A coupleur de fibre optiqueest un composant optique passif qui divise, combine, capte ou redistribue la lumière entre les fibres optiques. Dans les réseaux du monde réel-, les coupleurs permettent à un signal d'atteindre de nombreux utilisateurs, permettent à plusieurs signaux de partager un chemin de fibre ou d'échantillonner une petite quantité de lumière à des fins de surveillance. Ce sont des bêtes de somme silencieuses dans les nœuds d’accès FTTH, les centres de données, les configurations de test, les lasers à fibre et les systèmes de capteurs.
Avant d’aller plus loin, il convient de dissiper une confusion courante. Un coupleur n'est pas la même chose qu'unadaptateur fibre optique. Un adaptateur aligne mécaniquement deux connecteurs afin que la lumière puisse passer à travers ; un coupleur modifie activement la façon dont la puissance optique est répartie entre les ports.RP Photoniquedéfinit les coupleurs de fibres comme des dispositifs qui couplent la lumière d'une ou plusieurs fibres d'entrée à une ou plusieurs fibres de sortie, avec une distribution de puissance qui peut dépendre de la longueur d'onde et de la polarisation.
Ce guide explique le fonctionnement des coupleurs de fibre optique, les principaux types que vous rencontrerez, les spécifications importantes lors de l'achat et comment faire une sélection judicieuse pour votre projet.
Qu'est-ce qu'un coupleur de fibre optique ?
Un coupleur de fibre optique est un dispositif optique doté d'un ou plusieurs ports d'entrée et d'un ou plusieurs ports de sortie. Selon la conception, il peut faire plusieurs choses à la fois :
- Divisez un signal d'entrée en deux sorties ou plus
- Combinez plusieurs entrées en une seule fibre de sortie
- Appuyez sur un petit pourcentage de puissance pour la surveillance ou les tests
- Distribuez les signaux optiques sur de nombreux ports selon un motif en étoile ou en arbre.
- Combinez ou séparez les longueurs d'onde dans les systèmes CWDM ou DWDM
Par exemple, un coupleur 1x2 possède une entrée et deux sorties. Un coupleur 2x2 possède deux entrées et deux sorties et peut agir comme un séparateur ou un combineur selon la direction de la lumière.
Dans les discussions sur les réseaux de télécommunications et de données, les termescoupleur de fibre optique, diviseur optique, etcombinateur optiquese chevauchent souvent. Un séparateur est essentiellement un coupleur utilisé dans le sens de division, tandis qu'un combineur est le même dispositif utilisé dans le sens de combinaison. Si vous recherchez des composants, les noms sur la fiche technique dépendent généralement de la manière dont l'appareil est destiné à être déployé.
Comment fonctionne un coupleur fibre optique ?
Un coupleur fonctionne en transférant la puissance optique entre les chemins de fibres. Le mécanisme exact dépend de l’approche de fabrication.
Dans un coupleur conique biconique fusionné (FBT), deux fibres ou plus sont chauffées, tirées et fusionnées afin que leurs noyaux se rapprochent suffisamment pour que la lumière s'échappe d'un noyau à un autre sur une longueur contrôlée.RP Photoniqueexplique que les coupleurs fusionnés sont fabriqués en effilant thermiquement et en fusionnant des fibres afin que leurs noyaux soient mis en contact optique étroit.
Dans un séparateur de circuit planaire d'ondes lumineuses (PLC), la lumière est guidée à travers un circuit guide d'ondes fabriqué sur un substrat de silice ou de polymère. Il s'agit de l'approche dominante pour les séparateurs à grand nombre de-ports-, car la géométrie du guide d'ondes est hautement reproductible.
Diviser la puissance optique
Lorsqu'un coupleur divise la lumière, la puissance optique d'entrée est répartie entre les ports de sortie. Dans un coupleur 1x2 50/50 idéal, chaque sortie reçoit la moitié de la puissance d'entrée. En termes de décibels, cela signifie environ 3 dB de perte théorique par sortie avant que les pertes réelles - ne soient ajoutées. LeAssociation de la fibre optique (FOA)note que le fractionnement introduit 3 dB de perte supplémentaires pour chaque doublement du nombre de fractionnements, plus une légère perte excédentaire de la structure du coupleur.
