Qu'est-ce que « Fibre à saut d’indice » ? — Physique

Définition 2.13 Physique universitaire — 1re année · Chapitre 2 — Optique géométrique : rayons, réflexion, réfraction

Une fibre optique à saut d’indice est un cœur de verre cylindrique d’indice $n_1$ entouré d’une gaine d’indice $n_2$ légèrement plus faible. La lumière qui entre dans le cœur à l’intérieur d’un cône de demi-angle $\theta_a$ autour de l’axe est guidée par réflexions totales successives sur la surface cœur–gaine. L’ouverture numérique vaut $\mathrm{NA} = \sin\theta_a$ .

Une fibre à saut d’indice. Un rayon qui entre dans le cône d’acceptance de demi-angle _a rencontre la gaine sous l’incidence i ≥ i_c et se trouve guidé par réflexions totales ; le rayon axial suit le plus court chemin, le rayon guidé le plus incliné le plus long — une impulsion s’étale dans le temps. — Une fibre à saut d’indice. Un rayon qui entre dans le cône d’acceptance de demi-angle $\theta_a$ rencontre la gaine sous l’incidence $i \geq i_c$ et se trouve guidé par réflexions totales ; le rayon axial suit le plus court chemin, le rayon guidé le plus incliné le plus long — une impulsion s’étale dans le temps.

Exemples

Exemple 2.15 (Les chiffres d’une fibre de télécommunication)

$n_1 = 1.480$ , $n_2 = 1.465$ : $\mathrm{NA} = \sqrt{2.190 - 2.146} = 0.21$ , $\theta_a = 12^\circ$ ; $i_c = 81.8^\circ$ , donc les rayons guidés restent à moins de $8.2^\circ$ de l’axe. Étalement intermodal : $\Delta t/L = (1.48/c)(1.48/1.465 - 1) = 51\,\mathrm{ns}/\mathrm{km}$ . Sur $2\,\mathrm{km}$ une impulsion s’étale de $0.1\,\text{µ}\mathrm{s}$ , ce qui plafonne le débit vers $5\,\mathrm{Mbit}/\mathrm{s}$ : le problème du week-end suit cette limitation jusqu’à son remède, la fibre monomode.

Lire dans le chapitre →