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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 ;
-
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) ;
-
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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5. Phénomènes spécifiques aux fibres monomodes. Mesure des paramètres
5.1 Biréfringence circulaire ou linéaire
Contrairement à ce qui se passe pour les fibres multimodes, les phénomènes de biréfringence sont à prendre en compte lorsque l’on étudie la propagation dans les fibres monomodes. Ils peuvent même devenir le phénomène prépondérant dans le cas des fibres dites à maintien de polarisation, qui sont fréquemment utilisées en interférométrie (senseurs et transmissions cohérentes).
Pour les concepts fondamentaux de la biréfringence, se reporter à l’article [52] dans le traité Sciences fondamentales.
La biréfringence peut être de deux types : linéaire ou circulaire, les états propres de polarisation étant alors de même nature. Si la levée de dégénérescence entre les deux modes propres est suffisamment grande, les contraintes accidentelles subies par la fibre (telles que courbures, microcourbures, torsions, pressions) ne coupleront pas les deux polarisations, et la transmission se fera vraiment sous forme d’un seul mode de propagation.
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Biréfringence circulaire
La biréfringence circulaire est obtenue en torsadant la fibre. L’effet élasto-optique induit, sur une fibre circulaire initialement sans contrainte, l’équivalent mathématique d’une biréfringence circulaire.
La différence des constantes de propagation des deux modes propres à polarisation circulaire droite et gauche est :
Δ βc = 2g ξavec :
- g :
- = 0,073 pour la silice [30]
- ξ :
- torsion de la fibre (radians).
Il est possible d’induire cette torsion lors du fibrage en faisant tourner la préforme, mais l’effet est alors différent : la torsion est figée dans la fibre sans donner lieu à contrainte, le résultat étant l’obtention de fibres à très faible biréfringence linéaire [31].
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Biréfringence linéaire
L’application la plus importante concerne la biréfringence linéaire. Deux sources de biréfringence linéaire existent : la biréfringence de forme (l’ellipticité de la fibre entraîne...
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