Pourquoi l’angle d’acceptance ne peut-il pas valoir 90° ?

Il faudrait alors NA = 1, donc n_clad = 0 — ce n’est pas possible. Même pour une fibre à gaine d’air, NA = √(n_core² − 1) < 1. Les fibres de télécommunications ont en général NA ≈ 0,1–0,5 : cône étroit, rayons peu inclinés, moins de dispersion intermodale.

Comment les pertes par courbure sont-elles liées à l’ouverture numérique ?

Sur une courbure serrée, le rayon arrive plus à plat sur la paroi externe ; si l’angle d’incidence passe sous l’angle limite, la lumière s’échappe. Une grande NA — plus grand écart de n et plus grand angle limite, le rayon est mieux tenu. Les fibres longue distance à petite NA sont plus sensibles à la courbure.

Que devient un rayon hors du cône d’acceptance ?

Il se réfracte dans le cœur, mais à l’interface avec la gaine il arrive avec un angle inférieur à l’angle limite, part en partie et s’atténue vite. Le schéma ne montre que le cône des rayons qui restent guidés.

Pourquoi la gaine a-t-elle un indice différent de celui du cœur ?

La réflexion totale n’est possible que si n_core > n_clad. On fait la gaine dans un autre verre ou un polymère, ou l’on dope le cœur pour élever son n. La gaine protège aussi l’interface des souillures, qui sinon casseraient le guidage.

Ouverture numérique d’une fibre

Q: Comment les pertes par courbure sont-elles liées à l’ouverture numérique ?

Sur une courbure serrée, le rayon arrive plus à plat sur la paroi externe ; si l’angle d’incidence passe sous l’angle limite, la lumière s’échappe. Une grande NA — plus grand écart de n et plus grand angle limite, le rayon est mieux tenu. Les fibres longue distance à petite NA sont plus sensibles à la courbure.

Q: Que devient un rayon hors du cône d’acceptance ?

Il se réfracte dans le cœur, mais à l’interface avec la gaine il arrive avec un angle inférieur à l’angle limite, part en partie et s’atténue vite. Le schéma ne montre que le cône des rayons qui restent guidés.

Q: Pourquoi la gaine a-t-elle un indice différent de celui du cœur ?

La réflexion totale n’est possible que si n_core > n_clad. On fait la gaine dans un autre verre ou un polymère, ou l’on dope le cœur pour élever son n. La gaine protège aussi l’interface des souillures, qui sinon casseraient le guidage.

NA d’après les indices du cœur et de la gaine ; angle d’acceptance et indice qualitatif des pertes par courbure.

À propos du modèle

L’ouverture numérique d’une fibre : la fibre retient la lumière par réflexion totale à l’interface cœur–gaine. L’ouverture numérique NA = √(n_core² − n_clad²) mesure l’ouverture de la fibre : dans l’air, l’angle d’acceptance maximal vaut θ_accept = arcsin(NA). Un rayon trop incliné arrive à l’interface cœur–gaine avec un angle inférieur à l’angle limite et s’échappe dans la gaine. Le modèle est une fibre à saut d’indice idéale : interface lisse, sans absorption ni diffusion. On fait varier les indices du cœur et de la gaine : plus l’écart de n est grand, plus le cône d’entrée est large. La courbure sur le dessin n’est que qualitative : une grande NA tolère en général une courbure plus serrée avant la fuite.

Public : Licence, optique et photonique : fibre à saut d’indice, ouverture numérique, angle d’acceptance.

Notions clés

ouverture numérique
indice de réfraction
réflexion totale
angle d’acceptance
cœur
gaine
fibre à saut d’indice
pertes par courbure

Comment ça marche

Pour un profil à saut d’indice, NA = √(n_core² − n_clad²) ; dans l’air, sin θ_accept ≈ NA. Sur le schéma, le cône d’acceptance et les rayons méridiens à l’intérieur restent guidés par réflexion totale. Une grande NA accepte des rayons plus obliques, mais la dispersion intermodale croît. Le curseur de courbure ne déforme que le dessin — le calcul des pertes est dans le modèle voisin de courbure.

Questions fréquentes

Pourquoi l’angle d’acceptance ne peut-il pas valoir 90° ?: Il faudrait alors NA = 1, donc n_clad = 0 — ce n’est pas possible. Même pour une fibre à gaine d’air, NA = √(n_core² − 1) < 1. Les fibres de télécommunications ont en général NA ≈ 0,1–0,5 : cône étroit, rayons peu inclinés, moins de dispersion intermodale.
Comment les pertes par courbure sont-elles liées à l’ouverture numérique ?: Sur une courbure serrée, le rayon arrive plus à plat sur la paroi externe ; si l’angle d’incidence passe sous l’angle limite, la lumière s’échappe. Une grande NA — plus grand écart de n et plus grand angle limite, le rayon est mieux tenu. Les fibres longue distance à petite NA sont plus sensibles à la courbure.
Que devient un rayon hors du cône d’acceptance ?: Il se réfracte dans le cœur, mais à l’interface avec la gaine il arrive avec un angle inférieur à l’angle limite, part en partie et s’atténue vite. Le schéma ne montre que le cône des rayons qui restent guidés.
Pourquoi la gaine a-t-elle un indice différent de celui du cœur ?: La réflexion totale n’est possible que si n_core > n_clad. On fait la gaine dans un autre verre ou un polymère, ou l’on dope le cœur pour élever son n. La gaine protège aussi l’interface des souillures, qui sinon casseraient le guidage.

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