Une fois la gaine colorée retirée, le verre brillant à l’intérieur est-il celui qui transmet la lumière ?
Après avoir retiré la gaine colorée (le revêtement), le « verre brillant » exposé n’est pas entièrement destiné à la transmission de la lumière. Cette partie en verre comprend en réalité deux couches sur le plan physique et optique : la gaine extérieure (Cladding) et le cœur (Core). Seul le « cœur », situé au centre et indiscernable à l’œil nu, est réellement utilisé pour transmettre le signal lumineux.
La structure physique en trois couches de la fibre optique
De l’extérieur vers l’intérieur, une fibre optique standard est composée des trois couches suivantes :
- Couche extérieure : Revêtement (Coating)
C’est la « peau colorée » que vous retirez (matériaux courants : polyacrylate, polyimide, etc.). Le revêtement ne participe pas à la transmission de la lumière ; son rôle principal est de protéger le verre interne fragile contre les dommages mécaniques, les rayures et l’humidité. Le diamètre extérieur du revêtement des fibres de communication standard est généralement de 250\ \mu\text{m} ou 255\ \mu\text{m} . - Couche intermédiaire : Gaine extérieure (Cladding)
C’est la partie principale du « fil de verre brillant » que vous voyez à l’œil nu après avoir retiré le revêtement. Le diamètre extérieur de la gaine extérieure d’une fibre monomode standard est de 125\ \mu\text{m} . L’indice de réfraction de la gaine extérieure (noté n_2 ) est légèrement inférieur à celui du cœur. Son rôle principal n’est pas de « transmettre la lumière » directement, mais de confiner fermement la lumière à l’intérieur du cœur grâce au mécanisme de réflexion totale interne (Total Internal Reflection), empêchant ainsi la fuite d’énergie lumineuse vers l’extérieur. - Couche la plus interne : Cœur (Core)
Un canal extrêmement fin situé exactement au centre du fil de verre, avec un indice de réfraction plus élevé (noté n_1 ), afin de satisfaire la condition de réflexion totale ( $ n_1
n_2 ). Pour une fibre monomode standard (SMF), le diamètre du cœur n'est que d'environ 9\ \mu\text{m} $. C’est le canal physique réellement utilisé pour guider et transmettre le signal lumineux.
Pourquoi la distinction n’est-elle pas visible à l’œil nu ?
Parce que lors de la fabrication, le cœur et la gaine extérieure sont tous deux fabriqués par fusion et étirage de matériaux à base de dioxyde de silicium (verre de quartz) de haute pureté, et qu’ils sont complètement fusionnés ensemble. L’indice de réfraction légèrement plus élevé du cœur est dû à l’ajout délibéré d’une très faible quantité d’éléments (comme le dioxyde de germanium \text{GeO}_2 ) dans le dioxyde de silicium. Ce dopage est complètement transparent et uniforme en apparence, de sorte que l’œil humain ne peut pas distinguer qu’une fibre de verre de 125\ \mu\text{m} contient en fait un noyau de 9\ \mu\text{m} à l’intérieur.
Combinaison avec les spécifications des produits standard
En prenant comme exemple les spécifications standard de fibres optiques fournies par Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), nous pouvons clairement voir la distribution géométrique de ces trois couches :
- OFSCN® G.652D Optical Fiber
- Diamètre du cœur : 9\ \mu\text{m}
- Diamètre de la gaine extérieure : 125\ \mu\text{m}
- Diamètre du revêtement : 255\ \mu\text{m} (c’est la couche de peau colorée retirée)
- OFSCN® G.657 Optical Fiber (Fibre monomode insensible à la courbure)
- Diamètre du cœur : 9\ \mu\text{m}
- Diamètre de la gaine extérieure : 125\ \mu\text{m}
- Diamètre du revêtement : 255\ \mu\text{m}
Résumé
Lorsque vous retirez la gaine colorée :
- Le fil de verre de 125\ \mu\text{m} qui apparaît devant vos yeux est principalement la gaine extérieure, qui sert à contraindre et réfléchir la lumière.
- Ce qui est réellement utilisé pour transmettre la lumière est uniquement le cœur ultra-fin au centre de ce fil de verre, dont la section transversale ne représente qu’environ 0,5\% de la totalité (diamètre seulement de 9\ \mu\text{m} ).