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4.3.4 Dispersion modale
L'information se propage dans la fibre sous forme d'impulsion
lumineuse. Cette dernière subit un phénomène de dispersion
qui se traduit par un étalement temporel plus ou moins important selon
la structure d'une fibre.
Les rayons lumineux s'écartent et une impulsion de
courte durée à l'entrée de la fibre s'élargit et
s'atténue lors de la propagation dans la fibre optique : c'est la
dispersion de la lumière.
Cette dispersion se manifeste sous diverses manières
en fonction du type de la fibre optique dont on parle de dispersion modale ou
intermodale pour les fibres multimodes. [9]
Les fibres multimodes permettent à la lumière
de se propager selon plusieurs modes. Chaque mode parcourt un chemin
différent dans la fibre optique. Les ordres faibles se propagent
près du centre du coeur alors que les ordres élevés
s'approchent de la gaine. Les trajets extrêmes constituent les chemins
les plus longs à la propagation que les trajets situés sur l'axe
optique. Ainsi des impulsions initiales transmises dans la fibre, transitant
par plusieurs modes, ressort à des instants différents de la
fibre selon les modes qui l'ont transportée. L'impulsion est
élargie en sortie de fibre : il s'agit de la « dispersion modale
».
La longueur de la liaison et l'ouverture numérique
influent sur la distorsion de l'impulsion lumineuse. En effet, plus grande est
la distance que parcourent les rayons lumineux, plus grands sont les retards
engendrés ; donc plus grande est la distorsion. De même, pour
l'ouverture numérique, plus elle est grande, nombreux sont les rayons
dans la fibre, engendrant ainsi une dispersion modale plus importante.
La dispersion intermodale n'est présente que dans les
fibres multimodes car il s'agit d'une dispersion liée à la
multitude des chemins parcourus par les rayons lumineux.
4.3.4.1 Cas d'une fibre à saut d'indice
Les rayons lumineux traversant la fibre optique multimode est
décomposé en plusieurs rayons qui présentent des angles
d'incidences différents, ce qui procure pour chaque rayon une distance
de parcours différent.
Pour la fibre à saut d'indice, le mode arrivant en
premier à la sortie de la fibre est celui qui traverse longitudinalement
le coeur (angle d'incidence 0°). Le mode qui arrive en dernier est celui
dont l'angle d'incidence est l'angle d'injection critique.
Le délai modal est caractérisé par la
différence de durée maximale et minimale ?? de la transmission de
la puissance lumineuse. Il est mesuré à la mi-hauteur de
l'impulsion de sortie de la fibre. [23]
59
Pour une fibre à saut d'indice, l'expression de la
dispersion modale en ps/km est donnée par :
Dmod = (4.22)
Avec ON : ouverture numérique ;
n1 : indice du coeur ;
c : vitesse de la lumière dans le vide [m/s].
Le calcul du délai modal dépend de l'indice du
coeur et de la gaine ainsi que du diamètre du coeur. Soit deux rayons
lumineux qui se propagent dans la fibre à saut d'indice dont l'un
parcourt le chemin le plus long et l'autre celui le plus court illustré
par la figure ci-dessous.
Figure 4.11 : Parcours du rayon lumineux axial et
réfléchi dans une
fibre à saut
d'indice
D'après la figure précédente, on a :
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d =
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(4.23)
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=
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d =
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(4.24)
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=
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(4.25)
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=
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(4.26)
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Alors l'écart du temps est :
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=
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=
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(4.27)
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(
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