Les supports de transmission

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Dossier technique

Les Fibres optiques

T h è m e d ’ a u t o n omie 1999

PARTIE THEORIQUE

I) PRESENTION : 1) Introduction. Les supports de transmission dans le domaine des télécommunications, par exemple, fréquemment utilisés sont le fil de cuivre ou le câble coaxial. Ces supports transportent des fréquences qui sont codées. Le codage utilisé est appelé modulation. Nous connaissonsquelques types : - modulation de fréquence, - modulation d’amplitude, - modulation de phase. Le nombre de communications utilisées par les uns et par les autres fait que les supports traditionnels sont saturés. De plus, ils sont limités en fréquence pour des raisons technologiques. Il a donc été nécessaire de développer un autre support de transmission : c’est la naissance de la fibre optique.

2)Descriptif. Une fibre optique est un guide d’onde optique à symétrie circulaire schématisé sur la figure 1. Cette onde optique codée a été préalablement converti à partir d’un signal électrique. Toutes les fibres se composent d’un cœur et d’une gaine, toutes deux des matériaux transparents en verre ou en plastique. Un revêtement protecteur, en plastique souple, entoure la gaine. Figure 1 :Schémagénéral d’une fibre optique.

Le diamètre du cœur et de la gaine varient selon le type d’utilisation. La lumière se déplace au cœur de la fibre. Le cœur et la gaine sont des matériaux transparents, il est important que l’indice de réfraction du cœur, n1, soit supérieur à l’indice de réfraction de la gaine optique, n2. Cette information sera plus amplement développée dans la suite de ce dossier.2

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II) PRINCIPES PHYSIQUES : Le principe physique majeur qui a inspiré la technologie des fibres optiques est ce qu’on appelle « la réflexion totale interne ». Ceci découle de la loi de la réfraction ainsi que celle de la réflexion. La loi correspondant à ce principe est : la loi de Descartes. Figure 2 : Loi deDescartes.

La lumière est une onde progressive qui se propage dans les milieux transparents. Lorsqu’un faisceau lumineux S arrive sur une surface de séparation de deux milieux transparents d’indice de réfraction n1 et n2, il y a simultanément un faisceau réfléchi R1 et un faisceau réfracté R2. Rappel : L’indice de réfraction : Chaque matériau transparent a son indice de réfraction, cette valeurpermet d’évaluer la propagation de la lumière dans le matériau considéré. n = C/V C :célérité (300 000 km/s). V : Vitesse de la lumière dans un milieu considéré. Sachant que n sera toujours supérieur ou égal à 1 Loi de la réfraction : Comme le représente la figure 2 il y a le faisceau R2 qui est réfracté. La relation qui prend en fonction l’angle de faisceau réfracté i2 et l’angle d’incidence i1est : n1 sin i1 = n2 sin i2

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Loi de la réflexion : Lorsque un faisceau est réfléchi son angle i’ est de même valeur que l’angle d’incidence i1. Voici donc les deux grandes lois générales dont est soumise la lumière lorsque celle-ci parcours des milieux transparents. Examinons maintenant comment s’applique ceslois dans la fibre optique et comment fait-on pour que la réflexion totale interne soit respecté. Car le but de la fibre optique est que l’intensité de lumière émise à l’entrée de celle-ci soit, dans son intégralité, autant que possible retrouvée à la sortie. III) LES DIFFERENTES SORTES DE FIBRES OPTIQUES. 1)Les fibres optiques multimodes. Seuls certains angles conduisent à des modes. Il est évidentque la vitesse d’un mode dépend de l’angle. Le terme « multimode » signifie que plusieurs modes peuvent être guidés. Un nombre typique pour une fibre à saut d’indice est de 1000 modes(un mode correspond à un faisceau). a) A saut d’indice. Figure3 :

Sur la figure 3 on peut trouver les renseignements suivant : Les cotations du diamètre de la gaine ainsi que du cœur. L’indice de réfraction. Un...
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