Définition: La fibre à indice progressif est un autre type de fibre optique dans laquelle l’indice de réfraction du noyau n’est pas uniforme. Cette non-uniformité est présente car l’indice de réfraction est plus élevé au niveau de l’axe du noyau et diminue continuellement avec le mouvement radial s’éloignant de l’axe.
Cependant, l’indice de réfraction de la gaine est constant dans le cas d’une fibre à indice gradué. La nature de l’indice de réfraction du noyau est donc quelque peu parabolique.
Contrairement à la fibre optique à indice progressif, la fibre à indice progressif a un indice de réfraction constant au niveau du cœur ainsi que de la gaine.
Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir la fibre à indice gradué avec son profil d’indice :
Dans ce type de fibre, le rayon lumineux subit une réfraction et se courbe donc vers le noyau. Permettant ainsi la propagation du rayon dans un chemin courbe.
L’indice de réfraction de la fibre à indice progressif dans le terme mathématique est exprimé comme suit :
: a est le rayon du noyau
r est la distance radiale à partir de l’axe du noyau
α montre les caractéristiques du profil d’indice de réfraction
n1 et n2 sont respectivement les indices de réfraction du noyau et de la gaine.
Regardons la courbe ci-dessous qui représente la variation du profil de l’indice de réfraction avec différentes valeurs de α :
Fibre multimode à indice gradué
Le diamètre du noyau d’une fibre multimode à gradient d’indice se situe entre 50 et 100 micromètres. Le grand diamètre du noyau permet à plusieurs rayons de se propager à travers la fibre.
L’onde lumineuse qui voyage à l’intérieur de la fibre change de comportement avec le temps lorsqu’elle voyage à l’intérieur de celle-ci. Comme nous l’avons déjà mentionné, l’indice de réfraction du noyau au niveau de l’axe est comparativement plus grand que celui de l’autre partie à l’intérieur.
Ainsi, lorsque la lumière est autorisée, elle se propage à l’intérieur de la fibre, puis elle se déplace d’un milieu moins dense à un milieu plus dense. Cependant, nous sommes conscients du fait que pour que le TIR ait lieu, la lumière doit voyager d’un milieu plus dense vers un milieu plus rare. Ainsi, le rayon lumineux, bien qu’il soit réfléchi, est réfracté à l’intérieur du noyau.
Par conséquent, la lumière lors du déplacement est continuellement réfractée et se courbe. Ainsi, dans le cas d’une fibre multimode à gradient d’indice, les rayons lumineux ne se propagent pas en suivant une ligne droite, mais suivent plutôt un chemin parabolique en raison de la non-uniformité de l’indice de réfraction du cœur.
Cependant, certains modes suivent une trajectoire rectiligne ou possèdent une nature moins parabolique. Ainsi, ces rayons lumineux dus au mouvement dans une région à indice de réfraction élevé se propagent plus lentement que ceux qui suivent un chemin hautement parabolique.
Les rayons qui se propagent dans la région éloignée de l’axe traversent la région de l’indice de réfraction inférieur et parcourent un chemin plus long mais se propagent rapidement.
Cela réduit donc quelque peu le temps de propagation à l’autre extrémité de la fibre. Ainsi, tous les rayons atteignent en même temps même s’ils empruntent des chemins différents.
Cela élimine les risques de dispersion à l’intérieur du noyau.
Avantages de la fibre à indice gradué
- Il peut transmettre une grande quantité d’informations.
- La distorsion est comparativement faible par rapport à la fibre à incrément d’indice.
Inconvénients de la fibre à indice gradué
- Ces fibres possèdent une faible efficacité de couplage à la lumière.
- C’est un peu plus cher que la fibre à indice échelonné.
Ainsi, d’après la discussion ci-dessus, nous pouvons dire que dans le cas d’une fibre à indice progressif, le signal d’information transmis peut se propager efficacement et que les chances de dispersion sont également moindres dans ce cas.