Combinaison de signaux optiques
De nombreux coupleurs sont bidirectionnels. Un appareil qui divise l’énergie dans un sens peut également combiner l’énergie dans le sens inverse. Dans un réseau optique passif (PON), le trafic descendant de l'OLT est réparti vers de nombreux utilisateurs, tandis que les signaux amont de ces utilisateurs sont recombinés vers l'OLT via le même séparateur passif.
Pourquoi les coupleurs introduisent toujours des pertes
La perte dans un coupleur de fibre optique provient de plusieurs sources agissant ensemble :
- Perte théorique (la part inévitable de la puissance)
- Perte excessive de la structure du coupleur elle-même
- Perte de connecteur et d’épissure aux ports d’entrée et de sortie
- Inadéquation de longueur d'onde entre l'appareil et la longueur d'onde du système
- Perte dépendante de la polarisation-(PDL)
- Répartition de l'énergie non-uniforme entre les ports de sortie
C'est pourquoi la sélection d'un coupleur ne se limite jamais au nombre de ports. Le budget de perte, la plage de longueurs d'onde, le rapport de division et l'environnement doivent tous être vérifiés ensemble.
Principaux types de coupleurs à fibre optique
Les coupleurs peuvent être classés de plusieurs manières utiles. La bonne classification dépend de si vous concevez un réseau, recherchez des composants ou dépannez un lien.
Par fonction : séparateur, combinateur, robinet et coupleur WDM
Undiviseur optiquedivise une entrée en plusieurs sorties (1x2, 1x4, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64). UNcombinateurfusionne plusieurs entrées en une seule sortie. UNcoupleur de robinetenvoie la majeure partie de la puissance optique via le chemin principal et en détourne une petite fraction (les rapports typiques sont 90/10, 95/5 et 99/1) vers un port de surveillance. UNCoupleur WDMcombine ou sépare les signaux en fonction de la longueur d'onde, largement utilisé dansCWDM et DWDMsystèmes.
Par configuration de port : 1x2, 2x2, 1xN et coupleurs en étoile
A Coupleur fibre optique 1x2possède une entrée et deux sorties et constitue l'élément de base le plus courant pour un simple fractionnement ou écoute. UNCoupleur 2x2avec deux entrées et deux sorties est largement utilisé dans les systèmes bidirectionnels, les interféromètres et les configurations de test. UNSéparateur 1xNdessert les réseaux PON, FTTH, CATV et de distribution. UnCoupleur étoile NxNdistribue la puissance optique sur de nombreux chemins d'entrée et de sortie simultanément.
Par forme : coupleurs Y, T, X, étoile et arbre
Le coupleur AY divise une entrée en deux sorties symétriques. Le coupleur AT a généralement un rapport inégal tel que 90/10 ou 80/20 et est bien adapté à la surveillance des signaux. Un coupleur X est normalement un appareil 2x2. Un coupleur en étoile distribue la puissance entre plusieurs entrées et sorties. Un coupleur arborescent divise une entrée en plusieurs sorties dans une structure de branchement et constitue le choix standard pour les réseaux PON et FTTx.
Par méthode de fabrication : FBT, PLC ou Micro-Optique
UnCoupleur FBT(cône biconique fusionné) est fabriqué en fusionnant et en effilant les fibres ensemble. Il est bien adapté aux petits nombres de fractionnements, aux ratios de fractionnement personnalisés et aux conceptions-sensibles aux coûts. UNRépartiteur CPLutilise une puce de guide d'ondes, qui offre une meilleure uniformité de longueur d'onde et des tolérances plus strictes pour un nombre de ports élevé. Les coupleurs micro-optiques utilisent des lentilles, des prismes, des miroirs ou des filtres à couche mince-et ont tendance à apparaître dans les instruments optiques spécialisés plutôt que dans le câblage de télécommunications.
Coupleur FBT ou répartiteur PLC : lequel choisir ?
La question FBT versus PLC revient sur presque tous les bons de commande de coupleurs. La réponse honnête est que ni l’un ni l’autre n’est universellement meilleur ; ils ont des points forts différents.
Les coupleurs FBT brillent lorsque la conception nécessite un faible nombre de divisions (généralement de 1x2 à 1x8), un rapport de division personnalisé (tel que 80/20, 90/10 ou 95/5) ou une application de longueur d'onde unique-. Ils sont généralement moins chers pour ces constructions plus simples. Les répartiteurs CPL constituent le choix le plus sûr lorsque vous avez besoin de performances constantes avec un nombre de ports plus élevé (1x8 et plus), d'un fonctionnement sur une large longueur d'onde sur 1 260 à 1 650 nm ou d'un comportement stable sur une large plage de températures. Le plus modernediviseurs de fibre optiquedéployés dans les réseaux FTTH et PON sont basés sur CPL-exactement pour cette raison.
