9.5.4 Caractéristiques optiques et mécaniques

Les deux matériaux de base de la fabrication des fibres sont le plastique et le verre. Le coeur et la gaine sont en général formés du même matériau, excepté pour la fibre PCS (Plastic Clad Silica) dont la gaine est en plastique et le coeur en silice.

Deux paramètres caractérisent principalement les fibres optiques: l'atténuation et la dispersion.

9.5.4.1 Atténuation intrinsèque $\alpha$

L'atténuation intrinsèque est une perte de puissance lumineuse liée à l'absorption (due aux impuretés dans le c ur de la fibre) et à la diffusion (provoquée par des micro-courbures ou par des particules qui dévient le rayon lumineux) de la lumière dans le milieu de propagation. Actuellement, grâce à l'augmentation de la pureté des milieux liée à la technologie, on peut obtenir des atténuations $\alpha$ < 1 [dB/km]. La figure 9.13 (cas du verre) montre que l'atténuation théorique $\alpha$ est plus importante dans le rouge ( $\lambda$ = 850 [nm]) que dans l'infra-rouge ( 1300 - 1500 [nm]).

Figure 9.13: Affaiblissement théorique linéique intrinsèque.

 

L'utilisation de fibres dans la fenêtre des 850 [nm] et 1300 [nm] est courante. En revanche, la faible atténuation vers 1500 [nm] tend à développer l'utilisation des fibres dans cette gamme spectrale, mais au prix d'un coût technologique élevé.

9.5.4.2 Dispersion modale et spectrale

L'étalement d'une durée d'impulsion est lié au type de fibre utilisé à cause de la dispersion modale, c'est-à-dire des différents chemins utilisés par les divers rayons lumineux incidents. C'est la raison pour laquelle la bande passante de la fibre sera directement liée au type de la fibre et sera maximale avec l'utilisation d'une fibre monomode. Il existe également une dispersion dite spectrale, dépendant notamment de la longueur d'onde de la source électromagnétique et de sa largeur spectrale (c'est-à-dire de l'étalement en longueurs d'onde des signaux issus de la source).

La valeur globale de l'atténuation du signal dans la fibre due à ces types de dispersion est une caractéristique de la fibre. La figure 9.14 compare l'atténuation pour une longueur d'onde optique donnée et pour un signal de fréquence f.

Figure 9.14: Comparaison des types de fibres.

 

La bande passante B pour une longueur L de fibre est donnée par la loi empirique B = B₀/L^$\gamma$ avec 0, 5 $\leq$ $\gamma$ $\leq$ 1; elle dépend des conditions d'utilisation de la fibre (longueur, raccordements, conditions extérieures, ...). B₀ s'exprime en [MHz.km^$\gamma$]. Le tableau 9.5 représente un jeu de valeurs typiques pour les différentes fibres.

Tableau 9.5: Paramètres de différentes fibres.

Type de fibre	Atténuation	B0 (pour 1 [km])	Diamètre [$\mu$m]	Technologie
Plastique	400 [dB/km]	20 [MHz]	100	Saut d'indice
PCS	10 [dB/km]	20 [MHz]	400	Saut d'indice
Verre Multimode	4 [dB/km]	500 [MHz]	125	Gradient
Verre Monomode	0, 5 [dB/km]	1 [GHz]	125	Monomode