Fibres optiques

[Mir@ge]

Je me posais une petite question concernant les fibres optiques.

Les fibres optiques ont-elles une bande passante?
Je m'explique: les ondes radar ne sont pas (à ma connaissance) transmises par les fibres optiques. Certainement du fait d'une longueur d'onde trop élevée par rapport à la dimension des fibres. Mais est-ce la dimension de la fibre en soi qui intervient ou est-ce la dimension du matériau composant la fibre?

Que se passe-t-il à l'inverse? Y a-t-il une longueur d'onde minimale que la fibre sait transporter? Si oui, qu'est-ce qui est le facteur limitant? Toujours la dimension du matériau composant la fibre? Peut-on imaginer de nouvelles fibres transportant d'autres bandes?
Si ce n'est pas limitant, peut-ont s'imaginer transporter des rayonnement de haute énergie par fibre optique? Y aurait-t-il une question d'échauffement des fibres?

Merci d'avance pour vos "lumières"!!!
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[Cassano]

Je ne suis pas un spécialiste des fibres optiques, loin s'en faut, mais je dirait que le principal facteur limitant pour les longueurs d'onde transportables est le diamètre de la fibre. Je ne pense pas qu'une fibre puisse transporter une longueur d'onde supérieur à, sinon son diamètre, au plus la longueur diamètre fois sinus de l'ouverture numérique.

Pour les petites longueurs d'onde, il faut bien sur pas qu'elles soient inférieur à la longeur interatomique du matériau du coeur, mais bon al, a mon avis, des problèmes d'echauffement apparaitront bien avant...

A confirmer par des plus experts

[LPFR]

Bonjour.
Cassano a raison. La longueur d'onde de coupure basse est égale à deux fois le diamètre.
À priori, il n'y a pas de limite pour les longueurs d'onde courtes, mais comme l'a dit Cassano, les propriétés du matériau entreront en jeu bien avant.
Au revoir

[predigny]

Les fibres multibandes ça existe (wave length multiplexing). Ca permet d'augmenter considérablement le nombre d'infos transportées mais il faut de l'optique complexe pour séparer les longueurs d'ondes qui sont proches les unes des autres car le verre n'est transparent que pour des plages très étroite de fréquences. En dehors l'atténuation est trop importante.
Il y a une autre limitation c'est la "bande passante" des signaux que l'on peut transporter car les signaux ont un spectre or toutes les fréquences ne se propagent pas à la même vitesse dans le verre (il est dispersif) si bien que les impulsions se déforment à fur et à mesure qu'elles se propagent dans la fibre On ne peut donc pas augmenter indéfiniment la vitesse des "bits", d'où l'intérêt de travailler en parallèle sur plusieurs longueurs d'ondes.
Un autre possibilité est d'injecter dans la fibre non pas des impulsions mais des "solitons" qui ont la propriété de ne pas se disperser à fur et à mesure de la propagation dans la fibre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mir@ge]

Dans ce cas là le fait de transporter du rayonnement Gamma - sans idée d'information - vous semble possible?

[Chip]

Dans ce cas là le fait de transporter du rayonnement Gamma - sans idée d'information - vous semble possible?

Le rayonnement gamma étant ionisant, il me semble difficile d'envisager un transport à faible perte dans un matériau.

La longueur d'onde de coupure basse est égale à deux fois le diamètre.

Pas tout à fait. En général l'essentiel de la lumière est transporté dans le cœur de la fibre, dont le diamètre est très supérieur à la longueur d'onde utilisée, et une petite partie du champ "déborde" légèrement dans la gaine, d'indice un peu plus faible. Mais si on réduit de plus en plus la taille du cœur, il arrive un moment où une bonne partie du mode guidé est à l'extérieur du cœur. On ne peut donc pas prendre comme condition aux limites une amplitude du champ nulle à la limite cœur/gaine (ce qui conduit à la coupure basse que tu donnes, si on oublie de prendre en compte l'indice du cœur). Il est en principe possible de réaliser des fibres optiques guidant la lumière dans l'air ou le vide, dont le diamètre total x l'indice est inférieur à la moitié de la longueur d'onde. L'essentiel de la lumière se propage alors à l'extérieur de la fibre (air ou vide). Mais dans ce genre de situation extrême il est très difficile expérimentalement d'obtenir une propagation à faibles pertes (apparemment de petites inhomogénéités dans le diamètre suffisent à induire des pertes par radiation).

[Mir@ge]

La méthode de transport vide (coeur) / matériau pour du Gamma serait donc dans tous les cas trop "destructrice" pour la fibre? Et si on le fait sur de petites longueurs (quelques centimètre) seulement la perte d'énergie serait-elle toujours très conséquente?
Concernant les rayonnement Gamma, existe-t-il une sorte de "guide d'onde" autre que la fibre optique qui permettrait de "canaliser" ce rayonnement pour le diriger à souhait?

