Brevet FR2328974A1 — publié le 19770520

Les guides d'ondes optiques sont utilisés pour la transmission de l'information aux fréquences optiques dans les systèmes de câbles à fibres optiques de l'avenir. On connalt les trois types les plus importants de guides d'ondes optiques 1. le guide d'ondes optiques monomode (seul le mode fondamental peut s'y propager) 2. le guide d'ondes optiques multimode ordinaire, constitué par un coeur homogène et une enveloppe ou gaine (on peut y exciter un grand nombre de modes) I 3. le guide d'ondes optiques multimode à gradient, constitué par un coeur dans lequel l'indice de réfraction varie en fonction de l'endroit considéré (par exemple en fonction de la distance à l'axe), avec ou sans enveloppe. Le guide d'ondes optiques monomode a actuellement perdu de son intérêt, car sa manipulation est extrêmement difficile à cause du diamètre extremement petit de son coeur, de quelques um seulement, bien que les fréquences de bits qu'il permet de transmettre soient de l'ordre de quelques gigabits par kilomètre.seconde. Actuellement l'intérêt se concentre davantage sur les guides d'ondes optiques multimodes dont le coeur a un diamètre voisin de 100 pm. On distingue à ce propos le guide d'ondes optiques multimode ordinaire et le guide d'ondes optiques multimode à gradient. Les fréquences de bits transmissibles du guide d'ondes optiques multimode ordinaire sont - pour une discontinuité d'indice an, nécessaire pour maintenir les caractéristiques de guidage, entre le coeur et l'enveloppe, comprise entre 0,1 % et 1 % environ - de l'ordre d'environ 5Q mégabits/km.s, alors que celles des guides d'ondes optiques multimodes à gradient sont comparables à celles du type monomode. Le guide d'ondes optiques multimode ordinaire est actuellement le plus simple à réaliser et il sera même utilisé tout prochainement sur les premières lignes de transmission. Mais son inconvénient est la fréquence de bits transmissible relativement faible. Le guide d'ondes optiques multimode à gradient n'a pas encore pu s'imposer, malgré de nombreuses suggestions concernant sa réalisation pratique (premiers fascicules publiés des demandes de brevets de la République Fédérale d'Allemagne Nos. 2.311.823 et 2.011.319), parce qu'il est difficile à fabriquer. La présente invention a pour objet d'indiquer un guide d'ondes optiques multimode relativement facile à fabriquer, qui se rapproche tout au moins dudit guide d'ondes optiques multimode à gradient en ce qui concerne ses caractéristiques de transmission avantageuses. On a déjà décrit, pour essayer d'atteindre un objet semblable, un guide d'ondes optiques avec un indice de réfraction croissant à partir d'une enveloppe solide tubulaire en direction de l'axe de la région du coeur et dans lequel pour se rapprocher du guide d'ondes optiques multimode à gradient, la région du coeur est constituée par au moins deux gaz à indices de réfraction différents, le gaz le moins réfringeant étant disposé, sous une pression partielle croissante, contre la surface intérieure de la gaine tubulaire et le gaz a indice de réfraction le plus élevé étant disposé avec une pression partielle croissante au voisinage de l'axe du guide d'ondes (premier fascicule publié de la demande de brevet de la RFA nO 2.243.228). Ce type d'approximation du guide d'ondes optiques multimode à gradient présente, outre sa fabrication également difficile, encore l'inconvénient que ce guide d'ondes optiques à milieu gazeux pose des problèmes serieux en ce qui concerne son utilisation pratique, à savoir sa pose, ses jonctions (épissures) et sa maintenance. Cette objection s'applique également aux guides d'ondes optiques à milieu liquide, L'invention part aussi d'un guide d'ondes optiques multimode qui est constitué par une gaine tubulaire et un coeur, dont l'indice de réfraction est plus élevé sur son axe qu'au voisinage de son enveloppe, grâce au choix de matières différentes pour ce coeur.Contrairement au dispositif mentionné ci-dessus, le coeur selon l'invention est constitué par au moins deux zones par elles-mEnes homogènes, disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre et constituées par des matières solides guidant la lumière avec chacune un indice de réfraction différent de celui de l'autre, On propose par conséquent de réaliser le coeur du guide d'ondes optiques multimode courant avec au moins deux indices de réfraction échelonnés. Plus le nombre de ces indices de réfraction échelonnés est grand, et plus la variation d'indice d'un échelon à- l'autre est petite, plus on se rapproche du guide d'ondes optiques multimode à gradient. La présente invention est expliquée en détail ci-après en partant d'une représentation comparative. La figure 1 (à gaucne) montre comment l'indice de réfraction n varie le long du rayon P du guide d'ondes pour un guide d'ondes optiques multimode classique constitué par un coeur et une enveloppe et réalise d'après l'état actuel de la technique. I1 est connu que le coeur a un indice de réfraction nl supérieur à celui nc de l'enveloppe, de sorte qu'il existe une différence an d'indice de réfraction. La figure 2 (à droite) représente, comparée à la figure 1 de gauche, la structure de principe du guide d'ondes optiques selon la présente invention. La zone intérieure du coeur a le même indice de réfraction n1 constant que le coeur du guide de la figure 1-, par contre la zone extérieure du coeur qui l'entoure a un indice de réfraction n2 inférieur à nl d'une valeur #n' = - fin. La gaine a le même indice de réfraction nc 3 que sur la figure 1 et par conséquent on crée la même différence fin d'indices que sur la figure 1. Les premières évaluations théoriques montrent que déjà avec un coeur à échelonnement simple à deux indices différents selan la figure 2, avec un saut d'indice An' = n1 + n2 = - n --) la de = nl- - hC)- la la fréquence de bits 3 1 multipliée au moins par le facteur 1,5, par rapport à ce-lle-du guide d'ondes optiques multimode courant, à indice non échelonné (en admettant que dn a chaque fois la même valeurs. Ces evaluations théoriques ont ete~faites pour le cas représenté sur la figure 2, dans lequel Le rayon de la zone intérieure du coeur équivaut sensiblement à l'épaisseur de la zone du coeur qui l'entoure. On peut s'attendre à des valeurs plus interessantes de la fréquence des bits à transmettre si, dans une autre forme de réalisation de l'invention, le rayon de la zone intérieure du coeur est choisi aussi petit que possible par rapport à l'épaisseur de la zone du coeur qui l'entoure. I1 faut alors, naturellement, que la caractéristique du guide d'ondes multimode pour la zone intérieure du coeur soit conservée grâce à un rayon minimal approprié. REVENDICATIONS 1. Guide d'ondes optiquesmultimode, constitué par une enveloppe tubulaire et par un coeur dont l'indice de refraction est, grâce au choix de matières appropriées pour le coeur, plus élevé sur l'axe du coeur que dans l'enveloppe exté rieure du coeur, caractérisé en ce que ce coeur est constitué par au moins deux zones homogènes par elles-mêmes, disposées coaxialement l'une par rapport à l'autre, en des matières solides guidant la lumière et ayant chacune un indice de réfraction différent de celui de l'autre ou des autres. 2. Guide d'ondes optiques selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que le rayon de la zone intérieure du coeur est choisi aussi petit que possible par rapport à l'épaisseur de la zone ou des zones entourant le coeur.