Types de fibres optiques et leurs différences

Il existe de nombreux types de fibres optiques. En fonction de leurs applications, les fonctions et les performances requises varient. La classification des fibres optiques dépend principalement de la longueur d'onde de travail, de la distribution de l'indice de réfraction, des modes de transmission, des matières premières et des méthodes de fabrication. Pour les fibres optiques utilisées dans la communication, les principes de conception et de fabrication sont généralement les mêmes :
① faible atténuation ;
② une certaine largeur de bande et une faible dispersion ;
③ connexion facile ;
④ dessin facile des fibres ;
⑤ une grande fiabilité ;
⑥ une fabrication relativement simple ;
⑦ faible coût.

1. Classification par longueur d'onde de travail

• Fibres optiques ultraviolettes
• Fibres optiques à lumière visible
• Fibres optiques dans le proche infrarouge
• Fibres optiques infrarouges

2. Classification selon la distribution de l'indice de réfraction

• Fibres à indice progressif (SI)
• Fibres à indice progressif (également appelées fibres à indice de gradient, GI)
• Autres (tels que les types triangulaires, en W, à bardage déprimé)

3. Classification par modes de transmission

• Fibres monomodes (y compris les fibres à maintien de la polarisation et les fibres sans maintien de la polarisation)
• Fibres multimodes

4. Classification par matières premières

• Fibres optiques en silice
• Fibres optiques en verre à plusieurs composants
• Fibres optiques en plastique
• Fibres optiques composites (telles que les fibres revêtues de plastique, les fibres à âme liquide)
• Fibres de matériaux infrarouges

5. Classification par méthodes de fabrication

• Fabrication de préformes : VAD, CVD, PCVD, MCVD, OCVD
• Dessin de fibres : méthode de la tige dans le tube et méthode du creuset

Fibres optiques en silice

Les fibres optiques en silice sont principalement composées de dioxyde de silicium (SiO₂). En ajustant les différentes concentrations de dopage, la distribution de l'indice de réfraction du cœur et de la gaine peut être contrôlée. Les fibres à base de silice se caractérisent par une faible perte et une large bande passante. Par rapport aux fibres optiques fabriquées à partir d'autres matériaux, les fibres de silice offrent également une transmission dans tout le spectre, de l'ultraviolet au proche infrarouge (190-2500 nm).

Fibres optiques en verre à composants multiples

Les fibres de verre multicomposantes, comme les fibres composites, sont produites en mélangeant des oxydes tels que l'oxyde de sodium (Na₂O), l'oxyde de bore (B₂O₃), l'oxyde de potassium (K₂O), etc. avec SiO₂. Leurs caractéristiques comprennent un point de ramollissement plus bas que le verre de quartz et une grande différence d'indice de réfraction entre le cœur et la gaine.

Fibres optiques gainées de plastique

Les fibres à gaine plastique utilisent du quartz de haute pureté comme cœur et des plastiques tels que le silicone ou la résine - dont l'indice de réfraction est légèrement inférieur à celui du quartz - comme gaine, formant ainsi une fibre à indice progressif. Par rapport aux fibres de silice, elles ont un diamètre de cœur plus important et une ouverture numérique (NA) plus élevée. Par conséquent, elles s'adaptent facilement aux sources de lumière LED et offrent une perte de transmission relativement faible.

Fibres optiques en plastique

Les fibres optiques en plastique ont un cœur et une gaine entièrement en plastique (polymère). Les premiers produits étaient principalement utilisés pour la décoration, l'éclairage et la communication optique à courte distance. Les matières premières courantes sont le PMMA, le polystyrène (PS) et le polycarbonate (PC). Leur atténuation est limitée par la structure de liaison C-H inhérente aux polymères et atteint généralement plusieurs dizaines de dB par kilomètre.

Fibres optiques monomodes

Les fibres optiques monomodes sont des fibres qui ne peuvent transmettre qu'un seul mode de propagation à la longueur d'onde de fonctionnement, communément abrégées SMF (Single Mode Fiber). Les fibres optiques monomodes ne présentent pas de dispersion multimode et ont une largeur de bande de transmission plus large que les fibres multimodes.

Fibres optiques multimodes

Les fibres optiques capables de transmettre plusieurs modes sont appelées fibres multimodes (MMF : Multi Mode Fiber). Sur la base de la distribution de l'indice de réfraction, les fibres multimodes sont divisées en deux types : les fibres à gradient d'indice (GI) et les fibres à gradient d'indice (SI). L'indice de réfraction des fibres GI est le plus élevé au centre du cœur et diminue progressivement vers la gaine. Dans les fibres SI, les différents chemins optiques entraînent des différences de synchronisation lors de la réflexion et de la transmission vers l'avant, ce qui provoque une distorsion du signal de sortie et un rétrécissement de la largeur de bande de transmission.