En pratique, FBT est le bon choix pour surveiller les prises et les ratios sur mesure, tandis que PLC est la valeur par défaut pour la distribution FTTH, le LAN optique passif et toute exigence d'uniformité élevée.
Spécifications clés : rapport de division, perte d'insertion et longueur d'onde
Rapport de division ou rapport de couplage
Le rapport de partage décrit la façon dont le pouvoir est divisé. Un coupleur 50/50 répartit la puissance de manière égale. Un tap 90/10 envoie 90 % via le chemin principal et 10 % vers le port de surveillance. Pour la surveillance, vous souhaitez généralement supprimer seulement une petite tranche de lumière ; pour la distribution, vous souhaitez généralement un partage égal.
Perte d'insertion et perte excessive
La perte d'insertion est la puissance optique totale perdue lorsque le coupleur est placé dans la liaison. Il comprend la perte théorique et la perte excédentaire propre à l'appareil. Un répartiteur 1x2 50/50 a une perte théorique de 3 dB, mais les fiches techniques réelles montrent généralement une perte d'insertion typique d'environ 3,4 à 3,8 dB une fois la perte excédentaire et la perte de connecteur ajoutées. La perte excédentaire est la perte supplémentaire au-delà de la perte fractionnée inévitable ; un nombre inférieur signifie un coupleur mieux-construit.
Uniformité, perte de retour et directivité
L'uniformité décrit la manière dont la puissance est répartie uniformément entre les ports de sortie et devient critique aux répartitions 1x8, 1x16, 1x32 et 1x64. Les mesures de perte de réflexion reflétaient la lumière revenant vers la source. La directivité indique dans quelle mesure l'appareil empêche l'alimentation de s'écouler vers le mauvais port. Ces trois éléments sont les plus importants dans les systèmes DWDM, les environnements de test OTDR, les lasers à fibre et tout lien où les réflexions parasites dégradent les performances.
Longueur d'onde et bande passante de fonctionnement
Le coupleur doit correspondre à la longueur d'onde de votre système. Les systèmes de télécommunications utilisent généralement des fenêtres à 1 310 nm, 1 490 nm et 1 550 nm ; Les réseaux PON ajoutent 1 577 nm et 1 490 nm en fonction des paramètres pertinents.UIT-T G.984et les spécifications G.987. Certains coupleurs sont conçus uniquement pour une fenêtre étroite, tandis que les répartiteurs PLC à large bande couvrent 1 260 à 1 650 nm.
Type de fibre, connecteur et emballage
Vérifiez si le coupleur prend en charge la fibre monomode-ou multimode, et vérifiez-le type et le polissage du connecteur. Communconnecteur de fibre optiqueles options incluent LC, SC, FC, ST et MTP/MPO, avec polissage UPC ou APC. L'APC est préféré partout où une faible réflexion du dos est importante, en particulier dans les systèmes PON et vidéo analogiques. L'emballage mécanique est également important : fibre nue, mini module sans bloc, boîtier ABS, cassette LGX, boîtier de montage en rack-et fermeture IP68 extérieure servent tous différents scénarios de déploiement.
Applications courantes des coupleurs à fibre optique
PON, FTTH et LAN optique passif
Les réseaux PON utilisent des séparateurs 1xN pour connecter un port OLT à plusieurs ONT. Le trafic en aval est distribué aux utilisateurs ; le trafic en amont est regroupé. Le même appareil passif gère les deux sens. Les réseaux locaux optiques passifs utilisent la même architecture dans les environnements de bureau et de campus. La FOA note qu'un seul port OLT peut desservir jusqu'à 32 (et parfois 64 ou 128) appareils via des répartiteurs en cascade, en fonction du budget de puissance optique.
Points de surveillance et de test
Les coupleurs de prises échantillonnent une petite fraction de la lumière sans rompre le lien principal. Pour une liaison monomode-en direct, un tap 99/1 ou 95/5 est bien plus approprié qu'un répartiteur 50/50, qui consommerait trop de budget sur le chemin principal.
