9.5.2 Caractéristiques physiques

Le principe de fonctionnement d'une fibre optique repose sur le transmission guidée de la lumière. Supposons un rayon lumineux incident issu d'un milieu d'indice de réfraction n₁ tombant sur une surface le séparant d'un milieu d'indice n₂ (figure 9.10).

Figure 9.10: Rayons incident, réfléchi et réfracté.

 

On sait alors que $\theta_{{1}}^{}$ = $\theta_{{1}}{^\prime}$. Le rayon incident produit également un rayon réfracté dans le milieu n₂. Le principe de fonctionnement d'une fibre optique est basé sur la loi de SNELL qui établit le lien entre les angles des rayons à l'interface de matériau différent et les indices de réfraction. Cette loi stipule que l'angle $\theta_{{2}}^{}$ de réfraction dépend de l'angle d'incidence $\theta_{{1}}^{}$ suivant la loi

n₁ sin$$\theta_{{1}}^{}$$ = n₂ sin$$\theta_{{2}}^{}$$

$\theta_{{2}}^{}$ augmente avec $\theta_{{1}}^{}$ jusqu'à ce que le rayon réfracté disparaisse complètement: la valeur de $\theta_{{1}}^{}$ ainsi obtenue est dite angle critique et correspond à la réflexion totale du rayon incident. La mise en oeuvre d'une fibre optique consiste à choisir un angle tel que tout le signal lumineux reste confiné à l'intérieur de son coeur. En pratique, si l'angle d'entrée est contenu dans le cône d'acceptance (figure 9.11), le signal lumineux ne subira aucune réfraction.

Figure 9.11: Cône d'acceptance.

 

Les rayons lumineux qui pénètrent à l'intérieur de la fibre optique seront complètement réfléchis si leur angle d'incidence est inférieur à $\theta$.