2.3.1.2 Profil d'indice d'une fibre monomode
Le profil d'indice est représenté par la courbe
n(r) dans la figure 2.06 sur la page suivante.
Les fibres monomodes ont un profil à saut d'indice, avec
un coeur beaucoup plus étroit que pour
les fibres multimodes.
Comme pour la fibre multimode à saut d'indice, l'indice
du coeur est homogène.
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Figure 2.06 : Profil d'indice d'une fibre monomode
2.3.2 Diamètre de mode d'une fibre monomode
2.3.2.1 Définition du diamètre de
mode
Il se peut que la largeur du rayon lumineux touche la gaine
lorsque le diamètre du coeur est très étroit ou lorsque la
fibre n'est plus en position rectiligne.
En raison de la diffraction de l'onde dans une fibre
monomode, une partie transverse du champ modal optique s'élargi
jusqu'à l'intérieur de la gaine. C'est pourquoi, on
définit un nouveau diamètre de mode, plus large que le
diamètre du coeur, qui caractérise la largeur réelle du
faisceau lumineux.
En monomode, la lumière est généralement
guidée par le coeur, mais, une certaine partie de la puissance est
transmise dans la gaine. La répartition de cette puissance lumineuse est
à peu près « gaussienne », c'est-à-dire en forme
de cloche.
L'intensité du mode fondamental varie en fonction du
rayon transverse de la fibre dont le point culminant correspond à
l'origine au centre du coeur.
Le diamètre du mode est défini par 2w0 sur
lequel w0 représente la demi-largeur du mode. [12][23]
2.3.2.2 Valeur du diamètre de mode
En général, le diamètre de mode
fondamental d'une fibre optique monomode peut être assimilé
à une distribution gaussienne. La figure suivante présente la
distribution réelle (mesurée expérimentalement) du mode
fondamental et son approximation gaussienne.
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Figure 2.07 : Distribution d'intensité de mode
fondamental (ligne continue) et son approximation par une forme gaussienne
(ligne discontinue).
Où r est la distance par rapport à l'axe central
de la fibre.
Il est à noter que l'intensité lumineuse aux
alentours de cet axe est très importante vis-à-vis de celui plus
près de la gaine. C'est pour cette raison que les faisceaux lumineux
sont supposés toujours placés au centre du coeur.
Il existe une expression analytique empirique qui permet de
déterminer en fonction de la
fréquence normalisée V et
rayon du coeur a pour une fibre standard à saut d'indice qui est aussi
valable pour une fibre monomode. Il s'agit de la formule de Marcuse
définit par [9]:
(2.09)
Avec a : rayon du coeur de la fibre V : Fréquence
normalisée Par exemple :
o Pour V = 2,404 (à la limite du monomode) on obtient. w0
= 1,11a ;
o Pour V = 2, on obtient w0 = 1,26a ;
o Pour V = 1,5, on a : w0 = 1,78a ;
o Pour V = 1, on obtient : w0 = 5,15a. On remarque qu'ici, le
rayon du mode pour cette valeur de V=1 s'étend de plus en plus dans la
gaine.
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Pour la fibre monomode, le diamètre de la gaine mesure
souvent entre 100 et 150um.
Le diamètre de mode est une caractéristique des
fibres monomodes. Il augmente très rapidement avec la longueur d'onde,
ce qui rend la transmission de plus en plus sensible aux
déformations.
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