Généralités

La transmission des informations par les ondes électromagnétiques est l'une des principales caractéristiques des systèmes de télécommunications. La lumière infrarouge et la lumière visible utilisée en transmission optique sont également des ondes électromagnétiques. Fondamentalement, il n'y a pas de différence entre la lumière, les ondes radio, les rayons X et les rayons gamma, leurs propriétés respectives dépendent de leurs différentes fréquences (longueurs d'onde).
L'onde électromagnétique la plus simple est une onde plane, polarisée de façon linéaire dans un milieu homogène et isotope. Dans un système orthogonal d'axe x, y et z, une onde électromagnétique plane se propage dans la direction de l'axe z (sens positif). Les vecteurs champ magnétique H et champ électrique E perpendiculaires l'un par rapport à l'autre et perpendiculaire à la direction de propagation z sont indépendants des axes x et y.

En télécommunication, l'onde électromagnétique est utilisée comme pour véhiculer les informations par propagation. Cette propagation peut se faire de manière guidée fibre optique, câble, ou non guidée (espace libre).
Dans le cas de la transmission par fibre optique le guidage de l'onde électromagnétique de très haute fréquence est assuré par des fibres de verre. La gamme de fréquence utilisée pour les systèmes de communications à fibre de verre n'étend d'environ 2x10¹⁴Hz à 4x10¹⁴Hz. Ce qui correspond à la gamme de longueur de 750 à 1500nm, et une largeur de bande de 2x10¹⁴Hz.

Principe de la transmission optique

La transmission sur une liaison en fibre optique comprend trois étapes:

Les composants d'émission

Leur fonction consiste à transformer les signaux électriques en signaux optiques. Ils sont constitués de semi-conducteurs ayant fait leur preuve dans l'émission des photos sous l'excitation d'un courant électrique.
Comme source lumineuse utilisée dans la transmission optique des diodes électroluminescentes (LED) et les diodes laser (light amplification by stimuled emission of radiation)
Les diodes électroluminescentes sont plus simples et plus économiques que les diodes laser, mais ces derniers sont plus performantes, les laser génèrent des signaux de 1 à 10mW contre 0,5 à 1mW pour les LED d'après l'illustration du tableau ci-dessous.

Diode électroluminescente LED

C'est une jonction de semi-conducteurs qui émet une radiation lumineuse par émission spontanée. Cette émission spontanée est issue de l'inversion de polarisation créé par l'injection de porteur minoritaire dans une région en direct.
La quantité de la conversion du courant électrique en lumière est décrite par le rendement quantique qui désigne le rapport entre le nombre de photon émis par unité de temps et le nombre de charges transportées à travers la jonction PN de la diode semi-conductrice. Pour AsGa (composant des LED) n_q appartient à [0,5; 1%].
La longueur d'onde de la lumière dégagée est un autre paramètre important.

La diode laser (DL)

La DL est une autre source lumineuse, elle utilise l'émission stimulée. LASER est l'abréviation de Light Amplitude by Stimulated Emission of Radiation (amplification de la lumière par une émission de rayonnement). Comme la LED, la DL émet une puissance lumineuse qui est fonction du courant reçu. Toutefois, une technologie de fabrication fondamentale différente lui confère des spécificités particulièrement.
La diode laser fournit une radiation de grande puissance et dans une bande spectrale petite, défavorisant la dispersion chromatique à l'entrée de la fibre (perte de couplage plus faible). Il en résulte une plus grande puissance caractéristique des DL.
Une DL présente donc:

Les composants de réception : les détecteurs optiques

Les détecteurs optiques ou photo détecteurs sont des composantes qui fournissent au circuit extérieur un courant électrique proportionnel à la puissance du signal optique incident. Cette conversion est assurée par les semi-conducteurs suivants:

La caractéristique essentielle des photodiodes est leur sensibilité qui est par définition le courant fournit pour une puissance incidente de 1 watt. Actuellement deux photodiodes à avalanche.

La photodiode PIN

Dans les semi-conducteurs à faible cœfficient d'absorption, on augmente la zone d'absorption pour le rayonnement en intercalant une couche semi-conductrice non dopée (zone i, intrinsèque) entre les couches semi-conductrices p et n. On par le d'une diode PIN.

Qualité de la diode PIN:

La photodiode à avalanche (PDA)

Si les porteurs accélèrent dans le champ électrique, atteignent des vitesses tellement grandes que des porteurs supplémentaires sont créée par collision (ionisation par choc), alors on obtient un courant photoélectrique particulièrement élevé. Ce phénomène est appelé claquage par avalanche et la photodiode est dénommée photodiode à avalanche (PDA).
Qualités: