Pour réaliser un fibroscope il faut dans un premier temps répondre a quelques questions concernant les
caractéristiques des fibres optiques qui vont constituer le réseau de fibres du fibroscope.
_Dans quels materiaux va être fabriquée la fibre optique?
_De quel longueur sera la fibre optique?
_De quel type sera la fibre?
_Quel sera la source de lumiére utilisée?
_Quels sont les problèmes dûs aux fibres optiques et comment les résoudre?
Pour répondre à toutes ces questions nous avons commencé, dans les premieres séances, par faire des
recherches sur internet et sur divers documents (cf.bibliographie).
_Nous avons vu qu'il existe en majorité deux matériaux: la silice et le plastique.
La fibre en silice est de bien meilleure qualité que le plastique car elle permet d'avoir de très faibles pertes du signal lumineux.
De plus, il se trouve que le laboratoire posséde le matériel nécessaire à la fabrication des fibres optiques ainsi
que des barreaux de sicile pur.
Nous allons donc choisir d'équiper le fibroscope d'un réseau de fibre optique en silice.
_Pour des raisons évidentes de fabrication, de réalisation et pour que les fibres restent facilement manipulables,
nous avons décidé que le réseau de fibre aurait une longueur d'environ 60cm (ni trop long, ni trop court).
_Nous avons appri qu'il existe 3 types de fibres:
Les multimodes:
-A saut d'indice: C'est la plus "ordinaire", ce type de fibre possède un cœur qui a un
gros diamètre par rapport à la longueur d'onde de la lumière. Mais l'inconvénient c'est qu'elle produit des pertes du signal.
-A gradient d'indice: Ce type de fibre est malheureusement plus difficile à réaliser. Ici deux améliorations sont apportées:
Le diamètre du cœur est de deux à quatre fois plus petit.
Le cœur est constitué de couches successives, à indice de réfraction de plus en plus grand. Ainsi, un rayon lumineux qui ne suit pas l'axe
central de la fibre est ramené "en douceur" dans le droit chemin. Dans ce type de fibre, il y a beaucoup moins de pertes, le signal de sortie est
de bien meilleure qualité.
Les monomodes:
C'est le "top". Le diamètre du cœur étant très petit, la lumière se propage en ligne droite. Le signal de sortie est excellent, mais,
compte tenu de la faible section de cette fibre, seule la lumière laser est ici exploitable. C'est la meilleure solution, mais aussi la plus onéreuse,
et il faudrait en plus s'encombrer d'un laser.
Parmi ces 3 types de fibres nous avons choisi, pour des raisons évidentes de fabrication et de coût, la fibre multimode à saut d'indice. Même si le signal de
sortie n'est pas excellent ce n'est pas grave car nous voulons simplement observer par le fibroscope des différences de couleurs.
_Pour notre expérience nous utilisons une lampe polychromatique.
_Il existe 3 types de pertes:
-Perte par absorption et diffusion de la lumière par la matière de la fibre (impuretés):
Cela crée une atténuation du signal qui est exponentiellement proportionnelle à la longueur de la fibre. Dans notre cas, la silice est un matériau assez pur qui
permet d'avoir de très faibles pertes. De plus nous prendrons une longueur de L=60cm ce qui est relativement court pour prendre en compte ces pertes.
-.Dispersion spectrale : c'est la différence de temps de propagation en fonction de la longueur d'onde des signaux. La vitesse
de propagation de la lumière dépend de la longueur d'onde. Les différences temporelles rencontrées sur de grandes distances et résultant des différentes
longueurs d'onde entrainent une déformation du signal. On constate que l'impulsion s'étale, c'est le phénomène de dispersion chromatique.
.Dispersion modale : c'est le retard du chemin entre les différents rayons lumineux empreinté par la lumière dans la fibre
(phénomène d'interférences). Dans notre cas nous utiliserons une lumière polychromatique mais une distance relativement courte (L=60 cm) pour prendre en compte les
phénomènes de dispertion.
-Pertes par courbure: On observe la modification de la répartition spatiale du mode, avec un renforcement du champ à l'extérieur
de la courbure. On aura donc une perte de puissance à chaque changement de courbure.
D'autre part, il a fallu établir des recherches pour la longueur caractéristique du fibroscope, le nombre de fibres
et la colle pour les assembler. Cet objet est habituellement de 1 mètre et d'environ 10000 fibres. Notre projet
n'étant pas aussi ambitieux nous choissirons 60 cm et une centaine de fibres.
