Fibre optique : multimode et monomode

[Emcy]

Bonjour,

J'ai quelques questions sur la fibre optique (en espérant être dans la bonne section du forum).

Dans cette page, il est noté que le multiplexage est limité qu'a quelques longueurs d'ondes sur une fibre multi-mode : quelle est la raison ? je ne vois pas pourquoi ça serait le cas ...

Aussi, pourquoi il y a plus d’atténuation du signal sur une fibre multimode que sur une fibre monomode ? .. je pense pense que c'est parce que la lumière parcours une plus grande distance pour une même distance de fibre optique mais je n'ai trouvé aucun article conformant ma théorie.

Dire que sur une fibre monomode, la lumière ne peut parcourir qu'un seul chemin, c'est faux non ? c'est juste que sur une fibre monomode il y a beaucoup moins de chemins possible, non ?


merci d'avance
-----

[LPFR]

Bonjour.
Si la fibre est monomode il n'y a qu'un seul chemin: le long de l'axe de la fibre.
En multimode, chaque mode parcourt une distance différente. Donc, les différents modes arrivent avec un décalage dans le temps, ce qui limite la bande passante à des fréquences pour lesquels tous les modes arrivent "presque" en même temps.
Et effectivement, comme la distance parcourue pour les autres modes est plus grande, les pertes le seront aussi.
Au revoir.

[louloute/Qc]

Une autre différence entre multimode et monomode est l’ouverture numérique.

http://www.rp-photonics.com/numerical_aperture.html

Une fibre multimode a une ouverture numérique bien supérieurs à celle d’une monomode, si leur pertes / km sont du même odre de grandeur (de mémoire), il ‘entre’ bien moins de ‘lumière’ dans la monomode.

Il ne me semble pas que la perte linéique d’une monomode soit bien supérieure à celle d’une multimode.

La différence entre mono et multimide dépend aussi l’électronique du récepteur. Si une monomode ‘passe’ plus large, le bruit au niveau du récepteur sera plus important, donc la sensibilité moindre.

Pour ce qui est du multiplexage de longueurs d’onde, il me semble que Mono comme multimode acceptent sans broncher plusieurs signaux de différentes longueurs d’onde.

Si tu veux en apprendre davantage sur ce qu’écrivait LPFR – que je salue- sur l’effet des différents temps de parcours des différents modes, tu peux faire une recherche sur ‘diagramme de l’œil’ (eye patern)

http://www.highfrequencyelectronics....5_Tutorial.pdf

[Emcy]

Bonjour,

Merci pour vos réponses

Si la fibre est monomode il n'y a qu'un seul chemin: le long de l'axe de la fibre.

Je ne comprends pas pourquoi il n'y aurait qu'un seul chemin : le cœur d'une fibre monomode est de 9µm et en général, les longueurs d'ondes utilisées varient entre 850nm et 1550nm (dans le lien que j'ai cité précédemment, il parle de longueurs d'ondes avoisinant 9µm alors que c'est faux). Quel est le phénomène physique qui vous fait dire qu'il n'y a qu'un seul chemin ?

A priori, une fibre est monomode pour une longeur d'onde maximale donnée : http://www.rp-photonics.com/v_number.html (merci louloute/Qc pour le lien)
=> en prenant les valeurs par défauts (indice du coeur = 1.46 et indice du revêtement = 1.45), une fibre n'est pas monomode pour une longueur d'onde de 1310nm car V=7.36 (une fibre est considérée monomode si V est inférieur ou égal à 2.405). Le nombre de mode est donc de M = 21.95.
=> Donc lorsqu'on dit que l'on utilise une fibre monomode (9µm), en réalité, elle ne l'est pas ?

Si je calcule le nombre de mode pour V=2.405, j'obtiens comme résultat M = 2.34 => il y a donc plusieurs mode alors qu'il est défini que la fibre devrait être monode pour cette valeur : help, je ne comprends plus rien T_T ...


PS : quelle est l'unité de V ? des Hertz ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Emcy]

Remarque : pour les valeurs d'indice que j'ai pris pour le calcul, je ne sais absolument pas si ça correspond à la réalité (ce sont les valeurs par défaut qui sont mises sur la page Web)

Pour infos, liens wikipedia que je trouve intéressants :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fibre_optique
http://en.wikipedia.org/wiki/Single-mode_optical_fiber

[Emcy]

Autre petite question : C'est quoi la définition exacte du terme "mode" : c'est bien le nombre de chemins possibles du transfert d'un signal dans un support donné ?

[LPFR]

Bonjour.
Une fibre est monomode ou non pour une longueur d'onde donnée. Pas dans l'absolu. N'importe quelle fibre est multimode pour des longueurs d'onde suffisamment courtes.

