Indice réfraction fibre optique : Le cœur doit être plus haut que la gaine
Correction d'une idée fausse fondamentale
La prémisse est incorrecte : dans toutes fibres optiques pratiques, l'indice de réfraction du cœur (n1) est PLUS ÉLEVÉ que l'indice de la gaine (n2). Cette différence (Δ = (n1-n2)/n1) permet la réflexion totale interne (RTI) — le mécanisme guidage.
Physique guidage lumière
Loi Snell interface cœur-gaine :
n1 sin(θ1) = n2 sin(θ2)
Pour RTI : θ2 = 90° → sin(θc) = n2/n1
Angle critique θc existe seulement si n1 > n2.
Profils indices typiques
| Type fibre | Cœur (n1) | Gaine (n2) | Δ (%) | NA |
|---|---|---|---|---|
| SMF standard (G.652) | 1,4682 | 1,4628 | 0,37 % | 0,12 |
| Multimode 62,5/125 | 1,496 | 1,491 | 0,33 % | 0,275 |
| Multimode 50/125 (OM3/4) | 1,482 | 1,477 | 0,34 % | 0,20 |
| Fibre optique plastique | 1,492 | 1,406 | 5,8 % | 0,5 |
Pourquoi indice cœur plus haut est essentiel
- Guidage ondes : RTI piège lumière dans cœur ; indice gaine plus bas crée « puits potentiel »
- Ouverture numérique : NA = √(n1² - n2²) — définit cône acceptation
- Confinement modes : Δ plus grand → meilleur confinement, NA plus haut, plus modes
- Pertes courbure : Δ plus haut réduit sensibilité macrocourbure/microcourbure
Ingénierie profil indice
- Indice marche : Transition abrupte n1→n2
- Indice gradient (GRIN) : n(r) parabolique dans cœur, réduit dispersion modale
- Gaine déprimée : Gaine interne < gaine externe pour façonnage dispersion
- Fibre cristal photonique : Microstructure trous air remplace gaine solide
Fabrication
Cœur dopé GeO2 (augmente n) ; gaine SiO2 pur ou fluoré (diminue n). Contrôle précis Δ via procédés MCVD/OVD/VAD.
En résumé : Indice cœur > indice gaine est non-négociable pour fibres optiques conventionnelles. Si ncœur ≤ ngaine, lumière fuit dans gaine → pas guidage → fibre inutile.