_Dans quels materiaux va être fabriquée la fibre optique?
_De quel longueur sera la fibre optique?
_De quel type sera la fibre?
_Quel sera la source de lumiére utilisée?
_Quels sont les problèmes dûs aux fibres optiques et comment les résoudre?
Pour répondre à toutes ces questions nous avons commencé, dans les premieres séances, par faire des recherches sur internet et sur divers documents (cf.bibliographie).
_Nous avons vu qu'il existe en majorité deux matériaux: la silice et le plastique.
La fibre en silice est de bien meilleure qualité que le plastique car elle permet d'avoir de très faibles pertes du signal lumineux. De plus, il se trouve que le laboratoire posséde le matériel nécessaire à la fabrication des fibres optiques ainsi que des barreaux de sicile pur.
Nous allons donc choisir d'équiper le fibroscope d'un réseau de fibre optique en silice.
_Pour des raisons évidentes de fabrication, de réalisation et pour que les fibres restent facilement manipulables, nous avons décidé que le réseau de fibre aurait une longueur d'environ 60cm (ni trop long, ni trop court).
_Nous avons appri qu'il existe 3 types de fibres:
Les multimodes:
-A saut d'indice: C'est la plus "ordinaire", ce type de fibre possède un cœur qui a un gros diamètre par rapport à la longueur d'onde de la lumière. Mais l'inconvénient c'est qu'elle produit des pertes du signal.
-A gradient d'indice: Ce type de fibre est malheureusement plus difficile à réaliser. Ici deux améliorations sont apportées: Le diamètre du cœur est de deux à quatre fois plus petit.
Le cœur est constitué de couches successives, à indice de réfraction de plus en plus grand. Ainsi, un rayon lumineux qui ne suit pas l'axe central de la fibre est ramené "en douceur" dans le droit chemin. Dans ce type de fibre, il y a beaucoup moins de pertes, le signal de sortie est de bien meilleure qualité.
Les monomodes:
C'est le "top". Le diamètre du cœur étant très petit, la lumière se propage en ligne droite. Le signal de sortie est excellent, mais, compte tenu de la faible section de cette fibre, seule la lumière laser est ici exploitable. C'est la meilleure solution, mais aussi la plus onéreuse, et il faudrait en plus s'encombrer d'un laser.
Parmi ces 3 types de fibres nous avons choisi, pour des raisons évidentes de fabrication et de coût, la fibre multimode à saut d'indice. Même si le signal de sortie n'est pas excellent ce n'est pas grave car nous voulons simplement observer par le fibroscope des différences de couleurs.
_Pour notre expérience nous utilisons une lampe polychromatique.
_Il existe 3 types de pertes:
-Perte par absorption et diffusion de la lumière par la matière de la fibre (impuretés): Cela crée une atténuation du signal qui est exponentiellement proportionnelle à la longueur de la fibre. Dans notre cas, la silice est un matériau assez pur qui permet d'avoir de très faibles pertes. De plus nous prendrons une longueur de L=60cm ce qui est relativement court pour prendre en compte ces pertes.
-.Dispersion spectrale : c'est la différence de temps de propagation en fonction de la longueur d'onde des signaux. La vitesse de propagation de la lumière dépend de la longueur d'onde. Les différences temporelles rencontrées sur de grandes distances et résultant des différentes longueurs d'onde entrainent une déformation du signal. On constate que l'impulsion s'étale, c'est le phénomène de dispersion chromatique.
.Dispersion modale : c'est le retard du chemin entre les différents rayons lumineux empreinté par la lumière dans la fibre (phénomène d'interférences). Dans notre cas nous utiliserons une lumière polychromatique mais une distance relativement courte (L=60 cm) pour prendre en compte les phénomènes de dispertion.
-Pertes par courbure: On observe la modification de la répartition spatiale du mode, avec un renforcement du champ à l'extérieur de la courbure. On aura donc une perte de puissance à chaque changement de courbure.
D'autre part, il a fallu établir des recherches pour la longueur caractéristique du fibroscope, le nombre de fibres et la colle pour les assembler. Cet objet est habituellement de 1 mètre et d'environ 10000 fibres. Notre projet n'étant pas aussi ambitieux nous choissirons 60 cm et une centaine de fibres.