Systèmes WDM et DWDM
Les coupleurs WDM combinent ou séparent des signaux à différentes longueurs d'onde. Ils sont essentiels dans les-télécommunications longue distance, les amplificateurs à fibre (EDFA) et tout système dans lequel plusieurs canaux optiques partagent une même fibre. CWDM utilise une grille de 20 nm ; DWDM utilise une grille de 100 GHz ou 50 GHz qui nécessite une tolérance de longueur d'onde plus stricte de la part de chaque composant.
Systèmes de laboratoire, de capteurs et laser
Les coupleurs de fibre apparaissent également dans les interféromètres, les systèmes OCT, les capteurs à fibre et les lasers à fibre haute-puissance. Dans ces applications, le comportement de polarisation et la perte de réflexion comptent souvent plus que le coût brut.
Application-à-Référence rapide du coupleur
Pour rendre la sélection plus concrète, voici comment les applications correspondent généralement aux types de coupleurs dans la pratique. PourDistribution FTTH et PON, la réponse standard est unRépartiteur CPL dans un boîtier ABS ou une cassette LGXavec ports 1x8, 1x16 ou 1x32. Poursurveillance des liens en direct, choisissez un coupleur de dérivation FBT 99/1 ou 95/5 avec connecteurs APC. PourConfigurations de test bidirectionnel à 2 canaux, un coupleur FBT 2x2 50/50 est généralement suffisant. PourAgrégation de canaux CWDM/DWDM, un coupleur WDM à couche mince-ou un multiplexeur/démultiplexeur AWG-est requis. Pourcombinaison de pompe laser à fibre, un coupleur de fibre-à maintien de polarisation ou spécialisé-est nécessaire au lieu d'un appareil de télécommunication générique.
Comment choisir le bon coupleur de fibre optique
Utilisez le flux de travail suivant avant de passer une commande.
- Définir la fonction.Décidez si vous devez diviser, combiner, exploiter ou multiplexer-en longueur d'onde.
- Choisissez la configuration du port.Sélectionnez 1x2, 2x2, 1x8, 1x16, 1x32, 1x64 ou NxN en fonction du nombre de points de terminaison.
- Confirmez le rapport de partage.Utilisez 50/50 pour une répartition égale, 90/10 ou plus pour la surveillance et 1xN uniforme pour la distribution.
- Vérifiez la plage de longueurs d'onde.Adaptez la bande passante du coupleur à votre système, y compris les longueurs d'onde de mise à niveau future.
- Calculez le budget des pertes.Ajoutez l'atténuation de la fibre + la perte du connecteur + la perte d'épissure + la perte d'insertion du coupleur + la marge de sécurité (généralement 3 dB).
- Faites correspondre la fibre et le connecteur.Confirmez le mode simple-(G.652D ou G.657) par rapport au mode multimode (OM3/OM4/OM5), le type de connecteur et le polissage.
- Planifiez l'environnement d'installation.Les armoires intérieures, les fermetures extérieures, les racks de centres de données et les paillasses de laboratoire nécessitent un emballage différent.
Un exemple simple de budget de perte
Supposons que vous conceviez une liaison répartitrice CPL 1 x 16 pour FTTH avec 2 km de mode simple-câble à fibre optique, quatre paires de connecteurs LC/UPC et une épissure par fusion. Une estimation raisonnable serait : 13,5 dB (perte d'insertion typique d'un CPL 1x16) + 0.6 dB (2 km × 0,3 dB/km à 1 310 nm) + 1.2 dB (4 connecteurs × 0,3 dB) + 0.1 dB (une épissure) + 3 dB (marge) ≈ 18,4 dB au total. Si votre budget de puissance OLT/ONT est de classe B+ (28 dB), vous disposez d’une marge confortable ; s'il était plus serré, vous devrez réduire les épissures, raccourcir la longueur ou passer à une division 1x8.
Erreurs courantes à éviter
La première erreur, et la plus courante, consiste à traiter un coupleur comme un simple adaptateur. Les deux sont des appareils indépendants avec des tâches différentes. La seconde consiste à ignorer la perte d'insertion et à empiler trop de divisions sur une seule liaison jusqu'à ce que le récepteur soit à court d'énergie. La troisième consiste à choisir FBT pour un déploiement FTTH 1x32 où le CPL serait beaucoup plus uniforme et stable. La quatrième consiste à utiliser un coupleur conçu pour une fenêtre de longueur d'onde à une autre longueur d'onde, ce qui peut produire une perte réelle - très différente. La cinquième consiste à mélanger les connecteurs UPC et APC sans réfléchir aux conséquences de la réflexion.
