b. FIBRE A GRADIENT D'INDICE
Nous savons que la dispersion modale limite fortement la bande
passante d'une fibre optique.
Cette dispersion vient de la différence de temps de
propagation des différents modes, suite à la différence de
longueur des chemins parcourus.
Pour réduire cette dispersion, on fabrique des fibres
telles que l'indice du coeur diminue progressivement vers l'extérieur,
de sorte que les rayons qui s'écartent de l'axe de la fibre se propagent
dans des vitesses très grandes.
Une telle fibre s'appelle fibre A GRADIENT D'INDICE (angl.:
graded-index fiber, GRIN-fiber).
Le profil d'indice peut être décrit comme suit :
( ) v ( ) (16)
( ) v ( ) (17)
Avec :
- : coefficient caractérisant le profil d'indice
- : l'indice du coeur pour r=0,
- : l'indice de la gaine,
- : est le rayon du coeur et Ä est défini par :
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(18)
[( ) ]
La figure 2.4 montre le profil d'indice d'une fibre à
gradient d'indice dans le cas = 2.
Figure 2.4 : profil d'indice d'une fibre à gradient
d'indice avec = 2
Pour comprendre la propagation de la lumière dans une
fibre A GRADIENT D'indice, nous considérons un modèle plus
simple.
Supposons que l'indice ne varie pas de manière continue,
mais que le coeur de la fibre est constitué d'une série de
couches cylindriques concentriques d'indice de réfraction de plus en
plus petit (Figure 2.5).
Figure 2.5 : Propagation de la lumière à travers
une fibre dont le coeur est composé de couches
minces d'indice de
réfraction
Lors du passage d'une couche à la suivante, la
réfraction dévie les rayons vers l'axe de la fibre.
A un moment donné, l'angle d'incidence sur la surface
de séparation avec la couche suivante, est tel qu'il y a
réflexion totale.
Les rayons suivent donc des trajectoires telles que celles
indiquées à la figure 2.5, si la lumière entre dans la
fibre sous un angle trop grand par rapport à l'axe, la condition de
réflexion totale n'est jamais réalisée, et la
lumière n'est pas guidée par la fibre.
Si on fait tendre l'épaisseur des couches vers
zéro et qu'on augmente le nombre de couches, on obtient une fibre A
GRADIENT D'indice réelle.
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Dans ce cas, la lumière suit donc des chemins tels que
ceux de la figure 2.6, pour autant qu'elle entre dans le cône
d'acceptante de la fibre.
Figure 2.6 : propagation de la lumière dans une fibre
à gradient d'indice
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