Principes fondamentaux de la transmission par fibre optique (deuxième partie)

Spécifications courantes de la fibre optique

Dimensions de la fibre optique :

1) Diamètre du noyau monomode : 9/125 μm, 10/125 μm

2) Diamètre extérieur du revêtement (2D)=125μm

3) Diamètre extérieur de la première-couche = 250μm

4) Queue de cochon : 300 μm

5) Multimode :

50/125μm, norme européenne

62,5/125 μm, norme américaine

6) Réseaux industriels, médicaux et bas débit- : 100/140 μm, 200/230 μm

7) Plastique : 98/1000μm, utilisé dans le contrôle automobile

Atténuation de la fibre optique

Les principaux facteurs provoquant l'atténuation de la fibre optique sont les suivants : la perte intrinsèque, la flexion, la compression, les impuretés, la non-uniformité et l'épissage.

Perte intrinsèque : Cela fait référence à la perte inhérente de la fibre, y compris la diffusion Rayleigh et l'absorption inhérente.

Perte de courbure : lorsque la fibre est courbée, une partie de la lumière contenue dans la fibre est perdue en raison de la diffusion, ce qui entraîne une perte. Extrusion : Perte causée par la légère flexion des fibres optiques lorsqu'elles sont soumises à une compression.

Impuretés : perte causée par les impuretés présentes dans la fibre optique qui absorbent et diffusent la lumière qui s'y propage.

Non-uniformité : perte causée par l'indice de réfraction non-uniforme du matériau de la fibre optique.

Fractionnement : perte générée lors de l'épissage de la fibre optique, telle que : désalignement (l'exigence de coaxialité pour la fibre monomode-est inférieure à 0,8 μm), non-perpendularité de la face d'extrémité par rapport à l'axe, face d'extrémité inégale, diamètre de noyau non adapté et mauvaise qualité d'épissure par fusion.

Types de câbles optiques

1) Par méthode de pose : câbles optiques aériens autoportants, câbles optiques pour conduits, câbles optiques enterrés blindés et câbles optiques sous-marins.

2) Par structure de câble : câbles optiques à tubes lâches, câbles optiques toronnés, câbles optiques à ajustement serré-, câbles optiques en ruban, câbles optiques non - métalliques et câbles optiques branchables.

3) Par application : câbles optiques de communication longue-distance, câbles optiques extérieurs à courte-distance, câbles optiques hybrides et câbles optiques-intérieurs de bâtiment. Épissage et terminaison de câbles à fibres optiques

L'épissage et la terminaison des câbles à fibres optiques sont des compétences fondamentales que le personnel de maintenance des lignes de câbles à fibres optiques doit maîtriser.

Les techniques d'épissage des câbles à fibres optiques peuvent être classées comme suit :

1) Techniques d'épissage de fibres optiques et techniques d'épissage de câbles à fibres optiques.

2) La terminaison d'un câble à fibre optique est similaire à l'épissage d'un câble à fibre optique, mais le fonctionnement diffère en raison des différents matériaux du connecteur.

Types d'épissures de fibres optiques

Les épissures de câbles à fibres optiques peuvent généralement être divisées en deux catégories principales :

1) Épissures de fibres optiques fixes (communément appelées joints morts). Celles-ci sont généralement réalisées à l'aide d'épisseurs par fusion de fibres optiques et sont utilisées pour les connexions directes de câbles à fibres optiques.

2) Joints flexibles à fibres optiques (communément appelés joints sous tension). Ceux-ci sont connectés à l’aide de connecteurs détachables (communément appelés joints sous tension). Ils sont utilisés pour les cordons de brassage à fibres optiques, les connexions d'équipements, etc.

