Technologie de l`optique guidée

MASTER PRO 2 EN TELECOMMUNICATIONS
TECHNOLOGIE DE L’OPTIQUE GUIDEE
Leçon 1 :PRINCIPE,PROPRIETESETTECHNOLOGIES
DELAFIBREOPTIQUE
Equipe des concepteurs :
- Martin KOM
- Jean EYEBE FOUDA
- Guillaume KOM
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commerciale, Partage des conditions initiales à l'identique)..
REPUBLIQUE DU CAMEROUN
Paix - Travail – Patrie
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UNIVERSITE DE YAOUNDE I
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ECOLE NATIONALE SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE
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REPUBLIC OF CAMEROUN
Peace - Work – Fatherland
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UNIVERSITY OF YAOUNDE I
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NATIONAL ADVANCED SCHOOL
OF ENGENEERING
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Séquence 1 3ième partie
1.3. Technologies des fibres optiques
1.3 1. Les différents types de fibres optiques et leurs caractéristiques
Le tableau 1.2 montre différents types de fibres optiques. On peut les classer en gros, en deux
catégories : les fibres monomodes et les fibres multimodes. Les fibres multimodes peuvent à
leur tour, être divisées en fibres à saut d’indice, dans lesquelles l’indice de réfraction change
d’une façon discontinue à l’interface cœur/gaine, et les fibres à gradient d’indice dans
lesquelles l’indice change de façon continue dans la direction radiale. Certaines fibres
emploient largement la silice et ont par conséquent une température de ramollissement élevée
(1900°C), tandis que d’autres sont composées de verres multicomposants que l’on peut
travailler à température plus basses (800 à 1200°C).
Une fibre monomode peut présenter une très grande bande passante, mais elle n’est pas
supérieure en tous points aux autres fibres. Les raccordements, par exemple, sont plus
difficiles car le rayon du cœur n’est que de quelques micromètres.
La fibre multimode à saut d’indice a un cœur de grand rayon, entre quelques dizaines et une
centaine de micromètres de sorte que sa manipulation soit relativement facile. Mais sa bande
passante est faible, seulement quelques dizaines de mégahertz sur un km. La fibre multimode
à gradient d’indice a un cœur dont le rayon est semblable à celui de fibre multimode à saut
d’indice. Elle peut elle aussi être manipulées facilement. Cependant sa bande passante est
environ cent fois plus grande.
L’indice de réfraction du cœur de ces fibres optiques est à peu près 1,5 et la différence
d’indice relative entre cœur et gaine se situe normalement entre 0,5 et 1%.
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Tableau 1.2 : Types de fibres optiques
L’étude rigoureuse par les équations de Maxwell, des conditions de propagation dans
une fibre montre que seul un nombre limité de types d’ondes est susceptible de s’y propager :
ils correspondent aux modes de propagation, chaque mode ayant une vitesse de propagation
qui lui est propre. Le nombre de modes possibles se trouve réduit lorsque l’indice du cœur
décroît selon une loi quadratique du centre à sa périphérie (fibre à gradient d’indice) . Un seul
mode se propage dans une fibre à cœur d’indice constant, dite alors fibre monomode, lorsque
son rayon a est suffisamment petit pour que soit satisfaite la condition :
2 a/ .(n²Π λ 1 -n²2 )1/2 < 2,40 (37)
étant la longueur d’onde dan le vide; λ
pour n1=1,50 et n2= 1,51 l’inéquation précédente entraîne : a <2,2 λ
La figure 1.27 montre le profil d’indice des différents types de fibre optique.
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Fig 1.27 : Profil d’indice des différents types de fibre optique.
Tandis que les fibres monomodes et les fibres multimodes à saut d’indice ont des
indices constants, les fibres à gradient d’indice ont un indice variable. Les fibres à gradient
d’indice ont été spécialement conçues pour les télécommunications. Leur cœur n’est pas
homogène comme dans le cas des autres fibres, leur indice de réfraction décroît de l’axe à
l’interface selon la loi (Fig 1.28) :
n1r=n1 1−2 .r
aα
(38)
avec r distance à l’axe, =n1-n2<<n1, exposant de profil d’indice tel que ~2Δ α α
Fig 1.28: Loi de variation de l’indice d’une fibre optique à gradient d’indice.
L'ensemble des caractéristiques des fibres optiques est résumé sur la figure 1.29.
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a)
b)
c)
Fig 1.29: Caractéristiques des fibres optiques en fonction du type de fibre
a) Fibres monomodes
b) Fibres multimodes à saut d'indice
c) Fibres multimodes à gradient d'indice
1.3.2. Matériaux et méthodes de fabrication des fibres optiques
Une fibre optique est généralement constituée d’un cœur à indice de réfraction élevé entouré
d’une gaine en verre. Plusieurs sortes de combinaisons cœur/gaine et répartitions d’indice de
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