Lumière et technologie : comment la fibre optique transmet-elle la lumière ?

Jul 21, 2023

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Depuis l’apparition du premier filament de quartz en 1930, nous sommes véritablement entrés dans l’ère de la fibre optique. Jusqu'à présent, nous disposons déjà de différents types de fibres optiques, telles que la fibre optique multimode G.651, la fibre optique monomode G.652, G.653, G.654, G.655, etc. Ces fibres constituent la base de toutes nos communications optiques.
 
Alors, comment la lumière est-elle transmise dans une fibre optique ?
 

Supposons que nous voulions diriger le faisceau d'une lampe de poche dans un long couloir droit à l'autre bout, il suffit de pointer le faisceau directement vers le couloir, la lumière se propage en ligne droite et nous savons que tout va bien. Et si le couloir présente un virage ? A ce moment, un miroir peut être placé dans le coin pour réfléchir le faisceau au coin. Et si le couloir est très sinueux, avec de multiples virages ? Il est également possible de tapisser les murs de miroirs et d’orienter le faisceau lumineux de manière à ce qu’il rebondisse d’un côté à l’autre le long du couloir. C’est exactement ce qui se produit lorsque la lumière traverse une fibre optique, mais qu’elle est totalement réfléchie dans la fibre.

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La fibre nue pure traditionnelle se compose de deux couches, intérieure et extérieure. Pour atteindre la condition de réflexion totale, l'indice de réfraction N1 de la couche interne est supérieur à l'indice de réfraction N2 de la couche externe, et N1 supérieur à N2 est une condition nécessaire pour la transmission de signaux optiques dans la fibre optique.

 

Cependant, lorsque la lumière est transmise dans la fibre optique, lorsque la fibre optique est pliée, le nombre de réflexions aller-retour augmente et l'angle de réflexion augmente également. Tant que la courbure n'est pas particulièrement sévère, la lumière ne s'échappera pas de la fibre, c'est pourquoi nous avons généralement certaines restrictions sur la courbure de la fibre. De plus, on sait que les fibres optiques ordinaires sont divisées en fibres optiques monomodes et multimodes. Quelle est la différence entre leurs méthodes de transmission, la figure suivante peut être un affichage très intuitif.

 

Voici une brève mention d'un nouveau type de fibre optique devenu populaire ces dernières années : la fibre optique à âme creuse.
 

Contrairement aux fibres optiques traditionnelles, les fibres à âme creuse ne guident pas la transmission de la lumière par réflexion totale, mais en guidant la lumière à travers la région creuse située entre les supports fibreux, dont la section transversale ressemble à un nid d'abeilles.

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Le principe de transmission de la lumière dans une fibre à âme creuse s'apparente davantage à l'utilisation d'un miroir multicouche pour obtenir l'effet de réflexion totale grâce à la réflexion en phase de très nombreuses surfaces diélectriques.

 

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