En raison du caractère incomplet de la face d'extrémité de la fibre et de la pression inégale sur la face d'extrémité de la fibre, la perte de joint lors de l'épissage par fusion à décharge unique est relativement élevée. Actuellement, une méthode d'épissage par fusion à deux-décharges est utilisée. Tout d'abord, la face d'extrémité de la fibre est préchauffée et déchargée pour façonner la face d'extrémité, éliminer la poussière et les débris, et simultanément, le préchauffage assure une pression uniforme sur la face d'extrémité de la fibre.

Méthodes de surveillance de la perte de connexion par fibre optique

Il existe trois méthodes pour surveiller la perte de connexion par fibre optique :

1. Surveillance sur une soudeuse à fusion.

2. Surveillance à l’aide d’une source lumineuse et d’un wattmètre optique.

3. Méthode de mesure OTDR.

Méthode d'opération d'épissage de fibre optique

Les opérations d'épissage de fibres optiques comportent généralement cinq étapes :

1. Traitement du visage à l'extrémité des fibres.

2. Épissage et installation de fibres.

3. Épissage par fusion de fibres.

4. Protection des connecteurs de fibres optiques.

5. Rétention de l'excès de fibres.

L'épissage de l'ensemble du câble optique s'effectue généralement selon les étapes suivantes :

Étape 1 : Déterminez la longueur requise, dénudez le câble optique et retirez la gaine ;

Étape 2 : Nettoyez et retirez le matériau de remplissage de vaseline à l'intérieur du câble optique.

Étape 3 : Regroupez les fibres optiques.

Étape 4 : Vérifiez le nombre de cœurs de fibre optique, faites correspondre les câbles à fibre optique et vérifiez les codes de couleur pour détecter les erreurs ;

Étape 5 : Renforcez l’épissure du noyau ;

Étape 6 : Épissez diverses paires de fils auxiliaires, y compris les paires de fils de service, les paires de fils de commande, les fils de terre blindés, etc. (si l'une des paires de fils ci-dessus existe).

Étape 7 : Épissage de la fibre optique.

Étape 8 : Traitement de protection du connecteur de fibre optique ;

Étape 9 : Traitement de stockage des fibres optiques en excès ;

Étape 10 : Terminez l’épissage de la gaine du câble optique ;

Étape 11 : Protection du connecteur du câble optique.

Perte de fibre optique

1310 nm : 0,35 ~ 0,5 dB/Km

1 550 nm : 0,2 ~ 0,3 dB/Km

850 nm : 2,3 ~ 3,4 dB/Km

Perte d'épissure par fusion de fibre optique : 0,08 dB/éponge

Épissure par fusion de fibre optique 1 épissure/2km

Terminologie courante de la fibre optique

1) Atténuation

Atténuation : La perte de lumière au point de contact avec le câble optique. Perte d'énergie pendant la transmission dans la fibre optique : fibre monomode-1310 nm : 0,4 ~ 0,6 dB/km ; 1550 nm : 0,2 ~ 0,3 dB/km ; Fibre multimode plastique : 300 dB/km

2) Dispersion
Dispersion : élargissement de la bande passante provoqué par une impulsion lumineuse parcourant une certaine distance le long d'une fibre optique. C’est le principal facteur limitant le taux de transmission.

Dispersion intermodale : se produit uniquement dans les fibres multimodes, car différents modes de lumière se déplacent le long de chemins différents.

Dispersion du matériau : la lumière de différentes longueurs d’onde se propage à différentes vitesses.

Dispersion du guide d'ondes : se produit parce que l'énergie lumineuse se déplace à des vitesses légèrement différentes dans le cœur et la gaine. Dans les fibres monomodes-, il est très important de modifier la dispersion en modifiant la structure interne de la fibre.

G.652 Point de dispersion nul autour de 1300 nm

G.653 Point de dispersion nul autour de 1550 nm

G.654 Fibre à dispersion négative

Dispersion G.655-fibre décalée

Fibre pleine-onde

3) Diffusion

En raison des imperfections de la structure de base de la lumière, l’énergie lumineuse est perdue et la transmission de la lumière n’a plus une bonne directionnalité.

