Il existe aussi une autre forme de dispersion qui perturbe la
propagation des signaux dans une fibre optique : la dispersion de polarisation
(ou PMD : Polarisation Mode Dispersion).
Ce phénomène de PMD représente une autre
cause de l'élargissement temporel d'une impulsion à la
traversée de la fibre par le changement de l'état de polarisation
du mode.
Les fibres optiques monomodes permettent en fait la
transmission de deux modes de propagation partant ensemble dont leur
polarisation est orthogonale. Lorsque la fibre présente une
symétrie circulaire, ces deux modes de polarisation se propagent avec la
même vitesse de groupe. En revanche, lorsque la symétrie
circulaire est brisée, les vitesses de groupe sont différentes :
la PMD représente alors la différence entre les temps de groupes
associés aux deux modes de polarisation orthogonaux et elle a la
propriété de provoquer la déformation temporelle du signal
transmis.
Lors de la fabrication de la fibre, celle-ci peut
présenter certains défauts tels qu'une ellipticité du
coeur ou alors des contraintes résiduelles. De plus, les fibres
déjà installées peuvent aussi subir des contraintes
mécaniques (courbures, microcourbures,...). Tous ces
phénomènes se manifestent pour induire ce qu'on appelle la
biréfringence dans la fibre optique.
Lorsque la fibre présente une biréfringence, on
observe une levée de dégénérescence des constantes
de propagation (3x ? (3y (on suppose ici une biréfringence
linéaire d'axe propre Ox et Oy). Les 2 modes se propagent alors à
des vitesses de groupe différentes ce qui entraîne
l'élargissement de l'impulsion.
Dans une fibre de longueur L avec une
biréfringence constante, l'élargissement de l'impulsion peut
être estimé à partir du retard temporel 4T entre
les deux composantes de polarisation pendant la propagation de l'impulsion,
appelé le retard différentiel de groupe (DGD : Differential
Group Delay) définit par la relation suivante.
4T = |L L | = L | | L4(3
(4.57)
où les indices x et y identifient les deux modes de
polarisation orthogonaux et 4(3 est liée à la
différence des vitesses de groupe
(vg,x et vg,y) le long des
deux axes principaux de polarisation. Cet effet de dispersion de polarisation
sur une impulsion du signal de sortie est représenté
graphiquement comme suit :
66
Figure 4.14 : Influence de la dispersion modale de
polarisation sur une impulsion optique
67
Pour les fibres longues, le DGD est proportionnel à la
racine carrée de la distance de propagation L :
?T = Dp VL (4.58)
On introduit alors le paramètre de dispersion de
polarisation Dp caractéristique de la fibre qui
s'exprime en (ps/Vkm) :
Dp = V (4.60)
Les valeurs typiques pour Dp sont de 0,01 à 10
(ps/Vkm). En raison de la dépendance en VL, l'élargissement de
l'impulsion induite par la PMD est relativement faible par rapport aux effets
de la GVD. Toutefois, la PMD devient un facteur limitant pour les
systèmes conçus pour fonctionner sur de très longues
distances à des débits élevés. [5] [9]
