Brevet FR2441858A1 — publié le 19800613

La présente invention concerne une fibre optique. On connait une fibre optique, dite à échelon d'indice, comportant un coeur cylindrique en verre entouré d'une gaine tubulaire constituée d'un matériau dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du coeur. Lorsque le diamètre du coeur de la fibre est relativement grand, par exemple de l'ordre de 100 microns, la fibre peut transmettre un rayonnement lumineux multimode. Associée à une diode électroluminescente ou à un laser à semiconducteur émettant un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 800 et 900 nanomètres, une fibre optique de ce type peut être appliquée à un dispositif de transmission d'informations à distance. Bien que le débit d'informations des dispositifs utilisant un rayonnement multimode soit relativement faible (de l'ordre de 50 mégabits par seconde), ces dispositifs présentent à l'heure actuelle un intérêt économique important. En effet, les émetteurs associés à ces dispositifs sont très fiables. Pour réaliser une fibre optique capable de transmettre un rayonnement monomode, il est nécessaire d'utiliser une fibre optique dont le diamètre du coeur est beaucoup plus faible, de l'ordre de 3 à 6 microns. Ces fibres sont capables de transmettre des débits d'informations beaucoup plus importants, par exemple de plusieurs gigabits par seconde, mais elles doivent pour cela être associées à des émetteurs laser présentant une cohérence élevée, ces émetteurs étant beaucoup moins fiables que les diodes électroluminescentes ou les lasers à semi-conducteurs. De plus, le raccordement optique entre l'émetteur et la fibre pose des problèmes techniques difficiles à cause du faible diamètre du coeur de la fibre.On prévoit que dans l'avenir les problèmes de fiabilité des lasers et de raccordement seront résolus, ce qui permettra de profiter des grands débits d'informations des fibres optiques transmettant un rayonnement monomode. Dans ltétat actuel de la technique, les dispositifs de transmission par voie optique doivent nécessairement utiliser un rayonnement multimode. En fait, la réalisation de tels dispositifs peut difficilement être envisagée lorsque les informations doivent être transmises sur une longue distance. En effet, l'installation de la fibre elle-même exige des investissements importants qui seraient à renouveler lorsque les dispositifs de transmission utilisant des rayonnements monomodes seront opérationnels. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et de réaliser une fibre optique capable de transmettre un rayonnement multimode ou un rayonnement monomode. La présente invention a pour objet une fibre optique comportant - un coeur cylindrique - et une gaine tubulaire coaxiale d'indice de réfraction n3, cette gaine entourant immédiatement le coeur, la fibre optique étant capable de transmettre dans le coeur un rayonnement lumineux multimode de longueur d'onde L, caractérisée en ce que le coeur est constitué - d'une première partie cylindrique coaxiale, d'indice de réfraction n1 - et d'une deuxième partie tubulaire coaxiale entourant immédiatement la première partie, cette deuxième partie ayant un indice de réfraction n2 inférieur à nl mais supérieur à n3, la valeur du diamètre de ladite première partie étant suffisamment faible pour que la fibre optique soit capable de transmettre dans cette première partie un rayonnement lumineux monomode de longueur d'onde sensiblement égale à L, lorsque le rayonnement lumineux multimode n'est pas transmis. Des formes particulières de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé comportant une figure unique représentant en coupe transversale un mode de réalisation de la fibre optique selon l'invention. La fibre représentée sur cette figure comporte un coeur cylindrique en verre de diamètre d2. Ce coeur est composé de deux parties, une partie 1 cylindrique de diamètre d1 et d'indice de réfraction nl et une partie 2 tubulaire coaxiale. La partie 2 entoure immédiatement la partie 1 : il en résulte que son diamètre intérieur est égal à d1, son diamètre extérieur étant égal au diamètre d2 du coeur de la fibre. L'indice de réfraction n2 2 du verre constituant la partie 2 est inférieur à n1. La fibre optique comporte enfin une gaine tubulaire 3, de diamètre extérieur d3, entourant immédiatement la partie 2 du coeur : son diamètre intérieur est donc d2. La gaine 3 peut être constituée soit d'un verre soit comme représenté d'une matière plastique transparente telle qu'une résine silicone. Le matériau constituant la gaine 3 a un indice de réfraction n3 inférieur à n2. La