La fibre optique plastique se retrouve dans différents domaines comme l’éclairage, les guides d’onde, la transmission de données en environnement industriel, les capteurs, la médecine,les câbles audio. Elles ont la particularité de bien fonctionner dans le domaine du visible comme le montre cette courbe d’atténuation d’une fibre standard de la marque Toray.
Ces fibres plastiques sont constituées d’un gros cœur en PMMA (Polymethyl Methacrylate), et d’une gaine optique /cladding en polymère fluoré. L’épaisseur du cladding peut représenter 1% du diamètre du cœur. Cette fibre est un guide d’onde qui exploite les propriétés réfractives de la lumière avec un confinement de la lumière entre le cœur et la gaine optique par réflexion multiple à l’interface de ces deux matériaux(phénomène de réflexion totale interne).
Comme le cœur de cette fibre est important, la fibre se comporte comme une fibre multimode; les rayons lumineux injectés vont suivre des chemins différents selon leurs angles d’incidence dans la fibre. On définit d’ailleurs l’ouverture numérique de la fibre qui permet de caractériser l’angle d’entrée maximale de la lumière dans la fibre par lequel la lumière peut être guidée.
La majorité des fibres optiques plastiques sont à saut d’indice, c’est-à-dire que le cœur a un indice de réfraction nc et la gaine optique/cladding a un indice de réfraction ng légèrement inférieur à l’indice de réfraction de cœur nc.L’indice de réfraction du PMMA est autour de 1.49. L’ouverture numérique d’une fibre optique plastique se calcule d’un point de vue théorique par l'expression :
sinӨmax =√(nc2- ng2 )
Comme toute fibre optique en règle générale, la fibre optique plastique résiste à toute perturbation électromagnétique.Son gros avantage par rapport à la fibre optique à base de silice est qu’elle se manipule très simplement notamment grâce à de gros diamètres (dia 1mm en standard), un matériau en PMMA versus la silice. En effet la connectorisation ou la mise en œuvre de férules en bout de fibre ne comporte pas de grande difficulté. Cette fibre est robuste, elle résiste aux torsions, aux vibrations et supporte de faibles rayons de courbure contrairement à une fibre optique à base de silice.
Catégorisation des fibres optiques polymères
La société japonaise, leader dans la fabrication fibres optiques plastiques a segmenté son offre avec plusieurs niveaux de qualité en adéquation du type d’application, de la température de fonctionnement de la fibre, de son ouverture numérique. Les diamètres de fibre peuvent varier de 250µm à 3mm. Selon l’usage, Toray a fragmenté son offre en fibres nues (uniquement cœur en PMMA et gaine optique / cladding), en cordons simplex ou duplex (1 ou 2 fibres recouverte d’une gaine mécanique en polyéthylène), en câbles avec une double protection mécanique au-dessus du cœur et du cladding, en guides optiques avec plusieurs fibres recouvertes d’une gaine mécanique. Le tableau ci-dessous montre la segmentation faite par Toray sur les fibres optiques plastiques.
