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RÉSUMÉ
La technologie des fibres optiques a considérablement évolué depuis ses débuts. Les pertes d’atténuation par absorption et par diffusion restent à ce jour les seules limitatives dans les transmissions de longue distance, le cas notamment des applications en télécommunications terrestres et sous-marines. L’article distingue les deux types de fibres optiques : les fibres multimodes (à saut d’indice ou à gradient d’indice) et les fibres monomodes. Leurs méthodes de caractérisation et leurs domaines d’utilisation sont différents, la transmission multimode n’étant retenue que pour les applications bas de gamme.
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Philippe DUPONT : Chef du service Mesures et Contrôle à la division Recherches et Développement d’Alcatel Fibres optiques
INTRODUCTION
Depuis 1973, la technologie des fibres optiques a connu d’énormes progrès. L’atténuation linéique minimale est passée de 10 dB/km à 0,16 dB/km (record fin 1984), en même temps que la plage optimale de longueur d’onde s’est déplacée de 800-900 nm à 1 300 nm, 1 550 nm puis jusqu’à 1 675 nm.
L’utilisation de hauts débits a mis l’accent sur les propriétés de dispersion chromatique et de dispersion de polarisation mais, avec la réalisation de diodes laser très pures spectralement, le facteur limitatif redevient l’atténuation pour les liaisons de type transmissions à longue distance.
Les applications des fibres optiques sont de plus en plus nombreuses et diversifiées. On les trouve principalement dans les liaisons pour les télécommunications :
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liaisons terrestres et sous-marines (grandes distances),
mais aussi dans des applications plus originales comme dans les domaines suivants :
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amplification optique ;
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fibres à maintien de polarisation ;
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liaisons aviation (gain de poids, insensibilité aux parasites électromagnétiques) ;
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armement, filo-guidage ;
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informatique et bureautique ;
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vidéosurveillance ;
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automobile (réseaux, signalisation) ;
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automates ;
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éclairage (binoculaire...) ;
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capteurs : température, déplacement, pression, intensité, haute tension... ;
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conducteur d’énergie (laser 1 060 nm) ;
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endoscopie, endochirurgie.
Les performances étonnantes des fibres optiques nécessitent, pour la caractérisation, des bancs de mesure très précis. Mesurer l’atténuation 3 avec une incertitude de quelques centièmes de dB/km ou la dispersion 4 à 1 ps · nm–1 · km–1 près demande du soin et souvent l’élaboration de nouvelles techniques de mesure. Après un bref rappel des diverses propriétés des fibres optiques et des procédés de fabrication 1, nous détaillerons les méthodes de mesure les plus employées et/ou les plus performantes. Nous n’avons pas ici la place nécessaire pour faire une revue exhaustive de toutes les méthodes, qui peuvent découler souvent d’un principe commun. Pour plus d’information, les lecteurs trouveront une bibliographie sommaire à la fin de cet article. Précisons enfin que seule l’optique linéaire sera abordée.
Le lecteur pourra également se reporter aux articles [49] [50] dans les Techniques de l’Ingénieur.
La grande majorité des mesures sur les fibres optiques sont décrites dans les normes IEC 60793.
Cet article est la nouvelle édition actualisée du texte rédigé précédemment par :
Michel MONERIE, ancien élève de l’École polytechnique, ingénieur de l’École nationale supérieure des télécommunications.
Pierre SANSONETTI, ancien élève de l’École polytechnique, ingénieur de l’École nationale supérieure des télécommunications.
Jean-Claude BIZEUL.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1985 par Michel MONERIE, Pierre SANSONETTI
- Version archivée 2 de juil. 1992 par Jean-Claude BIZEUL
- Version courante de déc. 2018 par Pierre LECOY
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Applications particulières
6.1 Fibre à compensation de dispersion
On utilise ces fibres pour compenser la dispersion chromatique cumulée d’une liaison afin de réduire la dispersion totale.
Les fibres à compensation de dispersion sont des fibres optiques présentant un profil d’indice particulier permettant d’obtenir une dispersion chromatique fortement négative de l’ordre de – 100 ps · nm–1 · km–1, généralement autour de 1 550 nm.
Ainsi, par exemple, dans le cas d’une liaison de 100 km de fibres standards (G 652) présentant une dispersion chromatique totale de 1 800 ps à 1 550 nm, cette valeur sera ramenée pratiquement à zéro en plaçant, en début ou en fin de ligne, une fibre à compensation de dispersion de 18 km avec une dispersion chromatique de – 100 ps · nm–1 · km–1.
HAUT DE PAGE6.2 Fibre à maintien de polarisation
Les fibres à maintien de polarisation permettent de transmettre un signal polarisé (linéairement) tout en maintenant son état de polarisation.
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Rappel du principe
Le mode fondamental (HE 11) a une distribution en intensité qui peut être considérée comme une gaussienne à symétrie de révolution suivant l’axe de propagation. En fait ce mode est constitué de deux modes polarisés et orthogonaux notés Hex 11 et Hey 11 (x et y étant les axes principaux de propagation suivant une section de la fibre).
Si l’on considère une fibre parfaite, c’est-à-dire ne présentant aucun défaut, ces deux modes sont dégénérés, c’est-à-dire qu’ils possèdent la même constante de propagation (même vitesse de propagation). Dans ce cas idéal il n’y a aucun couplage d’énergie entre ces deux modes et par suite l’état de polarisation incident est conservé le long de la fibre.
Dans la pratique il est quasi impossible d’éviter des imperfections optogéométriques du guide telles que :
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variation locale de l’indice de réfraction ;
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fluctuations de diamètre de cœur ;
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variation...
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