de production élevé et est bien adapté à la fabrication de câbles longue distance. Pour augmenter l'indice de réfraction de la préforme, on insère des produits chimiques dopants puis on restreint la préforme en la chauffant pour refermer le barreau de silice.

Une fois la préforme fabriquée, elle passe au contrôle qualité et est placé dans un four pour passer à la phase d'étirage de la fibre.

L'étirage de la fibre à partir de la préforme.

La tour d'étirage dans laquelle va être placée la silice fonctionne à des températures entre 1900 et 2200°C. La machine va tirer la préforme pour obtenir des fibres de verres très fines qui seront enroulées sur une bobine. Pendant l'étirage, le verre sera soumit à un test de diamètre. Ensuite, les fibres seront enrobées par d'un revêtement de protection, se verront attribuer un numéro d'identification unique et seront regroupées pour pouvoir finalement être empaquetées dans des gaines isolantes.

Une fois la fabrication terminée, il faudra tester leur débit, la résistance à la traction, la température de fonctionnement, l'indice de réfraction, la géométrie de fibre, l'atténuation, la dispersion chromatique et autres indicateurs de fonctionnement. Par ailleurs, la fibre va aussi être testée pour connaître sa capacité de conductivité si elle est utilisée dans des applications sous-marines.

 

Différents types de câbles en fibre optique.

Il existe deux types de câbles en fibre optiques pouvant être utilisés dans des réseaux. Les câbles en structure libre (Loose Tube) sont utilisés dans des utilisations en extérieur, des conduits, des usines alors que les câbles en structure serrée (Tight Buffered) sont conçus pour des applications d'intérieur. Avant de sélectionner le câble dont vous avez besoin, il faut donc pouvoir déterminer s'il sera utilisé en intérieur ou en extérieur.

Selon les applications, les câbles devront pouvoir résister aux produits chimiques, à l'humidité, aux températures extrêmes et à bien d'autres facteurs. De même, la résistance à la traction, la flexibilité, le rayon de courbure ou encore la résistance à l'impact seront des caractéristiques à connaître et à mesurer.

Les câbles en structure libre.

Ce type de câble est composé de nombreuses fibres regroupées autour d'un porteur axial. Elles sont entourées d'un tube en plastique lui-même assortit d'une gaine isolante. Ces câbles sont conçus pour être utilisés en extérieur depuis que les fibres sont entourées d'une poudre absorbante ou d'un gel Thixotropique qui résistent à des taux d'humidité élevés. La transmission dans ces câbles est de bonne qualité.

Ils peuvent être ficelés, directement mis sous terre et également être employés dans des conduits. Ils supportent des températures extérieures difficiles et ont un grand rayon de courbure. Cependant, les fibres doivent être manipulées avec soin et être bien protégées puisqu'elles sont plutôt fines.

Les câbles en structure libre sont utiles dans la construction diélectrique, la construction blindée et la construction de canalisations.

Les câbles en structure serrée.

En général, ce type de câble est conçu pour des utilisations en intérieur. Les fibres sont entourées d'une gaine amortissante ainsi que d'une gaine isolante en thermoplastique pour les protéger pendant les manipulations.

Les câbles en structure serrée sont assez flexibles mais résistent peu à l'écrasement, aux impacts et aux changements de température. Ils sont cependant bien adaptés pour connecter des réseaux d'usines aux équipements ou pour relier entre eux des dispositifs dans des réseaux.

Les câbles Simplex.

Ils sont composés d'une seule fibre entourée d'une gaine isolante. Pour terminer des câbles en structure libre directement dans des récepteurs ou dans d'autres composants actifs et passifs, des câbles simplex en structure serrée peuvent être utiliser comme patch cords, pigtails ou jumper par exemple.

Les câbles Duplex.

Les câbles duplex possèdent habituellement deux fibres en structure serrée dans une gaine commune. Ils sont souvent utilisés dans les applications du bâtiment, des canalisations pour leur flexibilité ainsi que pour la double transmission ou la transmission altérée possible grâce aux deux fibres.

Ces câbles sont appréciés pour leurs caractéristiques innovantes et sont actuellement les plus utilisés dans les réseaux industriels, administratifs, médicaux et bien d'autres.

 

Comment sertir un connecteur BNC ? Les étapes ci-dessous montreront comment sertir par replis un câble coaxial de liaison sur un connecteur BNC.

LISTE DE CONTRÔLE DU PROJET Niveau d'expérience : Intermédiaire Temps requis: 1-2 minutes Etapes : 7 Fournitures : Connecteurs BNC, Outil à sertir, Pinces à dénuder Prévision budgétaire : 70 € (en excluant les câbles)

 

Etape 1
Dénuder le câble comme présenté ci-contre en utilisant un dénudeur de câble.
Etape 2
Glissez l'embout à sertir sur le câble.
Etape 3
Pliez vers l'arrière la tresse comme montré ci-contre. Placer l'extrémité centrale du conducteur à un angle de 45 degrés.
Etape 4
Poussez le connecteur sur le câble.
Etape 5
Re-pliez la tresse au-dessus du corps du connecteur à sertir.
Etape 6
Poussez l'extrémité arrière du connecteur à sertir vers le haut pour qu'il passe par dessus la tresse et sertissez par replis le corps.
Etape 7
En utilisant un outil de sertissage universel, sertissez le connecteur grâce à un outil hexagonal de 8.12 mm
Etape 8
Sertir le support du câble avec l'outil approprié :   6,70 mm - RG6 PVC   6.35 mm - RG59 PVC, RG6 TFE   5.38 mm - RG59 TFE, RG58 PVC

