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Fibres optiques 2ème partie: fibres à gradient dindice, dispersion.

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1 Fibres optiques 2ème partie: fibres à gradient dindice, dispersion

2 2 Fibres à gradient dindice (GRIN) But Ré-équilibrer les temps de propagation des modes Les plus longs doivent être plus rapides ! Moyen: profil dindice

3 3 Trajectoire des rayons Réfraction Écarte de plus en plus le rayon de la normale Dès que i > i c : réflexion totale Infinité de couches

4 4 Modes et ouverture numérique Nombre de modes Ouverture numérique Dépend de la position dentrée par rapport à laxe En r = 0, (= fibre à saut dindice) En r = a, NA=0

5 5 Dispersion Dispersion modale Réduite dun facteur 8/ Exemple: n 1 = 1,48 et n 2 = 1,46

6 6 Dispersion chromatique (matériau) Source monochromatique Laser: nm LED: nm Indice de réfraction Dépend de Elargissement

7 7 Exemple Paramètre de dispersion SiO 2 autour de 1,27 µm: pas de dispersion Elargissement 850 nm1550 nm LED4,4 ns/km1,1 ns/km Laser174 ps/km44 ps/km

8 8 Dispersion chromatique (guide dondes) Direction de propagation Dépend de Guide dondes plan Indice de réfraction effectif i (et ) dépendent de

9 9 Dispersion totale Dispersion chromatique totale Elargissement total

10 Coefficient datténuation Intensité Entrée: I 0 Sortie: I(L) < I 0 Tranche dz 10

11 11 Exemple Atténuation: 0,2 dB/km

12 12 Pertes par diffusion Diffusion de Rayleigh Diffusion élastique: -1 molécule absorbe un photon -ré-émet un photon de même fréquence Intensité proportionnelle à 4 (1/ 4) -couleur du ciel Silice: SiO 2 désordonné Réémet des photons dans toutes les directions Condition de réflexion totale plus satisfaite Solution Augmenter Ex: 0,78 dB/km à 1 µm 0,13 dB/km à 1,55 µm

13 13 Pertes par absorption Structure électronique (isolant) Bande de valence (occupée) Bande de conduction (inoccupée) Bande interdite: E g (gap) Transition électronique Passage dun e - vers BC Si E=h E g (9 eV = 140 nm pour SiO 2 )

14 14 Pertes par absorption (2) Excitations de vibrations du réseau Fréquence proche des modes de la liaison Si-O (8 – 12 µm) Importante au-dessus de 1,55 µm

15 15 Pertes par absorption (3) Absorption dans les impuretés Atomes métalliques (Fe, Cu, V, Co, Ni, Mn, Cr) -Transitions électroniques -1ppm Fe dB/km ! Ions OH - (eau) -Vibration de la liaison O-H = 2,73 µm, harmoniques 1,38, 0,95 µm =1,23 µm: couplage O-H et Si-O Pertes par courbure Macroscopique (perte de réflexion totale) Microscopique (imperfections de fabrication)

16 LW Technology (Cover, Appendix).PPT - 16 © Copyright 1999, Agilent Technologies Revision 1.1 Attenuation In Silica Fibers OH Absorption Attenuation (dB/km) Wavelength (nm) Optical Windows 23 1 Main cause of attenuation: Rayleigh scattering in the fiber core


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