Avantages de la fibre optique
Petites dimensions et faible poids : La pose du câble est rendue plus facile et nécessite mois de personnel. De plus, le faible poids rend les fibres attrayantes dans certains domaines ( avion, satellite, bateaux,…).
Flexibilité : Permet de fabriquer la fibre sur de très grandes disances.
Sécurité du signal : Systèmes fiables et faciles à entretenir.
Disponibilité: La matière première disponible et faible coût.
Inconvénients de la fibre optique
Fibre plus fragile
Technologie assez chère
Fibre optique
Fibre optique
Définition: Une fibre optique peut être assimilée à un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière.
Constitution d'une fibre: La fibre optique est constituée de différentes parties.
Cœur: Confiner l'énergie lumineuse et propager le signal.
Gaine: Aider à la propagation du signal.
Revêtement de protection: protéger mécaniquement la fibre.
Le cœur et la gaine sont responsables de la propagation du signal lumineux au sein de la fibre.
Principe d’optique
Lorsqu'un rayon lumineux traverse la surface de séparation de deux milieux (par exemple l’air et du verre, ou l’air et de l’eau, ou du verre et de l’eau, etc.), une partie du signal lumineux va se retrouver réfracté, tandis qu'une autre sera réfléchie.
Dioptre: La surface séparatrice.
Rayon incident: Le rayon lumineux qui arrive sur le milieu 1.
Une fois que le rayon sera arrivé au point d’incidence, on à deux cas :
Principe d’optique
soit le rayon va « rebondir » sur le dioptre et repartir dans le milieu 1 (comme un miroir) : c’est ce qu’on appelle le rayon réfléchi (le phénomène est appelé réflexion).
soit le rayon va traverser le dioptre mais il sera dévié : c’est ce qu’on appelle le rayon réfracté (le phénomène est appelé réfraction).
Comme les angles d’incidence et de réflexion sont dans le milieu 1, ils sont souvent notés i1 et i’1, et comme l’angle de réfraction est dans le milieu 2 il est souvent noté i2.
Principe d’optique
On sait que dans chaque milieu (air, eau, verre, etc.) la vitesse de la lumière n’est pas la même.
Dans le vide, elle est notée c (célérité) et vaut environ 3,00 x 108 m.s-1.
Dans l’eau elle est environ égale à 2,25 x 108 m.s-1, et dans le verre environ 2,00 x 108 m.s-1.
On définit alors ce que l’on appelle l’indice de réfraction d’un milieu. noté n, défini par: 𝐧 = 𝑪
𝒗
Indice de réfraction
Un milieu de propagation quelconque est caractérisé par trois paramètres:
La permittivité 𝜀 𝜀 = 𝜀0𝜀𝑟 . La perméabilité 𝜇 𝜇 = 𝜇0𝜇𝑟 . La conductivité 𝜎.
A partir des deux premiers paramètres on définit l’indice de réfraction 𝑛 du milieu qui est donné par l’expression suivante: 𝑛 = 𝜇𝑟𝜀𝑟
L’indice de réfraction n permet de déterminer la vitesse de propagation de l’onde dans ce milieu. Cette vitesse est donnée par la relation suivante:
𝑣 = 𝑐
𝑛 𝑐 𝑣𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑙′𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑛𝑠 𝑙𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑒
Les Lois de Snell-Descartes : 1ère loi : Le rayon réfracté et le
rayon réfléchi appartiennent au plan d’incidence.
2ème loi (la réflexion): le rayon réfléchi est égal au rayon incident i1 = i’1.
Lois de base en optique
3ème loi (la réfraction): le rayon réfléchi est égal au rayon incident .
A la suite de cette relation, on peut distinguer 3 principaux scénarios.
Nous sommes ici en présence d'un angle d'incidence normal, et par conséquent d'un angle de réfraction associé.
Lois de base en optique
Ici, l'angle d'incidence est dit critique. L'angle de réfraction est maximal, c'est à dire de 90°.
Nous sommes ici en présence d'un angle critique supérieur à l'angle critique, on a donc une réflexion totale interne.
