Même si cela peut paraître magique ou relève de la science-fiction, la technologie de la fibre optique est très scientifique et existe depuis plus d’un demi-siècle. Mais comment ça marche ? Comment le verre devient-il de la fibre optique ? Comment la lumière peut-elle se transmettre à travers un câble et atteindre sa destination ? (Indice : ce ne sont pas de la poussière de lutin et des elfes.)
En 1970, les ingénieurs du laboratoire de recherche de Corning Incorporation à Corning, dans l'État de New York, sont tombés sur une formule permettant de fabriquer des brins de verre capables de transmettre des impulsions de lumière contenant des données pouvant ensuite être lues par des ordinateurs. Jusqu’alors, les données ne pouvaient transiter que par des fils de cuivre. S'appuyant sur cette découverte, ils ont testé la transmission de données par fibre optique sur de plus longues distances, le tout avec une perte de signal minimale. Cette nouvelle fibre « à faibles pertes », comme on l'appelle désormais, a lancé la révolution technologique des données et des télécommunications qui se poursuit plus d'un demi-siècle plus tard. Mais comment est fabriquée cette fibre de verre ?
Les 3 C de la fibre
Pour comprendre pourquoi la fibre est fabriquée de cette façon, il est important de comprendre d’abord comment la lumière se déplace. Les ondes lumineuses se déplacent en ligne droite jusqu'à ce qu'elles frappent un objet qui les reflète, les réfracte ou les absorbe. La fibre optique est conçue pour minimiserréflexiontout en maximisantréfractionet éliminerabsorption. Le défi de la fibre optique était de maintenir le signal lumineux à l’intérieur de la fibre du début à la fin. Cette nécessité de conserver le signal à l'intérieur de la fibre a dicté les matériaux et le processus par lesquels le verre liquide devient un câble à fibre optique utilisable.
Il y a trois composants principaux dans chaque brin de fibre optique :noyau, revêtement,etrevêtement.
Les brins de fibres optiques sont constitués de ces couches, chacune remplissant une fonction différente dans la transmission de données via la lumière.
Contrairement à la croyance populaire, lecœur, où voyage la lumière, n’est pas creux. Au lieu de cela, il s’agit de verre de silice solide et ultra-pur – si pur que ses niveaux de contaminants sont mesurés en parties par milliard. Ce niveau de pureté est essentiel pour que le signal lumineux parcoure le brin de fibre sans dégrader la qualité de la lumière, ce qui dégraderait les données. Chaque fois que la lumière frappe un objet, elle perd un peu de force. La clé du succès dans la transmission du signal par fibre optique est de minimiser cette perte en utilisant du verre ultra-clair. Plus le verre est clair, meilleur est le signal lumineux d'un bout à l'autre.
Une deuxième couche de verre moins pure appeléebardageentoure toute la longueur du noyau de la fibre. Cette couche agit comme un réflecteur pour garder la lumière à l’intérieur du noyau lorsqu’elle se déplace vers sa destination. Sans le revêtement, la lumière s’échapperait du noyau et serait perdue. Cependant, grâce au revêtement, la lumière se déplace vers sa destination avec une perte de signal minimale, préservant ainsi l'intégrité des données du début à la fin.
Le revêtement empêche la lumière de s'échapper du noyau.
Le troisième et dernier composant est le caoutchouc finrevêtementqui protège la fibre des rayures et facilite l'organisation des fibres par les installateurs et les techniciens. Habituellement, le revêtement est codé par couleur pour faciliter la connexion et l’installation.
Examinons le processus étape par étape qui commence avec les produits chimiques bruts et les transforme en fibre finie.
Dépose et consolidation
La fabrication de fibres commence par la suspension d’une tige d’appât en céramique conçue pour attirer le dioxyde de silicium, une forme de silice très pure, à l’intérieur d’un récipient ultra-propre et climatisé. Le dioxyde de silicium adhère à la tige de céramique et forme un épais cylindre de verre appelé préforme. Le processus de consolidation élimine ensuite toute humidité de la préforme nouvellement créée dans un four à haute température et transforme le dioxyde de silicium brut en un verre lisse et non poreux avant de fritter/fondre les extrémités pour le façonner et le préparer pour le prochaine étape. Ce processus aboutit à l’ébauche de fibre optique qui deviendra le toron lors de la troisième étape.
Le tirage est l'endroit où le verre chaud devient suffisamment fin pour le transformer en noyau et revêtement de fibre optique.
Dessiner
La dernière étape de la création de la partie en verre du câble à fibre optique est le tirage, qui commence avec le flan nouvellement formé suspendu verticalement à l'intérieur d'un four ultra-chaud, chauffant le verre jusqu'au point de fusion. La pointe du flan chauffe, se ramollit et commence à descendre lentement, formant un très fin brin de verre en descendant, si fin qu'il se mesure en microns. Ce brin devient le noyau et le revêtement. Selon sa taille, chaque flan peut produire jusqu'à 5 kilomètres de fibre.
Revêtement
Une fois refroidie, la fibre de verre est enroulée sur de grandes bobines et expédiée vers une usine de finition où elle est déroulée et envoyée dans une machine qui applique une fine couche de caoutchouc à l'extérieur du fil. Le revêtement du toron n’ajoute pas de manière significative à la résistance globale. Le verre est assez solide à lui seul. Au lieu de cela, le revêtement empêche la fibre d'être rayée et permet aux installateurs de manipuler et de trouver plus facilement où les fibres se connectent, de la même manière que les fils de cuivre sont codés par couleur pour une organisation facile.
Câblage
Aussi résistants que soient les brins de fibre optique, nous les protégeons toujours avec une armure comme couche de protection supplémentaire contre les intempéries et autres conditions.
Même si les brins de fibres optiques individuels peuvent transporter à eux seuls une grande quantité de données, les fibres optiques sont généralement regroupées dans des câbles pour faciliter l'installation et les protéger des éléments. Souvent, les fibres individuelles sont liées en rubans colorés 12-, 24-, 48-, 72- et 96- brins qui sont ensuite logés à l'intérieur d'un caoutchouc ou d'un métal protecteur. conduit pour un déploiement dans un quartier.
Une fois qu'elles atteignent la maison ou l'entreprise, les fibres sont à nouveau séparées en brins individuels pour servir les clients. Cela permet à de nombreux clients d'obtenir le service à partir d'un seul faisceau de câbles dans le sol sans qu'aucun d'entre eux ne partage la bande passante avec ses voisins, car chaque foyer dispose de sa propre fibre dédiée.
Sauf dommage provenant d’une source extérieure, le câble à fibre optique devrait durer pendant des générations d’utilisateurs Internet, avec une bande passante et une vitesse pratiquement illimitées.