9.5.3 Modes de propagations

On distingue trois grandes catégories de fibres: les monomodes, multimodes à saut d'indice et multimodes à gradient d'indice.

1. La fibre monomode possède un coeur très fin (de dimension de l'ordre de $\lambda$). Le chemin de propagation est ainsi unique, direct et parallèle à l'axe de la fibre. La dispersion modale est alors quasi-nulle. L'impulsion d'entrée se retrouve en sortie non déformée. C'est le type de fibre le plus performant de ce point de vue.
2. La fibre à saut d'indice est constituée d'un coeur et d'une gaine optique ayant un indice de réfraction différent et constant. En général, le diamètre du coeur est élevé. Ainsi, le fort diamètre du coeur provoque une dispersion importante des signaux qui la traversent, impliquant une déformation du signal d'entrée.
3. La fibre à gradient d'indice est caractérisée par une variation progressive de l'indice de réfraction de n₁ à n₂, le c ur étant constitué de couches successives de verre ayant chacune un indice de réfraction proche. Les rayons lumineux empruntent des chemins de propagation variables provoquant des temps de propagation différents: une impulsion à l'entrée est ainsi déformée en sortie. Cependant, un choix approprié des variations d'indice permet de tendre vers une égalisation de ces temps de parcours et de réduire ainsi la dispersion modale.

Les fibres se différencient par le nombre de modes TEM qu'elles permettent de véhiculer. Comme le montre la figure 9.12, la fibre multimode permet le transport de plusieurs ondes lumineuses; son noyau est donc plus large. L'usage de fibres multimode pose néanmoins le problème de la cohérence des sources et de la réception. Aujourd'hui, on leur préfère les fibres monomodes qui acceptent des débits d'information impressionnants.

Figure 9.12: Modes de propagation: (a) monomode, (b) multimode.

 

Le tableau 9.4 résume les principales caractéristiques de fibres optiques courantes. C'est à la fois le profil de l'indice de réfraction et la taille de la fibre qui en déterminent les propriétés.

Tableau 9.4: Caractéristiques de différents types de fibre.

	Multimode à saut d'indice	Multimode à gradient d'indice	Monomode
En coupe
Profil d'indice
Trajet des rayons
Bande passante typique pour 1 [km]	5 à 100 [MHz]	300 à 1000 [MHz]	100 [GHz]