FAQ sur les coupleurs de fibre optique
Quelle est la différence entre un coupleur de fibre optique et un répartiteur ?
Un répartiteur est un coupleur utilisé pour diviser une entrée en plusieurs sorties. Le termecoupleurest plus large car il couvre également les combineurs, les prises et les multiplexeurs de longueur d'onde.
Un coupleur de fibre optique est-il passif ou actif ?
Presque tous les coupleurs de télécommunications et de câblage sont passifs et ne nécessitent aucune alimentation électrique. Seuls les appareils spécialisés tels que les amplificateurs optiques et les commutateurs optiques sont considérés comme actifs.
Que signifie 1x2 dans un coupleur à fibre optique ?
Un coupleur 1x2 possède un port d'entrée et deux ports de sortie. Il s’agit de la configuration de répartiteur ou de robinet la plus simple.
Que signifie 2x2 dans un coupleur à fibre optique ?
Un coupleur 2x2 possède deux entrées et deux sorties et peut agir comme un séparateur ou un combineur selon la direction du signal. C'est courant dans les interféromètres et les configurations de test bidirectionnels.
Comment choisir un rapport de division pour un coupleur de prise ?
Pour la plupart des surveillances de liaison en direct-, une prise 99/1 ou 95/5 est le bon choix, car elle ne supprime qu'une petite partie de la puissance optique du chemin principal. Une prise 90/10 est appropriée lorsque le récepteur de surveillance est moins sensible. Une répartition 50/50 est rarement la bonne réponse en matière de surveillance.
Quelle est la perte d'insertion typique d'un répartiteur PLC 1x32 ?
La plupart des fiches techniques commerciales des répartiteurs PLC 1x32 répertorient une perte d'insertion typique comprise entre 16,5 et 17,5 dB, y compris la répartition théorique de 15 dB plus 1,5 à 2,5 dB d'excès et de perte de connecteur. Vérifiez toujours la fiche technique spécifique au modèle que vous achetez.
Puis-je utiliser un coupleur-monomode avec une fibre multimode ?
Généralement non. Les coupleurs monomode-sont conçus autour d'un noyau de 9 µm ; la fibre multimode a un cœur de 50 ou 62,5 µm. Le mélange des deux provoque une inadéquation de champ de mode - significative et une perte de couplage élevée. Utilisez un coupleur qui correspond à votremultimodeoumode unique-type de fibre.
Les coupleurs de fibre optique sont-ils bidirectionnels ?
La plupart des coupleurs passifs sont bidirectionnels. Le même dispositif utilisé pour diviser la lumière en aval peut combiner la lumière en amont lorsqu'il est utilisé dans la direction opposée, ce qui est exactement ainsi que fonctionnent les réseaux PON.
Quelle est la différence entre un coupleur WDM et un coupleur optique standard ?
Un coupleur standard distribue la puissance sans distinguer les longueurs d'onde. UNCoupleur WDMutilise des filtres à couche mince-ou la technologie AWG pour séparer ou combiner des longueurs d'onde spécifiques, ce qui est essentiel pour les systèmes CWDM et DWDM.
Quel type de connecteur dois-je choisir pour un coupleur fibre optique ?
LC et SC sont les plus courants dans les déploiements modernes d'accès et de centres de données. Le polissage APC est préféré partout où la réflexion arrière est importante, comme PON, RFoG et vidéo analogique. Faites correspondre le vernis aux deux extrémités du lien ; mélanger UPC et APC dégradera les performances.
Conclusion
Un coupleur de fibre optique est un composant d'une simplicité trompeuse qui sous-tend pratiquement tous les réseaux optiques modernes. Choisir le bon est un équilibre entre le nombre de ports, le rapport de division, la plage de longueurs d'onde, la perte d'insertion, le type de fibre, le connecteur et l'environnement dans lequel il vivra. Pour une prise de surveillance unique ou un rapport de partage personnalisé, un coupleur FBT constitue généralement la solution la plus économique. Pour le FTTH, le PON, le LAN optique passif ou toute distribution à grand nombre de-ports-, un répartiteur CPL est le choix le plus sûr à long terme-. Le meilleur coupleur est toujours celui qui correspond au budget de puissance optique et aux exigences de fiabilité du réseau qu'il dessert, et pas simplement celui dont le prix unitaire est le plus bas.
