Fibres optiques multimodes, légèrement multimodes ou multicœurs

Lorsqu’elles sont présentées, les fibres optiques sont généralement classées en deux grandes familles distinctes que sont les fibres optiques multimodes et les fibres optiques monomodes. À cette occasion, ces dernières sont souvent mises en avant, notamment pour les débits d’information très élevés auxquels elles permettent d’accéder et qui sont à la base des autoroutes de l’information que les données échangées quotidiennement empruntent, notamment via les câbles sous-marins qui jalonnent le fond des océans. Derrière l’appellation de fibre monomode, on entend le plus souvent une structure de fibre constituée d’un guide d’onde unique (un seul cœur) n’autorisant qu’un seul chemin optique (un seul mode). Tout au long de cet article, nous allons nous intéresser à des types de fibres différents qui permettent à la lumière de se propager selon différents modes au sein d’un même cœur (fibres légèrement multimodes et fibres multimodes) ou selon des modes uniques supportés par différents cœurs (fibres multicœurs). Nous mentionnerons également le cas des fibres à cœurs multiples supportant chacun plusieurs modes. Nous verrons que, bien qu’elles partagent beaucoup de propriétés avec les fibres monomodes, ces fibres possèdent également leurs propres spécificités en matière de propriétés de guidage, de fabrication ou de mise en œuvre. Ce dernier point couvre, en particulier, la nécessité de pouvoir exciter sélectivement les chemins spatiaux à disposition. À cela s’ajoute la nécessité d’implémenter des techniques optiques spécifiques pour pouvoir les caractériser. Après quelques rappels généraux sur les fibres optiques, plusieurs de ces spécificités sont présentées en distinguant les deux sous-familles que sont les fibres multimodes (intégrant les fibres légèrement multimodes) et les fibres multicœurs.

L’ouverture de chemins spatiaux multiples au sein d’une même fibre, si elle est maîtrisée et comprise, constitue une richesse qui peut être mise à profit dans de nombreux domaines de recherche plus ou moins tournés vers l’application. Ainsi, aujourd’hui, les recherches en télécommunications optiques, en développement de sources lasers intenses, en imagerie bio-médicale, en photonique non linéaire ou encore en propagation dans les milieux complexes, peuvent s’appuyer sur une grande diversité de structures de fibres à disposition et dont nous présentons quelques exemples. La multiplicité des chemins spatiaux nécessite toutefois de porter une attention toute particulière à la notion de couplage, qu’il s’agisse de couplage entre cœurs ou entre modes. Nous verrons, en outre, que l’intensité de ce couplage peut être choisie et ajustée en fonction des propriétés opto-géométriques du(des) cœur(s) de la fibre. Ce point sera particulièrement illustré par les récents développements dans le contexte Télécom où ces fibres pourraient rapidement trouver leur place à côté des fibres monomodes et multimodes « classiques ».

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles et notations utilisés.