Lyce dAltitude 05100 Brianon Projet Horloges dAltitude La

Lycée d’Altitude 05100 Briançon Projet « Horloges d’Altitude » La fibre optique avec David Amblard 2° SI F

AMBLARD David La fibre optique 2 nd 4 SI 2012 -2013 I Son histoire II Son fonctionnement III Sa fabrication IV Son utilité Lycée d’Altitude de Briançon 05100 Briançon France 2

Son histoire • La création en 1790 du télégraphe optique par Claude Chappe lança réellement « la fibre optique » . Cet édifice avait un principe très simple, les bras situés en hauteur servaient à transmettre un message selon un code bien précis, et une autre personne au loin les observait à la longue-vue et les décryptait. 3

John Tyndall • En 1840, les deux physiciens Daniel Collondo et Jacques Badinet découvrent que la lumière peut être guidée dans un matériau à haut degré de réflexion. • En 1854, John Tyndall montre que la lumière peut se propager au travers d’un tube d’eau, grâce à de multiples réflexions internes. 4

• En 1880, Alexander Graham Bell inventa le « photophone » , un système de réseau téléphonique optique. Il avait compris que la lumière du soleil pouvait transporter le son jusqu'à plusieurs dizaines de mètres. On avait donc un microphone pour amplifier la voix, qui faisait vibrer un miroir. La voix venait se réfléchir sur un second miroir et celui-ci restituait le message grâce à un cristal de sélénium. Mais cela ne pouvait aller plus loin que 200 mètres, et, en cas de mauvais temps, la transmission était impossible. Le photophone 5²

• En 1926, Hansell breveta un dispositif pour transmettre des images et des fax grâce à des fibres en verre ou en plastique. • En 1956, Curtiss fabriqua les premiers faisceaux de fibres de verre capables de conduire la lumière. • En 1970, les scientifiques de Corning Glass Works développèrent la première fibre optique monomode, qui peut servir aux réseaux de communication. Une fibre optique monomode 6

• En 1973, les laboratoires Bell développèrent le processus de déposition en phase vapeur modifiée, qui est toujours utilisé pour la fabrication de fibre optique. • Vers le milieu des années 1970, les compagnies de téléphone installent de la fibre optique sur leurs infrastructures. • En 1991, Desurvire et Payne démontrèrent l’amplification optique, permettant la création de l’internet haut-débit. Logos de compagnies de téléphone 7

Le FLAG • A la suite de cette découverte furent mis en place les premiers câbles en fibre optique sousmarins, tels que le TPC-5 CN dans l’Océan Pacifique, en 1996, ou le FLAG, le plus long câble réseau du monde, en 1997. 8

Son fonctionnement • La fibre optique est composée de trois parties : - le cœur, - la gaine, - la protection C’est à l’intérieur du cœur que seront transmises les informations. La fibre optique vue de face 9

Pour comprendre le fonctionnement, un petit rappel s’impose : • Lorsqu’un rayon lumineux passe d’un milieu transparent 1 (ex : l’air) à un autre milieu transparent 2 (ex : l’eau) , il va être : - réfléchi avec i 1 = i 1’, - réfracté en traversant le milieu 2. • S’il n’y a pas de rayon réfracté, on parle alors de réflexion totale. C’est la cas de la fibre optique. La réfraction de la lumière 10

• Un rayon lumineux est introduit à une extrémité de la fibre optique, avec un angle adapté, afin d’obtenir une réflexion totale. • La lumière se propage en gardant le même angle de réflexion et arrive au bout sans subir de perte. • C’est ainsi que la fibre optique peut transmettre des quantités importantes d’informations à travers le monde entier. Principe de fonctionnement de la fibre optique 11

Les fibres multimodes • Elles possèdent un cœur de diamètre important (entre 50 et 200 µm), et un verre optique de moins bonne qualité. Leur principal défaut est une mauvaise direction du rayon lumineux. Ce furent les premiers modèles fabriqués. Elles ne peuvent être utilisés que sur une centaine de mètres. Aujourd’hui, elles servent de décoration. Une fibre multimode 12

Les fibres monomodes • Elles correspondent au « top » . En effet, le cœur est très fin : environ 10 µm. Ainsi les rayons lumineux ne suivent pratiquement qu’un seul chemin en ligne droite. Elles servent principalement pour des sites longues distances. Une fibre monomode 13

Sa fabrication • Le verre optique, qui remplace le cuivre des câbles classiques, est composé de silice ultra-pure. La silice est un élément chimique provenant de nombreuses roches, telles que le silex ou le quartz. On peut la retrouver sous forme de grains, ou une fois transformée, cristallisée ou fondue. Silice sous forme de poudre 14

• La fabrication de la fibre optique passe par la fabrication d’une préforme cylindrique en barreau de silice. • Le centre est fait de silice très pure alors que la gaine est faite de silice de moindre qualité. En effet, les 2 silices ont des indices de réfraction différents avec un indice plus faible pour la gaine. Pour créer un écart on rajoute des « dopants » tel que le phosphore ou le fluor. Le tout est chauffé à l’aide d’une torche alimentée à l’oxygène et l’hydrogène pour obtenir un verre transparent. Fabrication de la préforme 15

• On vient ensuite étirer le barreau. A partir d’un barreau de 1 m et d’un diamètre de 10 cm on obtient une fibre d’environ 150 km de long. • Pour l’étirer, on chauffe le barreau entre 1900 et 2200°C. Une machine va tirer la préforme et l’enroule ensuite autour d’une bobine. • Dernière étape, les fibres sont recouvertes d’un revêtement de protection dans le but d’être empaquetées dans le futur dans des gaines isolantes. Mise en bobine de la fibre 16

Son utilité • La fibre optique peut intervenir dans différents domaines : - l’audiovisuel, pour les réseaux câblés de télévision, - la médecine, avec l’endoscopie, qui sert à éclairer l’intérieur du corps de l’individu et transmettre les images au médecin, - la décoration de piscines ou encore de bassins, - la signalisation routière ( ronds-points, etc. ) - l’internet… Un endoscope avec fibre optique Une piscine avec fibre optique 17

L’internet… • Actuellement en France, l’essentiel des accès à Internet est basé sur l’ADSL, par fils de cuivres téléphoniques. • La bande passante de ces fils en cuivre est de 1, 1 MHz. Au plus elle est élevée, au plus le débit augmente. Le débit, en kb/s, correspond à la quantité d’information transmise. La fibre optique est peu répandue en France Or plus le débit est élevé, plus le nombre d’informations transmises est élevé. • La fibre optique a une bande passante supérieure à 100 GHz permettant d’augmenter considérablement le débit. 18

FIN • Merci de votre attention. . . • Merci également aux nombreux sites internet ayant permis la réalisation de cet exposé dont : http: //informafun. free. fr/internet. htm http: //cableorganizer. fr/ 19

Dans l’ancien réfectoire des moines de San Salvador : Silentium ! F

Supports d’exposés des secondes 4 sur la technologie des fibres optiques F

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