Le paramètre V est sans dimensions. Et sincèrement il ne me "dit" rien. Même si c'est probablement une façon commode pour travailler avec ces fibres. J'ai une vision qui vient des guides d'ondes en micro-ondes. Mais la réflexion sur les "parois" est très différente dans les deux cas.

Chaque mode est une solution des équations de Maxwell avec les conditions aux limites fixées par les caractéristiques de la fibre. Elles correspondent physiquement à une distribution des champs différente.
Ce qui fait qu'il y a plusieurs modes discrets est que l'interférence des "réflexions" aux parois doit être constructive pour que l'onde progresse.
On peut les visualiser comme une onde qui voyage le long de la fibre en rebondissant sur les parois.
Au revoir.

[louloute/Qc]

Je ne pense pas que ‘monomode’ veuille dire qu’un seul et unique mode et pas deux passent.

Le Fibre gradiant d’indice tente de synchroniser le nombreux modes ; la monomode sélectionne les plus ‘droits’.

Si un et un unique mode passait, le FO devrait avoir une bande passante infinie et un digramme de l’œil carré, ce qui n'est pas le cas, même pour une monomode.

[LPFR]

Re.
Je ne vois pas votre raisonnement pour la bande passante infinie en monomode.
Pour moi, "monomode" veut dire qu'on utilise une longueur d'onde pour laquelle les équations de Maxwell ont une solution unique avec les conditions limites de la fibre.
A+

[Emcy]

Re,

Définition de la fibre monomode :

Single-mode fibers (also called monomode fibers) are optical fibers which are designed such that they support only a single propagation mode per polarization direction for a given wavelength.

Question bête : C'est quoi une "direction de polarisation" ?

Je comprends très bien le principe de reflexion totale qui permet de bien voir qu'il y a plusieurs chemins possibles mais ça ne me fait pas comprendre pourquoi la longueur d'onde à un impact sur le nombre de chemins possibles vu que la longueur d'onde n'est pas utilisée dans le calcul de l'angle limite.

PS : je ne sais pas trop ce que sont les équations de Maxwell et qu'est-ce que physiquement ça représente.

[LPFR]

Re.
Les équations de Maxwell sont les équations qui décrivent le comportement des champs électrique et magnétique et des ondes électromagnétiques (dont la lumière).

Si vous n'avez rien fait en électromagnétisme (équations de Maxwell, ondes EM) il est illusoire de penser que vous pouvez comprendre le fonctionnement des fibres optiques. Vous ne pourrez qu'appliquer des formules comme des recettes de cuisine.

Dans l'approche "optique géométrique", la longueur d'onde n'entre pas dans le calcul de l'angle limite. Mais ici l'optique géométrique n'a plus cours. Elle n'est valable que pour des dimensions très grandes comparées à la longueur d'onde.

Mais les ondes lumineuses ne sont pas des rayons. Ou si vous préférez, ce sont un tas de rayons qui progressent les uns à côté des autres. Et les réflexions de l'ensemble des rayons donnent le résultat total, qui doit être compatible avec les conditions de bord.
A+

[Emcy]

Re,

Quelles notions faut-il connaitre pour aborder l'apprentissage des équations de Maxwell car en lisant des cours sur ce sujet, je ne comprends pas grand chose ? Vous avez des cours en ligne à me conseiller ?
J'ai quelques notions en électromagnétisme (j'ai eu mon DUT GEII2, il y a plus de 10ans => je n'ai jamais eu a retravailler dessus donc je ne me rappelle plus de grand chose).

Les équations de Maxwell, c'est niveau bac+5 (je ne me rappelle pas avoir vu ça en DUT) ?

merci d'avance,

[LPFR]

Re.
En IUT GEI on en faisait un peu (à bas niveau) en 2ème année.
Histoire de pouvoir parler des antennes et de guides d'onde.

Vous trouverez une très brève introduction dans ce chapitre:
http://forums.futura-sciences.com/at...n-ondes7-a.pdf

Mais il ne traite pas de guides d'ondes et même pas de la transition entre deux milieux.

Je n'ai pas en tête de cours à vous recommander, mais il y a des chances que Louloute/Qc (que je salue) puisse vous recommander quelque chose. Il y en a toujours des petits liens très outils dans ses manches.
A+

[Emcy]

bonjour,
merci pour les liens

Si je calcule le nombre de mode pour V=2.405, j'obtiens comme résultat M = 2.34 => il y a donc plusieurs mode alors qu'il est défini que la fibre devrait être monode pour cette valeur

Vous avez une explication pour ça ?