Les lignes de données à fibre optique utilisent un signal optique pour transmettre des informations. Grâce à un processus connu sous le nom de réflexion interne totale, une impulsion de lumière est maintenue dans la fibre optique. Au fur et à mesure que la lumière se déplace en zigzag le long de la ligne de fibre, elle s’atténue. L’atténuation est une diminution de la force de l’impulsion lumineuse qui atteint l’extrémité éloignée de la fibre. Un répéteur à fibre optique surmonte l’atténuation en rétablissant l’impulsion lumineuse à sa force d’origine avant de l’envoyer sur le tronçon suivant de la ligne du réseau.
Dans les réseaux de fibres optiques, de très fins filaments de fil de verre transmettent des impulsions lumineuses. Ces impulsions lumineuses sont dans les longueurs d’onde du proche infrarouge car cette longueur d’onde a le taux d’atténuation le plus faible. Au niveau des commutateurs de réseau, ces impulsions lumineuses entrantes sont traduites en un signal électronique binaire. Ce signal de données peut ensuite être transmis à des ordinateurs individuels.
En utilisant un répéteur à fibre optique tous les 28-43 miles (45-70 km), le signal de données peut être transmis sur de grandes distances. Certaines des plus longues lignes de fibre optique traversent l’océan Atlantique. Les répéteurs nécessitent de l’électricité, de sorte que les fils électriques conventionnels doivent toujours être mis à la disposition de chaque répéteur.
Les anciens signaux analogiques utilisaient des amplificateurs pour étendre la distance d’un signal. Les amplificateurs, cependant, avaient l’effet indésirable d’amplifier le bruit électrique ainsi que le signal d’origine. Les répéteurs à fibre optique, en revanche, suppriment le bruit qui est entré dans un signal. En effet, les signaux numériques peuvent être séparés électroniquement des bruits indésirables. Contrairement aux signaux analogiques, même un signal fibre faible et déformé peut être nettoyé et envoyé plus loin sur la ligne du réseau.
Lorsqu’un signal optique se déplace, il a une tendance naturelle à modifier sa forme. Ce phénomène est appelé dispersion, un changement de la vitesse de la lumière avec la longueur d’onde de la lumière. En d’autres termes, une impulsion lumineuse étroite s’élargit au fur et à mesure qu’elle se déplace. Un répéteur à fibre optique a la capacité de restaurer la forme naturelle de l’impulsion lumineuse. Après avoir été restitué par le répéteur, le signal est retransmis à la prochaine section de fibre optique.
La fibre optique présente de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes de transmission de données. Les fibres de verre ne conduisent pas l’électricité, elles ne sont donc pas affectées par les perturbations électromagnétiques ou les orages lumineux. De plus, la quantité d’informations qu’un seul fil de fibre optique peut transporter est supérieure à celle du fil de cuivre ou des liaisons sans fil. En théorie, une seule ligne à fibre optique peut transporter 50 milliards de conversations vocales sur un seul faisceau lumineux, bien que cette limite n’ait pas été atteinte dans la pratique.
Un répéteur à fibre optique n’a pas la capacité de distinguer des impulsions lumineuses de longueurs d’onde différentes. Cela limite la capacité d’un répéteur à retransmettre des informations optiques denses. Les informations lumineuses de plusieurs longueurs d’onde peuvent être transmises sur de plus longues distances grâce à l’utilisation d’amplificateurs à fibre dopée à l’erbium au lieu de répéteurs. Ces amplificateurs ont la capacité d’augmenter la force des longueurs d’onde individuelles de la lumière.