Lumière et télécommunications
(1) IUT de Lannion département R&T (2) Laboratoire CNRS Foton
Monique Thual1, 2 ,
Professeur Université de Rennes 1
1
Année internationale de la lumière
L’Organisation internationale des Nations Unies (ONU) a proclamé « 2015, Année Internationale de la
Lumière et des Techniques utilisant la Lumière » Cet événement est célébré partout dans le monde
contexte 2
http://www.lumiere2015.fr/
LUMINEIZH
Donc aussi en Bretagne :
٥ Conférences, rencontres
٥ Outils pédagogiques, éditions ٥ Événements
٥ Forums
٥ Art et science
Nombreux partenaires
contexte 3
Brest
Lannion
St Brieuc St Malo
Rennes Lorient
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) Comment la lumière est-elle émise?
3) La lumière du laser
4) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
5) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 4
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) Comment la lumière est-elle émise?
3) La lumière du laser
4) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
5) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 5
La double nature de la lumière
Dr Jekyll &
Mr Hyde
Particule
Onde
٥ La lumière est une onde électromagnétique
Champ magnétique Champ
électrique
Direction de propagation
Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ?
٥ C’est un champ électrique et un champ magnétique qui vibrent. Elle se propage à la vitesse c = 300 000 km.s-1 dans le vide.
: longueur d’onde (m)
=c/
: fréquence (Hz)
Le spectre électromagnétique
Grandes ondes
Longueur d ’onde (m)
Ondes radio Micro-ondes Infrarouge
UV
Rayons gamma
Fréquences (Hz)
Visible
Le spectre de la lumière visible
Fréquences (Hz)
Longueur d ’onde (nm)
Lumière blanche
longueur d’onde
=c/
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) Comment la lumière est-elle émise?
3) La lumière du laser
4) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
5) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 10
Absorption
٥ Un photon cède son énergie à l’atome qui est porté à l’état excité
État fondamental + photon État excité
Emission spontanée
٥ L’atome se désexcite en émettant un photon dans une direction aléatoire
État excité État fondamental + photon
Emission de lumière
٥ Comment la lumière est elle émise par la matière?
13
Energie E du photon : E=E2-E1=h
h=6,626.10-34 J.s constante de Planck
=c/
La couleur de la lumière émise est donnée par la fréquence de l’onde
La lumière blanche
Lumière blanche
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) Comment la lumière est-elle émise?
3) La lumière du laser
4) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
5) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 15
Origine du laser
16٥ LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
٥ 1917 : Einstein énonce la théorie de l’émission stimulée
٥ 1960 : invention du premier laser par Maiman
٥ Un photon déclenche la désexcitation de l’atome et l’émission d’un deuxième photon identique
État excité+ photon État fondamental + 2 photons
L’émission stimulée
Amplificateur de photons
٥ Le rayonnement du laser est basé sur l’émission stimulée
Absorption Émission spontanée
L’émission stimulée
Émission stimulée
La lumière laser
Laser
Les photons sont tous identiques, la lumière est
cohérente.
Le laser est partout
٥ Médecine
٥ Environnement
٥ Télécommunications ٥ Défense
٥ Physique fondamentale ٥ Arts et spectacles
٥ Industrie
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) La lumière du laser
3) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
4) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 21
Télécommunications
f = 200 THz
= 1,55 µm
Laser détecteur
Fibre optique Laser
Fibre optique
La fibre est un guide de lumière
Dans l’air la lumière ne se propage qu’en ligne droite et peut rencontrer des obstacles
Pas dans la fibre !
La fibre optique
Gaine optique Verre d ’indice n2 Gaine de protection polymère
Cœur
Verre d ’indice n1
n
1> n
2Présentation d’une fibre
C. Kao Prix Nobel 2009
Principe de la propagation dans la fibre
Gaine n2 Cœur n1
Gaine n2
n1 > n2 Le principe de réflexion totale si n1 > n2
Câbles à fibres optiques sous marins dans le monde
26Fibre optique au départ de la France
٥ Deux câbles optiques transatlantiques (de plusieurs térabits/sec) traversent le département des côtes d’Armor:
FLAG Atlantic 1 (2001 Saint Brieuc, 4,8 Tbits/s) et Apollo (2003 Lannion 3,2 Tbits/s).
٥ A Penmarch : SEA ME WE (2000) et ACE (2011)
27
Fibre optique en Europe
28Fibre optique en France
29La fibre jusqu’à la maison : FTTH
٥ La fibre vient-elle jusque chez nous?
٥ Fiber To The Home : Fibre jusqu’à la maison
٥ FTTH à Lorient : travaux démarrés en 2013. Objectif : 100 % de couverture en 2018.
30
Multiplexage et télécommunication
٥ Peut-on transmettre plusieurs couleurs dans une même fibre?
٥ Intérêt : augmenter la capacité de transmission ٥ Multiplexage MUX démultiplexage DEMUX
31
Amplificateur optique
Amplificateur optique
Multiplexeur Démultiplexeur
émetteurs récepteurs
100 km
jusqu ’à 10 000 km fibre de transport
MUX DEMUX
Assemblage d’un répéteur sous-marin
Navire câblier
Pose du câble sous-marin
Transmission du son par la lumière !
Laser Récepteur
fibre
Multiplexage et télécommunications
36Laser vert Laser rouge
Fibre optique Filtre
dichroïque
Réseau de diffraction
Détecteur 1 Détecteur 2
Transmission du son sur deux couleurs
ordinateur
Hauts parleurs
Plusieurs couleurs pour communiquer
٥ Multiplexage en longueur d’onde :
٥ Filtres dichroïques :
٥ Rassemble (MUX) ou sépare (DMUX) deux couleurs
٥ Réseaux de diffraction :
٥ Rassemble ou sépare plusieurs couleurs
37
1) Qu’est-ce que la lumière?
2) Comment la lumière est-elle émise?
3) La lumière du laser
4) Comment la lumière permet-elle de communiquer?
5) Parcours de formation scientifique
Plan de la présentation 38
Parcours de formation scientifique
Bac scientifique
(Techno ou Géné)BTS DUT CPGE Licence
Ecole d’ingénieur Master Doctorat
(études rémunérées)
Bac Bac+3 Bac+2 Technicien supérieur Bac+5 Ingénieur Bac+8 Chercheur
DUT Réseau et télécommunications IUT Lannion
Diplôme Universitaire de Technologie R&T : diplôme national en 2 ans.
Domaines de formation et de métiers
٥ Internet et réseaux informatiques ٥ Applications web et smartphone ٥ Cybersécurité
٥ Wifi
٥ Objets communicants ٥ 4G
٥ Très haut débit
٥ Organisation :
٥ Contrôle continu
٥ Formation théorique et pratique, projets tutorés ٥ Suivi rapproché par tuteurs
٥ 10 semaines de stage en entreprise
٥ De nombreux débouchés
٥ 90% de poursuite d’étude : 50% en Bac+5, 30% en Licence professionnelle
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