1ère partie: introduction, guide d’ondes plans Fibres optiques 1ère partie: introduction, guide d’ondes plans

Principe Réflexion totale Pertes très faibles Confinement de la lumière Propagation par réflexions multiples Pertes très faibles 0.2 dB / km (1,55 µm) P = P0 / 2 après 15 km (-3 dB) Réamplification nécessaire si P = P0 / 105 (250 km)

Avantages Très large bande passante Système guidé Jusqu’à 5 Tb/s (=5 1012 bps) Système guidé Insensible au bruit Absence de rayonnement extérieur Absence de diaphonie (crosstalk) Haute sécurité des données Facilité de mise en oeuvre Faible diamètre et poids Absence d’étincelles Résistance à T°, corrosion

Acceptance de la fibre Description par l’optique géométrique Si le diamètre d >> l Condition de réflexion totale Angle d’incidence i > angle critique ic Réfraction à l’entrée

Ouverture numérique (2) Condition d’acceptance Ouverture numérique (NA)

Condition d’acceptance Angle maximal Différence relative d’indice Angle supérieur à amax Pénètre dans la gaine (cladding mode) Peut être éliminé par une enveloppe ne > n2 (cladding mode stripper)

Description ondulatoire Déphasage à la réflexion totale

Guide d’ondes plan Polarisation Réflexions successives en phase Perpendiculaire au plan (s) : TE (transverse électrique) Parallèle au plan (p) : TM (transverse magnétique) Réflexions successives en phase Front d’ondes commun en B et en C Déphasages successifs entre B et C = multiple de 2p

Calcul du déphasage Dû à la différence de trajet Dû aux réflexions Total

Interférence constructive Si Résolution graphique Nombre fini de valeurs de i Modes de propagation Grands m  petits i (plus inclinés  axe)

Guide monomode Diminution du rapport d/l0 Si Angle i diminue Limite: i = ic Si Un seul mode permis (m=0) Condition de guide monomode

Nombre de modes permis Fréquence normalisée Nombre de modes + autant pour TM Nombre total:

Exercice syllabus p. 7-12 Calcul dans Excel

Fibre à saut d’indice Indices Fréquence normalisée Nombre de modes n1 pour r < a n2 pour r > a, n1> n2 Fréquence normalisée Nombre de modes Confinement dans 2 dimensions -> 2 indices, l et m N proportionnel à V2

Nombre de modes Guide d’ondes plan symétrique Fibre cylindrique à saut d’indice Fréquence normalisée Condition monomode Nombre de modes (V >>1)

Dispersion Transmission numérique Elargissement Série d’impulsions lumineuses Elargissement Problème de décodage

Dispersion modale Différence de longueur parcourue Le + court: rayon parallèle : longueur L Le + long: rayon à iC : longueur L / sin(ic) Différence de temps de propagation

Dispersion modale (2) Différence relative d’indice Ouverture numérique

Bande passante Fréquence maximale des impulsions B Élargissement Exemple: n1 = 1,48 et n2 = 1,46