1. De 1 000 dB/km à 0,2 dB/km : l'histoire d'un pari
Comme au cours 1, on exprime les pertes en décibels. Pour une fibre, on donne l'atténuation linéique α en dB/km. La perte totale d'une fibre de longueur L vaut simplement :
Avec dB/km, on perd 3 dB (la moitié de la puissance) en 15 km, et 20 dB (99 % de la puissance) en 100 km. Pour comparer : avec le verre de 1966, ces mêmes 20 dB étaient perdus en seulement 20 mètres !
D'où viennent les pertes ?
- L'absorption : le verre et ses impuretés (en particulier les traces d'eau, les ions OH) absorbent certaines longueurs d'onde et les transforment en chaleur.
- La diffusion (vue au chapitre 2) : de minuscules irrégularités du verre renvoient un peu de lumière dans toutes les directions. Elle diminue très vite quand la longueur d'onde augmente (elle varie comme 1/λ⁴) : c'est la principale raison pour laquelle on travaille dans l'infrarouge.
- Les courbures : si la fibre est trop pliée, l'angle d'incidence passe sous l'angle critique et la lumière s'échappe (chapitre 2). C'est l'ennemi des installateurs… et des bobines de drones.
Pourquoi une fibre trop pliée perd-elle de la lumière ?
- Parce que le verre se fissure à chaque pli
- Parce que la lumière ralentit dans les virages
- Parce que l'angle d'incidence sur la gaine devient inférieur à l'angle critique
2. Les trois fenêtres de transmission
L'atténuation dépend de la longueur d'onde. On utilise donc les zones où elle est faible : les fenêtres de transmission.
| Fenêtre | Atténuation typique | Usage |
|---|---|---|
| 850 nm | 2,5 à 3 dB/km (multimode) | fibres multimodes, courtes distances, émetteurs bon marché |
| 1310 nm | environ 0,35 dB/km | dispersion chromatique presque nulle dans les fibres standard |
| 1550 nm | environ 0,2 dB/km (record : 0,14 dB/km) | pertes minimales : longues distances, câbles sous-marins ; c'est aussi là que fonctionnent les amplificateurs optiques (chapitre 5) |
Quelle fenêtre choisir pour une liaison de très longue distance ?
- 850 nm
- 1550 nm
- La lumière visible (650 nm), pour voir le signal
3. Le bilan de puissance : la liaison va-t-elle fonctionner ?
C'est exactement la démarche du bilan de liaison du cours 1. On part de la puissance émise, on retranche toutes les pertes, et on vérifie que ce qui arrive reste au-dessus de ce que le récepteur sait détecter (sa sensibilité), avec une marge de sécurité pour le vieillissement, les réparations et les températures extrêmes.
et désignent les pertes totales des connecteurs et des soudures, en dB. Valeurs typiques : un connecteur fait perdre 0,3 à 0,5 dB, une soudure 0,05 à 0,1 dB.
On en déduit la longueur maximale de fibre :
Exemple corrigé
Émetteur : +3 dBm. Sensibilité du récepteur : −30 dBm. Marge : 3 dB. Deux connecteurs à 0,5 dB et dix soudures à 0,1 dB. Fibre à 0,2 dB/km.
Pertes fixes :
Budget disponible pour la fibre :
Longueur maximale :
Au-delà de 140 km, il faut régénérer ou amplifier le signal : c'est le rôle du répéteur. Pour une route de 500 km, il faut au moins , soit 4 tronçons, donc 3 répéteurs.
bilan de puissance et répéteurs
Simplification : chaque tronçon entre deux répéteurs a les mêmes connecteurs et soudures que ceux réglés ci-dessus.
Émetteur : 0 dBm. Sensibilité : −28 dBm. Marge : 3 dB. 2 connecteurs à 0,5 dB, 6 soudures à 0,1 dB. Fibre à 0,35 dB/km. Quelle est la longueur maximale de la liaison (en km) ?
4. Application : combien de répéteurs pour traverser l'Atlantique ?
Notre fil rouge, le câble sous-marin, fait environ 6 000 km. Aucune fibre ne peut transporter un signal sur une telle distance d'une seule traite. Le câble embarque donc des répéteurs immergés, posés au fond de l'océan, en pratique tous les 50 à 100 km environ.
Ces répéteurs ne sont plus des montages électroniques qui convertissent la lumière en signal électrique puis à nouveau en lumière. Ce sont des amplificateurs optiques qui renforcent directement la lumière, et nous verrons au chapitre 5 comment ils fonctionnent. Ils doivent être alimentés en électricité au fond de la mer : nous verrons comment au chapitre 7.
Un câble de 6 000 km a un répéteur tous les 75 km. Combien de répéteurs immergés compte-t-il ?
- Perte d'une fibre ; aujourd'hui environ 0,2 dB/km à 1550 nm.
- Causes des pertes : absorption, diffusion, courbures.
- Trois fenêtres : 850 nm (multimode, court), 1310 nm, 1550 nm (pertes minimales, longue distance).
- Bilan : (fibre, connecteurs, soudures), avec la condition sensibilité + marge.
- ; au-delà, il faut un répéteur.
Avant la suite, vérifiez que vous savez :
- Kao (1966), Corning (1970), premier trafic sur fibre : Wikipédia (en), Optical fiber, Fiber-optic communication (consulté le 10/10/2026).
- Atténuations typiques : Wikipedia 'Fiber-optic communication' (≈0,2 dB/km à 1550 nm, ≈0,3 dB/km en moyenne) ; valeurs connecteur/soudure : ordres de grandeur usuels des fiches constructeurs, à confirmer par l'enseignant (vérifié le 2026-10-09)
- Câbles sous-marins : technique : Wikipedia 'Submarine communications cable' (alimentation 3 à 15 kV continu, jusqu'à 24 paires, ≈25 mm au grand fond, plus de 100 km possibles entre répéteurs) (vérifié le 2026-10-09)