2.3 La fibre monomode
Vu le problème de la fibre multimode (dispersion modale),
une des solutions est de rétrécir le diamètre de la fibre
pour avoir un seul mode, d'où la naissance de la fibre monomode.
Le but recherché dans cette fibre est que le chemin
parcouru par le faisceau soit le plus direct possible. Pour cela, on
réduit fortement le diamètre du coeur qui est dans la plupart des
cas
environ 10ìm. Les rayons lumineux ont un parcours
rectiligne et dans la figure ci-dessous, le signal de sortie ressemble presque
au signal d'entrée.
Figure 2.05 : Signal d'entrée et sortie dans
une propagation par fibre monomode
Le fait que le coeur soit si fin va obliger le signal lumineux
à se propager en ligne droite.
Comme la trajectoire ne change pas, le temps de parcours du
rayon lumineux diminue et la vitesse de transmission augmente.
Dans ce cas :
o Le faisceau de lumière ne rencontre pas la gaine ;
o La déformation du signal dans ce type de fibre est
quasi inexistante ;
o La dispersion modale est quasi nulle.
Étant donné que les faisceaux lumineux ne se
dispersent pas, la bande passante est donc augmentée, plus de10 GHz*km.
[21]
Du fait de ces précieux avantages, la fibre monomode a
pris une ampleur considérable dans les transmissions sur des grandes
distances.
Le problème de la fibre monomode est le raccord entre
fibres, ou entre fibre et connecteur qui nécessite un alignement
parfait. De plus, le petit diamètre du coeur requiert une grande
puissance d'émission, donc des diodes laser qui sont relativement
onéreuses.
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2.3.1 Conditions de monomodalité d'une fibre
optique
2.3.1.1 Longueur d'onde critique ou de coupure
Il s'agit de la valeur de la longueur d'onde à partir
de laquelle la fibre n'est plus monomode.
La fibre reste toujours monomode si V< 2,404, où V
est la fréquence normalisée définie par la
formule (1.21).
On a donc :
< 2,404 (2.06)
Ce qui entraine :
(2.07)
>
La longueur d'onde critique est la limite de cette
équation et qui est définie par :
=
(2.08)
D'après cette condition sur la valeur de la
fréquence normalisée, pour vérifier la
monomodalité
d'une fibre, la longueur d'onde utilisée doit être
supérieure à longueur d'onde de coupure (en
dessous de cette valeur un deuxième mode apparaît
dans la fibre). C'est-à-dire pour > , la
fibre est dite monomode. [11]
Par exemple, soit une fibre dont a = 3
um, ON = 0,151 et = 1,3um.
La fibre a donc un rayon de coeur de 3 um, une ouverture
numérique de 0,151 et elle est prévue pour transmettre la
longueur d'onde 1,3 um. A partir de la formule (1.21), on obtient comme
fréquence normalisée V = 2,19.
Comme V est ici inférieur à 2,404 ; on conclut
donc que la fibre est monomode.
De plus, si on calcul la longueur d'onde critique on trouve =
1,184um qui est réellement inférieure à la longueur d'onde
= 1,3 um.
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