PHOTONIQUE

Exercice tiré de :
PHYSIQUE APPLIQUEE (partie optique: EPREUVE BTS GOP U42) Les questions sont indépendantes les unes des autres, mais il est
conseillé de les traiter dans l'ordre pour une meilleure compréhension du
sujet.
Caractérisation d'installation à fibres optiques par rétrodiffusion.
Bilan d'une liaison.
Présentation du système
La rétrodiffusion permet de caractériser une installation à fibres
optiques (F.O). Cette technique permet la mesure de la position et de
l'atténuation des connecteurs, de l'atténuation linéique des fibres,
etc.... La méthode consiste à injecter une impulsion lumineuse très brève
dans une installation à fibres optiques et à analyser l'écho (intensité
optique parcourant la fibre en sens inverse) reçu en fonction du temps.
[pic] La réflexion sur la face d'entrée de la fibre pouvant masquer le signal
rétrodiffusé, le système utilisé doit pouvoir la supprimer. Si la lumière
incidente est polarisée, la lumière réfléchie à l'entrée l'est aussi. Par
contre, dans la plupart des cas, la lumière transmise dans la fibre perd sa
polarisation privilégiée. Cette différence sera exploitée pour séparer la
réflexion d'entrée du reste de l'écho, et ainsi sélectionner le signal
associé à l'intensité rétrodiffusée.
Le schéma général du système est le suivant : (voir Erreur! Source du
renvoi introuvable.)
[pic] Glan Laser Polarizers are a form of Glan Taylor Polarizer which has been
specifically designed for use with high power beams.
Cadre 1 Extrait du catalogue Ealing.
La lame ½ onde: l / 2 Le faisceau incident est polarisé elliptiquement. Sa polarisation peut
être représentée par deux vibrations rectilignes, orthogonales entre elles,
déphasées de p/2.
La lame ½ onde va permettre de les orienter parallèlement aux lignes
neutres du prime de Glan.
Rappeler brièvement à l'aide d'un schéma, l'action d'une lame ½ onde sur
une vibration polarisée rectilignement. Le prisme de Glan: polariseur Au sortir de la lame l/2, les deux composantes de la vibration elliptique
sont parallèles aux lignes neutres ordinaire et extraordinaire du prisme de
Glan. Nous noterons (voir Erreur! Source du renvoi introuvable.) :
o la composante perpendiculaire au plan de la figure
­ la composante parallèle au plan de la figure, comme l'axe optique du
prisme.
Le faisceau, de polarisation elliptique, parvient au prisme de Glan.
Celui-ci (voir Cadre 1) est formé de deux demi-prismes taillés dans la
calcite biréfringente, milieu uniaxe négatif, d'indices nO = 1,658 et nE =
1,486.
Ils sont séparés par une lame d'air. Les axes optiques des deux demi-
prismes sont parallèles aux faces d'entrée et de sortie.
L'angle du prisme est de 40,0°.
1. Compléter, sur la feuille jointe au sujet, le schéma de la
construction d'Huygens au niveau du dioptre calcite-air (voir Erreur!
Source du renvoi introuvable. sur la feuille à joindre à la copie) en
traçant le trajet des rayons ordinaire et extraordinaire (lorsque
c'est possible) dans le second milieu à partir du point d'incidence I.
(DO et DE sont les vibrations ordinaire et extraordinaire dans le
premier milieu.)
Le cercle noté VO de centre I est la trace de la nappe d'onde ordinaire
du premier milieu (la calcite); l'ellipse VE est la trace de
l'ellipsoïde de centre I représentant la nappe extraordinaire, le
cercle C est la trace de la surface d'onde du second milieu (l'air).
Les rayons des cercles et le grand axe de l'ellipse sont
proportionnels aux vitesses vO, vE et c (ou à l'inverse des indices :
1/nO , 1/nE , 1). [pic] Cadre 2 Prisme de Glan-Taylor séparateur.
2. La loi de Descartes liant les angles d'incidence et de réfraction de
part et d'autre d'un dioptre peut-elle être utilisée ici? Montrer par
le calcul que seul le rayon extraordinaire peut être transmis. Le prisme de Glan-Taylor: séparateur de polarisation. La lumière réfléchie à l'entrée de la première fibre garde une
polarisation rectiligne, dans le plan de la figure. Par contre la lumière
rétrodiffusée est dépolarisée.
Expliquer, sans calcul, le rôle du prisme de Glan sur la lumière
réfléchie et sur la lumière rétrodiffusée en s'aidant du schéma du Cadre 2.