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étude des atténuations dans une transmission par fibre optique.


par Isidor RABESALAMA
Athénée Saint Joseph Antsirabe - Master II en informatique 2016
  

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2.2.2 La fibre multimode à gradient d'indice

La fibre à gradient d'indice est la plus courante. Elle connaît plusieurs améliorations par rapport à la fibre à saut d'indice.

Le but, pour ce profil d'indice est de rendre la vitesse de propagation des différents rayons plus proche, c'est-a-dire de minimiser l'étalement du signal en rendant plus lents les rayons qui sont proches de l'axe de la fibre et rapides ceux qui s'en éloignent.

Dans cette catégorie le coeur n'est plus homogène : la valeur de l'indice décroît légèrement depuis l'axe du coeur jusqu'à l'interface coeur-gaine. Alors, les chemins optiques empruntés par les rayons lumineux prennent une allure sinusoïdale.

L'avantage essentiel de ce type de fibre est la minimisation de la dispersion du temps de propagation entre les rayons. [7]

2.2.2.1 Profil d'indice

Le profil d'indice est représenté mathématiquement comme suit. Dans le coeur : 0 < r < a

J i-2L(r/a)" (2.02)

Dans la gaine : r > a

(2.03)

Avec :

r : distance à l'axe ;

a : rayon du coeur ;

a : exposant du profil d'indice (souvent 1 à 2)

L : différence relative d'indice (diminution relative de l'indice entre l'axe et la gaine)

Exemple du profil d'indice :

o Pour a = 2, le profil est parabolique.

o Pour a = 1, le profil devient triangulaire.

o Pour a -00, on est ramené au cas d'une fibre à saut d'indice.

21

Figure 2.03 : Exemples du profil d'indice d'une fibre à gradient d'indice

2.2.2.2 Ouverture numérique

Pour une fibre à saut d'indice l'ouverture numérique est égale à . ni2 -- n22 (formule 1.19). Pour une fibre à gradient d'indice, en raison de la variation de l'indice du coeur, on définit une ouverture numérique locale :

ON = . n(r)2--n22 (2.04)

oca

Où n(r) : indice à la distance r de l'axe du coeur. On remarque que :

o L'ouverture numérique est maximale pour r = 0. On a alors n(r) = nl

o Elle est minimale (et même nulle) pour r = a .On a alors n(r) = n2

Plus l'ouverture numérique est grande, plus l'angle d'acceptance est grand, et plus la puissance véhiculée est importante. Ainsi, une fibre à saut d'indice transporte plus de puissance lumineuse que celle à gradient d'indice. [3]

2.2.2.3 Caractéristiques

Contrairement aux fibres à saut d'indice, le coeur, n'est pas homogène.

Il est constitué de plusieurs couches de verre ayant chacune un indice de réfraction légèrement différent de la couche contigüe.

Alors le rayon lumineux n'est pas brusquement réfléchi lorsqu'il rencontre la gaine, mais sa trajectoire est déviée progressivement à chaque fois qu'il traverse une nouvelle couche.

Le guidage est cette fois dû à l'effet du gradient d'indice. La gaine optique n'intervient pas directement mais elle élimine les rayons trop inclinés.

Pour ce type de fibre, le diamètre du coeur mesure entre 50 et 100 um et celui de la gaine se situe entre 125 et 140 um. La fibre multimode à gradient d'indice est caractérisée par la variation linéaire de l'indice n1 du coeur de la fibre optique en fonction de la distance r à l'axe suivant la formule (2.02).

22

La trajectoire du rayon lumineux dans une fibre à gradient d'indice est incurvée et la vitesse des rayonnements étant de plus en plus faible quand il se rapproche du centre du coeur. Ceci est dû à la non homogénéité de l'indice de réfraction du coeur. Cet indice est très élevé au centre du coeur et diminue jusqu'à la gaine optique grâce aux différentes couches de verre.

L'avantage avec ce type de fibre est la minimisation de la dispersion du temps de propagation entre les rayons, sans utiliser pour cela l'ouverture numérique trop faible ainsi qu'un étalement du spectre moins important étant donné que les faisceaux lumineux arrivent presque à un même moment lorsqu'ils passent par l'axe du coeur.

La bande passante est de l'ordre de 500Mbits/s. Cette capacité est plus élevée que celle pour une fibre à saut d'indice car le temps d'arrivée de chaque rayon se rapproche.

Pour une fibre à gradient d'indice fabriquée en silice dopée qui possède un coeur de diamètre 50 à 62,5 ìm, la bande passante est entre 100 et 1000MHz*km et l'affaiblissement à une longueur d'onde de 1550 nm est inférieur à 2dB/km. [2] [23]

Elle peut être utilisée pour une liaison à grande distance.

Ces améliorations apportées à cette fibre ont permet de réduire l'atténuation de l'information par rapport à la fibre à saut d'indice, ce qui fonctionne parfaitement car l'impulsion du signal de sortie représente plus de la moitié du signal d'entrée comme le montre la figure suivante.

Figure 2.04 : Impulsion d'entrée et sortie des rayons lumineux et leurs trajets

Nous pouvons remarquer que les résultats sont nettement améliorés par rapport à ceux procurés par la fibre à saut d'indice.

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