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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.
L'expertise technique et scientifique de référence
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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Mesures d’atténuation2. Mesures de profil d’indice
La connaissance du profil d’indice d’une fibre n’a pas la même valeur selon que l’on travaille sur une fibre multimode ou sur une monomode. Elle présente de l’intérêt pour le théoricien, qui peut en déduire les paramètres de propagation et prédire les performances de la fibre dans un système. En revanche, l’utilisateur n’aura pas en général besoin du détail du profil d’indice, les traits marquants de ce profil (diamètre de cœur, différence maximale d’indice, saut ou gradient) constituant des données suffisantes. En ce qui concerne les fibres monomodes, le cas est encore plus flagrant : pour les fibres classiques, les détails fins du profil d’indice n’influent que très peu sur l’un des paramètres fondamentaux de propagation, le diamètre de mode 5.4. Cependant, on continue à décrire les fibres monomodes en termes de profil d’indice, par l’habitude plus que par nécessité. Les détails sur ce problème spécifique aux fibres monomodes sont donnés au paragraphe 5.
Enfin, nous ne décrirons pas certaines méthodes destructives telles que l’interférométrie longitudinale, ou les méthodes indirectes (mesure de profil de concentration de dopants par microsonde ou par diffusion Raman spontanée).
2.1 Mesures en champ proche
On montre que, dans les fibres multimodes (et donc dans l’approximation des rayons), la puissance lumineuse acceptée par la fibre en un point de sa section droite...
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