La fibre optique, avenir du très haut débit ?

Ce troisième exercice du bac S 2013 au Liban vaut 5 points et se traite en 50 minutes environ. Il concerne les candidats qui n'ont pas suivi l'enseignement de spécialité. L'essentiel des points repose sur une synthèse de documents, complétée par deux exploitations numériques : la lecture d'une courbe d'atténuation et un calcul sur les décibels. C'est un exercice où la méthode de rédaction pèse autant que les calculs.

Partie 1 : la synthèse argumentée

La problématique demande si la fibre optique est synonyme d'avenir incontournable pour la transmission d'informations, en 20 lignes au maximum. Le plus sûr est de suivre l'ordre imposé par l'énoncé. On présente d'abord les trois supports possibles : câble électrique en cuivre, fibre optique, et transmission hertzienne par l'air ou le vide. On explique ensuite le principe de la fibre : un cœur d'indice n₁ entouré d'une gaine d'indice n₂ inférieur, et un angle d'incidence supérieur à l'angle limite défini par sin θ₂ = n₂/n₁. La lumière subit alors des réflexions totales successives et reste guidée dans le cœur.

Viennent les points forts, documents à l'appui : insensibilité aux ondes électromagnétiques extérieures, atténuation de 0,2 dB/km contre 10 dB/km pour le cuivre, grande largeur de bande. Les points faibles tiennent au réseau à construire : 1,8 milliard d'euros pour la seule Bretagne et un chantier jusqu'en 2030. La conclusion doit répondre nettement : la fibre est le support le plus performant, mais son coût et la durée du déploiement laissent une place au cuivre et aux liaisons hertziennes. Le piège serait de recopier le tableau comparatif sans expliquer le fonctionnement de la fibre.

Partie 2.1 : quel domaine du spectre ?

La courbe d'atténuation linéique de la silice passe par un minimum vers λ ≈ 1,55 µm. Le document du spectre électromagnétique étant gradué en mètres, il faut convertir : 1,55 × 10^-6 m se situe entre 10^-6 et 10^-4 m, dans le domaine de l'infrarouge. Ne retenez pas le pic vers 1,4 µm, qui est un maximum local d'atténuation, et méfiez-vous de l'axe vertical logarithmique.

Partie 2.2 : atténuation et amplificateurs

Le signal est réamplifié lorsque la puissance de sortie tombe à 1 % de la puissance d'entrée. Le rapport P_e/P_s vaut donc 100, et α × L = 10 log(100) = 20 dB. Inverser le rapport conduirait à −20 dB : la puissance d'entrée se place au numérateur. La distance entre deux amplificateurs vaut L = 20/α : 100 km pour la fibre, 2 km pour le cuivre. Sur les 900 km de la liaison Rennes-Strasbourg, il faut 9 amplificateurs avec la fibre contre 450 avec le câble, soit 50 fois moins. Compter 8 et 449 amplificateurs en cours de ligne est également accepté si on le justifie.

Conseils pour réussir

Dans une synthèse, citez le numéro du document à chaque argument et terminez par une phrase qui tranche la question posée. Dans les calculs, gardez les longueurs en kilomètres puisque l'atténuation est donnée en dB/km, et rappelez que « conclure » exige une comparaison chiffrée entre les deux supports.