Fondamentaux du système à fibre optique

Architecture et fonctions de base du système à fibre optique :

1. Unité de transmission : convertit les signaux électriques en signaux optiques ;

2. Unité de transmission : Le support transportant les signaux optiques ;

3. Unité de réception : reçoit les signaux optiques et les convertit en signaux électriques ;

4. Appareils de connexion : connectez la fibre optique aux sources lumineuses, aux photodétecteurs et à d’autres composants à fibre optique.

Types de connecteurs courants

La partie avant le "/" indique le modèle de connecteur pour le pigtail.

La partie après le "/" indique la méthode de traitement transversal-.

Le connecteur « SC » (Square Connector/Standard Connector/Subscriber Connector) est un connecteur carré standard en plastique technique, offrant des avantages tels que la résistance aux températures élevées et la résistance à l'oxydation. Les connecteurs SC sont généralement utilisés pour les interfaces optiques côté équipement de transmission.

Le connecteur "LC" (Lucent Connector) a une forme similaire au connecteur SC mais légèrement plus petit.

Le connecteur « FC » (Ferrule Connector) est un connecteur métallique, généralement utilisé du côté ODF. Les connecteurs métalliques ont une durée de vie plus longue que les connecteurs en plastique.

Le "ST" (Straight Tip) est un connecteur rond à encliquetage-, également en métal.

Type de face d'extrémité du connecteur

PC (Physical Contact): Its connector cross-section is flat. Return loss: >40dB
UPC (UltraPolished Connectors) : Le connecteur est courbé. Perte de retour : 50 dB ~ 55 dB
APC (AnglePolished Connector): The cross-section has an 8-degree inclined contact surface. Return loss: >60dB

Coupleur

Fonction principale : Redistribuer les signaux optiques. Les applications clés incluent les réseaux à fibre optique, en particulier les réseaux locaux (LAN) et les dispositifs de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM).
Structure de base : Les coupleurs sont des dispositifs passifs bidirectionnels. Les topologies de base incluent les topologies en arbre et en étoile. Un type correspondant de coupleur est le séparateur.

Multiplexeur par répartition en longueur d'onde

WDM-Le multiplexeur par répartition en longueur d'onde transmet plusieurs signaux optiques avec différentes fréquences et couleurs au sein d'une seule fibre optique. Un multiplexeur par répartition en longueur d'onde couple plusieurs signaux optiques dans la même fibre ; un multiplexeur par répartition en longueur d'onde sépare ces signaux d'une seule fibre optique.

Multiplexeur par répartition en longueur d'onde (illustration)

Unité de transmission

Unité de réception

Communication numérique par fibre optique

Définitions d'impulsions dans les systèmes numériques :

1. Amplitude : hauteur de l'impulsion, représentant la puissance optique dans les systèmes à fibre optique.

3. Temps de chute : Temps nécessaire à l'impulsion pour passer de 90 % de son amplitude à 10 %.

2. Temps de montée : Temps nécessaire à l'impulsion pour passer de 10 % de son amplitude maximale à 90 %.

4. Largeur d'impulsion : La largeur de l'impulsion à une amplitude de 50 %, exprimée en temps.

5. Période : l'heure spécifique de l'impulsion, le temps nécessaire pour terminer un cycle.

6. Rapport d'extinction : rapport de la puissance optique d'un signal 1 à la puissance optique d'un signal 0.

Définitions des unités couramment utilisées dans la communication par fibre optique :

1. dB=10 log10 (Pout / Pin)

Moue : puissance de sortie ; Broche : puissance d'entrée

2. dBm=10 log10 (P / 1 mW)

Une unité largement utilisée en ingénierie des communications ;

Représente généralement la puissance optique avec 1 milliwatt comme référence ;

Exemple : –10dBm signifie une puissance optique égale à 100µW.

3. dBu=10 log10 (P / 1µW)