Qualification de IONIC, instrument de recombinaison ...

tel-00010396, version 1 - 4 Oct 2005
3.1. GUIDAGE MONOMODE 33
valeur de l’angle critique par :
θc = arccos
� ng
nc
⎛
�
�
= arcsin ⎝
n 2 c − n2 g
n 2 c
⎞
⎠. (3.1)
On voit que cet angle critique n’existe que si nc > ng. Deux cas peuvent alors se présenter
pour les rayons se propageant dans le coeur : si θi > θc, une partie de l’énergie est réfléchie
avec un angle θr = θi et il existe également un rayon réfracté dans la gaine avec un angle θt
(on perd donc une partie du flux à chaque passage à une interface); si θi ≤ θc la réflexion est
totale et toute l’énergie est renvoyée dans le coeur. Tous les rayons dont l’angle d’incidence
satisfait à la condition 0 ≤ θi ≤ θc seront donc susceptibles d’être guidés.
Dans le cas des guides à gradient d’indice, la description est plus compliquée. Pour essayer
de comprendre intuitivement le processus de guidage, on peut décomposer le profil d’indice
en une suite de couche d’indice constant et de valeur décroissante du centre vers le bord du
guide. La réflexion sur chacune des interfaces va donner un rayon de moins en moins incliné
par rapport à l’axe du guide. Suivant la valeur initiale de l’angle entre le rayon et l’axe du
guide, on pourra parvenir à une solution où la réflexion est totale pour une distance donnée
par rapport à l’axe. La condition de guidage est respectée. Si la réflexion totale n’a pas lieu
avant l’interface coeur/gaine le rayon ne revient pas dans le coeur. On peut donc dans ce cas
également définir un angle critique. Au delà de cet angle les rayons ne sont plus guidés et
l’énergie est rayonnée dans la gaine.
Cette description géométrique simple permet très intuitivement de comprendre comment
la lumière peut être piégée dans un guide planaire. Cela ne fait par contre pas apparaître la
notion de mode. Pour cela il va falloir rajouter la notion de phase de l’onde.
3.1.2 Description modale : approche géométrique
La description précédente permet de comprendre simplement la notion de guidage mais
n’est valable que pour des dimensions de guide grandes devant la longueur d’onde. Cela n’est
pas le cas avec les guides monomodes et il faut donc passer à une description de la propagation
A
C
P
Fig. 3.2 – Description modale d’un guide d’onde.
D
Q
B