2.4. TYPES DE FIBRE OPTIQUE
Les fibres optiques sont classées en deux
catégories selon le diamètre de leur coeur et la longueur d'onde
utilisée.
Nous citons :
- Les fibres monomode ; - Les fibres multi-mode.
2.4.1. FIBRES MONOMODES (figure 2.2)
On préfère utiliser des fibres monomodes (dites SMF
: Single Mode Fiber), pour de plus longues distances ou encore pour de
plus hauts débits qui sont technologiquement plus avancées et
plus fines.
Leur coeur très fin n'admet qu'un mode de propagation, le
plus direct possible c'est-à-dire dans l'axe de la fibre.
Les pertes sont donc minimes (moins de réflexion sur
l'interface coeur/gaine) que cela soit pour de très hauts débits
et de très longues distances.
Les fibres monomodes sont de ce fait adaptées pour les
lignes intercontinentales (câbles sous-marin), une fibre monomode n'a pas
de dispersion intermodale.
22
Ces fibres monomodes sont caractérisées
seulement des quelques micromètres par un diamètre de coeur
(figure 2.2) (le coeur monomode est de 10 um pour le haut débit)
(30).
Figure 2.2 : diamètre de coeur de la fibre monomode
2.4.2. FIBRES MULTI-MODES
Les fibres multi-modes (dites MMF, pour Multi Mode Fiber), ont
été les premières sur le marché.
Elles ont pour caractéristique de transporter plusieurs
modes (trajets lumineux).
Du fait de la dispersion modale, on constate un étalement
temporel du signal proportionnel à la longueur de la fibre.
En conséquence, elles sont utilisées uniquement
pour des bas débits ou de courtes distances.
La dispersion modale peut cependant être minimisée
(à une longueur d'onde donnée) en réalisant un gradient
d'indice dans le coeur de la fibre.
Dans cette catégorie de fibre optique, nous avons :
- Les fibres optiques à saut d'indice - Les fibres
à gradient d'indice
a. FIBRE A SAUT D'INDICE
Les fibres optiques les plus simples consistent en un cylindre
d'indice de
réfraction , entouré d'une gaine d'indice (figure
2.3).
Une telle fibre s'appelle fibre à saut d'indice, elle est
souvent entourée d'un revêtement supplémentaire,
généralement en plastique, qui offre une protection
mécanique et chimique.
30 BISSIERES, Ch., Op.cit., P.6
23
Figure 2.3 : fibre optique à saut
d'indice
Comme dans le cas du guide d'ondes plan, le rayonnement
électromagnétique se propage le long de l'axe de la fibre dans
une série de modes.
Les équations qui décrivent ces modes sont
nettement plus compliquées que dans le cas du guide plan.
Nous ne les développons pas ici, mais nous nous
contentons d'adapter les concepts étudiés dans le cas du guide
d'ondes plan.
Dans le cas de ce dernier, le confinement se fait dans
une seule direction (Oy), ce qui entraîne les modes
caractérisés par un indice unique m.
Dans une fibre cylindrique à saut d'indice, le
confinement se fait dans deux directions (Ox et Oy).
Les modes sont alors caractérisés par deux
indices, l et m.
Comme dans le cas du guide d'ondes plan, on
définit la fréquence normalisée dans la fibre optique
à saut d'indice qui est donnée par la relation suivante
:
2~[a / 2 2
V n1 -- n2
(14)
Avec :
et n2: d'indice de
réfraction, où "a" est le rayon du coeur de la fibre.
La fibre ne propage qu'un seul mode si seulement V
< 2,405.
Si V » 1, le nombre de modes est
donné par la relation ci-après :
(15)
Le fait que le nombre de modes est proportionnel
à V2 plutôt qu'à V est
une conséquence dont chacun des indices l et m peut prendre un nombre de
valeurs proportionnelle à V, ce qui donne un nombre de
combinaisons proportionnelle à V2 qui est
donné par le tableau 3 ci-dessous :
24
Tableau 3 : la fréquence, condition monomode et nombre
de modes
En général, le nombre de modes dans les fibres
multi-mode est très grand. On peut alors considérer que les
directions de propagation sont distribuées de manière continue
dans le coeur de la fibre.
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