1°STL SPCL
Thème :
D’une image à l’autre TP 20 : Fibre optique
Objectifs : Expliquer le principe de propagation de la lumière dans une fibre optique.
Mesurer l’ouverture numérique d’une fibre optique.
Identifier les éléments d’une chaîne de transmission d’informations.
1. Une fibre optique en gélatine
La gélatine est un gel, c’est à dire un réseau qui de part sa structure emprisonne un liquide.
Les propriétés optiques de ce gel sont proches de celui du liquide emprisonné, ici l’eau.
À partir d'une couche de gelée d'environ 1cm d'épaisseur, il faut découper de fines bandelettes en ayant soin de réaliser la coupe la plus franche possible.
Il faut également retailler les extrémités de façon à avoir une face d'entrée et de sortie de la lumière de bonne qualité optique.
Les « fibres optiques » ainsi réalisées sont assez fragiles, manipulez-les avec soin.
A l'aide du laser qui est à votre disposition visualisez le trajet de la lumière dans la fibre.
1. Placer le laser de manière à ce la lumière soit guidée. Faire un schéma légendé.
2. Qu'observez-vous si on modifie la forme de la fibre en gelée ?
Réalisation d’un coupleur:
Un signal voyageant dans une fibre optique peut être envoyé à deux endroits différents à l’aide d’un « coupleur ».
Ce dispositi f très utilisé dans les réseaux de télécommunication peut être simulé avec des bandes de gélatine.
• Taillez une autre bande de gélatine semblable à la première.
• Prenez les deux bandes taillées et collez-les en leur milieu de manière à former un X.
• Dirigez le faisceau laser dans une des bandes de gélatine par une de ses extrémités, et tentez de le faire sortir à l’autre extrémité, en faisant réfléchir le faisceau sur les parois.
Tentez aussi de faire transférer une parti e de la lumière à l’autre bande, pour faire sorti r de la lumière aussi à l’extrémité de cette deuxième bande.
2. Transmission d’informations par fibre optique :
1-
Représenter la chaîne de transmission d’un téléphone« pots de yaourts »
2-
Réalisez une chaîne de transmission par fibre optique.Pour cela vous disposez de :
Micro, module émetteur infrarouge, fibre optique, module photorécepteur, Amplificateur, Haut-parleur.
3. Détermination de l’ouverture numérique d’une fibre optique
Pour qu’un faisceau lumineux soit guidé dans la fibre, il faut que son angle d’incidence soit inférieur à l’angle d’incidence limite ou angle d’acceptance Ølim.
L’ouverture numérique est un paramètre important de la fibre. Une forte ouverture numérique permet de transmettre une grande quantité de lumière même à partir d’une source divergente.
En théorie, elle peut être déterminée en entrée de la fibre, toutefois avec une fibre réelle cette mesure est difficilement réalisable en TP.
Une méthode approximative de mesure de l’ouverture numérique est réalisable en sortie de fibre optique. En effet, la divergence du faisceau lumineux en sortie de fibre est équivalente au cône d’acceptance en entrée de fibre.
Ceci permet aussi de montrer le phénomène existant en sortie de fibre et la conséquence sur la façon de capter le signal sortant.
Principe :
Soit L : la largeur de la tâche centrale et D la distance fibre écran On a tan Ø = L/2D
Les angles étant assez faibles on peut estimer que tan Ø ≈ sin Ø = O.N.