fibre représentée sur la figure peut transmettre dans le coeur de diamètre d2 un rayonnement lumineux multimode de longueur d'onde moyenne L. Pour cela, le diamètre d2 doit être choisi pour que la relation d2 0,383 2 2 - (1) 2L > ,3 3 (n22 - n32) i soit satisfaite. A titre indicatif, on peut avoir par exemple d2 = 55 microns L = 0,830 micron n3 = 1,45 n2 = 1,505 et d : 140 microns 3 On remarquera que l'inégalité 1 a été écrite en prenant n2 comme indice de réfraction de coeur, alors que le coeur est composé de deux parties d'indices respectifs n1 et n2. En fait cette approximation est légitime car la section de la première partie 1 du coeur est toujours faible par rapport à la section totale du coeur et l'indice de réfraction de cette première partie est très proche de celui de la deuxième partie. A titre indicatif, on a d1 = 5 microns n1 = 1,51. La fibre optique représentée sur la figure peut aussi transmettre un rayonnement lumineux monomode de longueur d'onde sensiblement égale à L, lorsqu 'elle ne transmet pas le rayonnement multimode. Le rayonnement monomode est alors transmis par la première partie 1, de faible diamètre, du coeur de la fibre. La valeur du diamètre d1 de la première partie 1 du coeur doit être suffisamment faible pour que soit satisfaite l'inégalité suivante d1 2 2 - (2) 21 La fibre décrite ci-dessus a un diamètre extérieur plus grand que le diamètre extérieur strictement nécessaire pour assurer la transmission du rayonnement monomode. Ce diamètre relativement grand de la fibre est en réalité un avantage car il facilite les manipulations et permet d'éviter des ruptures. Par ailleurs la partie 2 de la fibre qui se comporte comme une gaine dans le fonctionnement en régime monomode doit être formée d'un verre à faible atténuation pour assurer un bon fonctionnement en régime multimode. En régime monomode, la faible atténuation de cette partie 2 permet de diminuer les pertes optiques non négligeables qu'on observe généralement dans les gaines de fibres optiques transmettant un rayonnement monomode. Lorsque la gaine 3 est en verre, la fibre optique selon l'invention peut être obtenue par tirage à chaud d'une ébauche. L'ébauche peut être réalisée en utilisant la méthode connue de dépôt en phase vapeur ou par introduction d'un barreau dans un tube lui-même situé dans le volume interne d'un autre tube concentrique. Lorsque la gaine 3 est en matière plastique, la fibre selon l'invention peut être obtenue, par une méthode d'enduction également connue, à partir d'une fibre optique -à échelon d'indice. Une fibre selon l'invention peut être appliquée à la transmission d'informations par rayonnement optique multimode. Pour cela, on dirige le rayonnement d'une source à faible cohérence sur les parties 1 et 2 d'une section extrême de la fibre. Une telle fibre peut être aussi appliquée à la transmission d'informations par rayonnement optique monomode. Pour cela, on dirige alors le rayonne ent d'une source laser à grande cohérence sur la partie 1 de la section extrême de la fibre. Il en résulte qu'une même fibre selon l'invention peut être d'abord utilisée dans un dispositif de transmission d'informations par rayonnenent multimode, ce dispositif multimode pouvant être ensuite transformé en un dispositif monomode par changement de la source de rayonnement, mais sans changement de la fibre elle-même. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée aux iodes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention changer certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Fibre optique comportant - un coeur cylindrique - et une gaine tubulaire coaxiale d'indice de réfraction n3, cette gaine entourant immédiatement le coeur, la fibre optique étant capable de transmettre dans le coeur un rayonnement lumineux multimode de longueur d'onde L, caractérisée en ce que le coeur est constitué - d'une première partie cylindrique d'indice de réfraction n1 - et d'une deuxième partie tubulaire coaxiale entourant immédiatement la première partie, cette deuxième partie ayant un indice de réfraction n2 inférieur à n1 mais supérieur à n3, la valeur du diamètre de ladite première partie étant suffisamment faible pour que la fibre optique soit capable de transmettre dans cette première partie un rayonnement lumineux monomode de longueur d'onde sensiblement égale à L, lorsque le rayonnement lumineux multimode n1 est pas transmis. 2/ Fibre optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine est constituée d'une matière plastique transparente. 3/ Fibre optique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine est constituée d'un verre.