Qu'est ce qu'un câble coaxial de liaison ? Coaxial ou tout simplement « coax » comme il est souvent surnommé est un type de transmission par câble qui est composé de deux conducteurs axés coaxialement et séparés par une couche diélectrique isolante. L'anatomie d'un câble coaxial est comme suit : le cœur est constitué d'un fil métallique (conducteur 1) qui est alors entouré par une couche d'isolant diélectrique non-conductrice. De là, l'isolation est couverte de mailles métalliques, aluminium ou tresses (conducteur 2), puis, l'ensemble des câbles est emballé dans une enveloppe extérieure de protection qui les maintiennent et les protègent contre l'humidité et les impuretés.
Pour quelle application le câble coaxial est-il utilisé ? Il est conçu pour transporter des signaux de haute-fréquence et de protéger les signaux contre l'interférence électromagnétique à partir des sources externes. Le plus courant est l'utilisation de la télévision par câble coaxial (CATV), mais il est également utilisé pour des applications comme des communications radio, des câbles de sous-système de télévision en circuit fermé (CCTV), du matériel de home-cinéma et des larges bandes Ethernet.
Que veut dire « RG » dans les types de câbles coaxial comme « RG-6 » et «RG-59 » ? « RG » est l'abréviation de « Radio Guide », un terme qui remonte à la seconde guerre mondiale lorsque les militaires ont fait un usage du câble coaxial, et ont développés un ensemble de normes, précisant les différentes catégories et leurs applications. Aujourd'hui, nous nous référons encore à des câbles coaxiaux par leurs nombres et tous ont été placés sous l'égide de l'actuelle norme mil spec MIL-C-17.
Quelle est la différence entre les câbles RG-6 et RG-59 ? Les deux câbles sont utilisés en milieu résidentiel en particulier pour la télévision. Ils peuvent transmettent des signaux vidéonumériques et la télévision par satellite. Lorsque vous comparez les deux types l'un à côté de l'autre, le RG-6 a un plus grand noyau, une isolation diélectrique plus épaisse et 2 à 4 couches de protection de plus que le RG-59. Ces différences physiques font du RG-59 le mieux adapté à la transmission à faible fréquence et aux câbles courts et le RG-6 est le choix idéal pour transporter des signaux à fréquence élevées sur de longues distances.
Qu'est ce qui fait qu'un câble coaxial est de meilleure qualité qu'un autre ? La qualité d'un câble se mesure par son blindage et la protection contre les émissions électromagnétiques. Le meilleur bouclier coaxial est celui qui offre la plus haute densité ou le taux de couverture. Les tresses en métal sont un excellent choix, en plus d'être très conductrices, elles peuvent fournir jusqu'à 95% de couverture. Pour plus de protection, certains fabricants associent les tresses avec une couche supplémentaire ou deux de feuille métallique, qui permettant de bloquer les ondes électromagnétiques qui, souvent, réussissent à s'infiltrer dans le câble à travers de minuscules trous dans la tresse. Pour des câbles de qualité, les matériaux peuvent être une question controversée. Alors que certains fabricants et amateurs souligne l'avantage du cuivre argenté sans oxygène étant utilisé comme noyau conducteur. Faites toujours confiance aux caractéristiques d'un câble plutôt qu'à sa fantaisie.

La gaine thermo est un produit multifonction. Non seulement elle fournit à vos câbles une protection contre l'abrasion, les produits chimiques et la mauvaise météo, mais ce produit vous permet aussi d'organiser vos câbles avec des codes couleur et les réparer. Isoler vos câbles avec de la gaine thermo est une activité de bricolage simple, si vous connaissez les principales étapes à effectuer et pour cela, lisez ce qui va suivre.

PREPARATION Experience: Débutant Temps requis :: 2 à 5 minutes par 30cm de gaine Etapes: 7 Matériel: gaine thermorétractable; pistolet à chaleur. Budget Estimé: Tout dépend de la quantité de gaine thermo que vous voulez utiliser, de la gamme de produit ainsi que du pistolet à chaleur.

 

ETAPE 1
Choisissez une gaine thermorétractablede taille appropriée à votre projet. Pour savoir si vous avez la bonne gaine, vérifiez que son diamètre après avoir été rétractée est plus petit que le diamètre du câble que vous allez isoler. Aussi, il est important de vérifier que le diamètre de votre gaine thermo avant avoir été rétractée est assez grand pour recouvrir l'endroit que vous allez isoler.
ETAPE 2
Utilisez une longueur d'environ 6,35cm pour chaque partie de gaine ou connecteur que vous voudrez isoler. Rappelez-vous que votre gaine rétrécit aussi en longueur une fois chauffée d'environ 5 à 7%.
ETAPE 3
Faites glisser votre gaine thermo sur votre câble ou connecteur et positionnez-la au centre de l'endroit que vous allez recouvrir.
ETAPE 4
Avant de chauffer votre gaine thermo, vérifiez quelle est la chaleur maximale recommandée. Tous les pistolets à chaleur ne peuvent pas être utilisés avec toutes les gaines. Une trop forte chaleur peut faire échouer l'isolation, bruler votre gaine thermo et autres.
ETAPE 5
Si vous voulez recouvrir une longue partie de câble avec votre gaine thermo chauffez votre gaine en commençant par un côté puis remontez petit à petit vers l'autre extrémité. Par ce mécanisme, vous évitez la rotation de la gaine ainsi que l'apparition de bulles d'air qui altéreraient l'isolation de votre câble ou connecteur.
ETAPE 6
Appliquez également la chaleur sur la longueur et autour de la gaine jusqu'à ce que la gaine thermo soit uniformément chauffée et couvre bien votre câble ou connecteur. Une fois terminé, laissez votre gaine durcir avant d'utiliser votre câble.
ETAPE 7
Evitez de trop chauffer votre gaine thermo car elle pourrait se fragiliser et/ou carboniser.