Enfin pour finir connaîtriez vous une source d'information permettant d'approfondir ce sujet (fibre optiques et rayonnements à haute énergie)?

[Chip]

La méthode de transport vide (coeur) / matériau pour du Gamma serait donc dans tous les cas trop "destructrice" pour la fibre?

C'est ce qu'il me semble. Déjà que dans le VUV (ultra violet "dur") ce n'est pas facile...!

Et si on le fait sur de petites longueurs (quelques centimètre) seulement la perte d'énergie serait-elle toujours très conséquente?

Est-il vraiment nécessaire d'avoir un guidage pour de si courtes distances?

Concernant les rayonnement Gamma, existe-t-il une sorte de "guide d'onde" autre que la fibre optique qui permettrait de "canaliser" ce rayonnement pour le diriger à souhait?

Je ne sais pas. Il existe de l'optique rudimentaire pour le rayonnement X il me semble... Il faudrait qu'un astrophysicien réponde à cette question (puisqu'il y a des satellites qui font des observations dans ces domaines).

[Cassano]

Oui mais les satellites n'ont pas besoin de guider les rayons X, ils se guident tous seuls? Après le satellite tu lui met des miroir paraboliques et il se contente de récolter...

Mais je me demande : pourquoi vouloir transporter des gamma?

[predigny]

...
Je ne sais pas. Il existe de l'optique rudimentaire pour le rayonnement X il me semble... Il faudrait qu'un astrophysicien réponde à cette question (puisqu'il y a des satellites qui font des observations dans ces domaines).

Sans être astrophysicien, on peut répondre que non, hélas, il n'y a pas moyen de guider les rayons gamma, c'est bien dommage pour l'astronomie gamma, mais pour les gamma de faible énergie on sait les masquer et en choisissant bien le masque et de nombreux détecteurs dessous, on peut obtenir des images du ciel en gamma. Pour les plus hautes énergies, ce n'est même plus possible. On fait alors des sortes de chambres à éteincelles superposées et on regarde la direction du trajet ionisé (paires électrons-positon créees). C'est lourd, couteux, pas très directif mais ça répond vite, et on fait déjà des choses extraordinaire avec ça à bord des satellites.

[Mir@ge]

Mais je me demande : pourquoi vouloir transporter des gamma?

En fait l'idée sous-jascente à ces questions serait pour l'utilisation en radiothérapie. Je me demandais s'il serait possible de guider le rayonnement Gamma (généré à l'extérieur du corps) à travers des tissus que l'on ne veut pas affecter, afin d'éviter tous les problèmes liés aux techniques qui consistent à introduire la source directement au niveau à traiter (avec les risques que celà comporte).

[invite1c3dc18e]

Je ne sais pas. Il existe de l'optique rudimentaire pour le rayonnement X il me semble... Il faudrait qu'un astrophysicien réponde à cette question (puisqu'il y a des satellites qui font des observations dans ces domaines).

rudimentaire??? la production et focalisation des rayons X est très bien connue et maîtrisée. Les RX sont ompniprésents en cristallographie et en analyse élémentaire (XPS).

pour répondre de façon générale à la question pour les fibres optiques, on peut en théorie transporter n'importe quel type d'onde dès que l'on a un milieu transparent pour cette longueur d'onde et que l'on sait avoir réflexion totale sur les bords du matériau. Le problème général et qui est celui qui défini le type de matériau utilisé c'est l'absorption par le matériau de l'onde électromagnétique.

cordialement.

[Chip]

rudimentaire??? la production et focalisation des rayons X est très bien connue et maîtrisée.

Au temps pour moi, je dois confondre avec les gammas alors. Cependant si je comprends bien, les premières lentilles à rayons X ont une dizaine d'années d'existence, donc c'est tout de même un domaine assez jeune... (même si, bien entendu, il n'est pas nécessaire d'utiliser la réfraction pour faire de l'imagerie)

[predigny]

rudimentaire??? la production et focalisation des rayons X est très bien connue et maîtrisée. Les RX sont ompniprésents en cristallographie et en analyse élémentaire (XPS).
....

Les seules optiques en rayonX dignes de ce nom sont les miroirs paraboliques utilisés en incidence rasante, et encore ça ne marche que pour les rayon pas trop durs.

[invite1c3dc18e]

mmh en parlant de focalisation, je me suis un peu emporté... mea culpa. Néanmoins je persiste que les rayons X c'est loin d'être utilisé de façon rudimentaire