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Introduction aux fibres optiques, aux dB, à l'atténuation et aux mesures Conten

Introduction aux fibres optiques, aux dB, à l'atténuation et aux mesures Contenu Introduction Conditions préalables Conditions requises Composants utilisés Conventions Qu’est-ce qu’un décibel? Règles des logarithmes à base 10 dB Décibels en milliwatts (dBm) Décibels par rapport à un watt (dBW) Gains en puissance et en tension Structure de la fibre optique Type de fibre Longueur d’onde Puissance optique Comprendre l’affaiblissement d’insertion Calculer un budget de puissance Informations connexes Introduction Ce document est une référence rapide à certaines des formules et information importante liées aux technologies optiques. Ce document se concentre sur des décibels (dB), décibels par milliwatt (dBm), l'atténuation et des mesures, et fournit une introduction aux fibres optiques. Conditions préalables Conditions requises Aucune spécification déterminée n'est requise pour ce document. Composants utilisés Ce document n'est pas limité à des versions de matériel et de logiciel spécifiques. Les informations contenues dans ce document ont été créées à partir des périphériques d'un environnement de laboratoire spécifique. Tous les périphériques utilisés dans ce document ont démarré avec une configuration effacée (par défaut). Si votre réseau est opérationnel, assurez- vous que vous comprenez l'effet potentiel de toute commande. Conventions Pour plus d'informations sur les conventions utilisées dans ce document, reportez-vous à Conventions relatives aux conseils techniques Cisco. Qu’est-ce qu’un décibel? Un décibel (dB) est une unité utilisée pour exprimer la différence relative de puissance entre deux signaux. Un décibel est exprimé par le logarithme à base 10 du rapport entre la puissance de deux signaux, comme illustré ici : dB = 10 x log10 (P1/P2) où log10 est le logarithme à base 10, et P1 et P2 sont les puissances à comparer. Remarque: Le log10 diffère du logarithme népérien (ln ou Log), qui a pour base le nombre « e ». L’amplitude d’un signal peut également être exprimée en dB. La puissance est proportionnelle au carré de l’amplitude d’un signal. Par conséquent, un décibel est exprimé comme suit : dB = 20 x log10 (V1/V2) où V1 et V2 sont les amplitudes à comparer. 1 bel (unité non utilisée actuellement) = log10 (P1/P2) 1 décibel (dB) = 1 bel/10 = 10 * log10 (P1/P2) dBr = dB (niveau relatif) = dB = 10 * log10 (P1/P2) Règles des logarithmes à base 10 log10 (AxB) = log10 (A) + log10 (B) G log10 (A/B) = log10 (A) - log10 (B) G log10 (1/A) = -log10 (A) G log10 (0,01) = -log10 (100) = -2 G log10 (0,1) = -log10(10) = -1 G log10 (1) = 0 G log10 (2) = 0,3 G log10 (4) = 0,6 G log10 (10) = 1 G log10 (20) = 1,3log10 (2 x 10) = log10 (2) + log10 (10) = 1 + 0,3 G log10 (100) = 2 G log10 (1000) = 3 G log10 (10 000) = 4 G dB Ce tableau présente les rapports de puissance des logarithmes et des dB (décibels) : Rapport de puissance dB = 10 x log10 (rapport de puissance) AxB x dB = 10 x log10(A) + 10 x log10(B) A/B x dB = 10 x log10(A) - 10 x log10(B) 1/A x dB = +10 x log10 (1/A) = -10 x log10 (A) 0,01 -20 dB = -10 x log10(100) 0,1 -10 dB = 10 x log10 (1) 1 0 dB = 10 x log10 (1) 2 3 dB = 10 x log10 (2) 4 6 dB = 10 x log10 (4) 10 10 dB = 10 x log10 (10) 20 13 dB = 10 x (log10 (10) + log10 (2)) 100 20 dB = 10 x log10 (100) 1000 30 dB = 10 x log10 (1000) 10 000 40 dB = 10 x log10 (10 000) Décibels en milliwatts (dBm) dBm = dB milliwatt = 10 x log10 (puissance en mW/1 mW) Alimentation Rapport dBm = 10 x log10 (puissance en mW/1 mW) 1 mW 1 mW/1 mW = 1 0 dBm = 10 x log10 (1) 2 mW 2 mW/1 mW = 2 3 dBm = 10 x log10 (2) 4 mW 4 mW/1 mW = 4 6 dBm = 10 x log10 (4) 10 mW 10 mW/1 mW = 10 10 dBm = 10 x log10 (10) 0,1 W 100 mW/1 mW = 100 20 dBm = 10 x log10 (100) 1 W 1000 mW/1 mW = 1000 30 dBm = 10 x log10 (1000) 10 W 10 000 mW/1 mW = 10 000 40 dBm = 10 x log10 (10 000) Décibels par rapport à un watt (dBW) dBW = dB watt = 10 x log10 (puissance en W/1 W) Alimentation Rapport dBm = 10 x log10 (puissance en mW/1 mW) 1 W 1 W/1 W = 1 0 dBW = 10 x log10 (1) 2 W 2 W/1 W = 2 3 dBW = 10 x log10 (2) 4 W 4 W/1 W = 4 6 dBW = 10 x log10 (4) 10 W 10 W/1 W = 10 10 dBW = 10 x log10 (10) 100 mW 0,1 W/1 W = 0,1 -10 dBW = -10 x log10 (10) 10 mW 0,01 W/1 W = 1/100 -20 dBW = -10 x log10 (100) 1 mW 0,001 W/1 W = 1/1000 -30 dBW = -10 x log10 (1000) Gains en puissance et en tension Ce tableau compare les gains en puissance et en tension : dB Rapport de puissance Rapport de tension dB Rapport de puissance Rapport de tension 0 1,00 1,00 10 10,00 3,16 1 1,26 1,12 11 12,59 3,55 2 1,58 1,26 12 15,85 3,98 3 2,00 1,41 13 19,95 4,47 4 2,51 1,58 14 25,12 5,01 5 3,16 1,78 15 31,62 5,62 6 3,98 2,00 16 39,81 6,31 7 5,01 2,24 17 50,12 7,08 8 6,31 2,51 18 63,10 7,94 9 7,94 2,82 19 79,43 8,91 10 10,00 3,16 20 100,00 10,00 Avec cette information, vous pouvez définir les formules d’atténuation et de gain : Atténuation (dB) = 10 x log10(P d’entrée/P de sortie) = 20 x log10(V d’entrée/V de sortie) Gain (dB) = 10 x log10(P de sortie/P d’entrée) = 20 x log10(V de sortie/V d’entrée) Structure de la fibre optique La fibre optique est un support de transport des données. La fibre optique est faite de verre à base de silice et est constituée d’un cœur entouré d’une gaine. La partie centrale de la fibre, appelée le cœur, a un indice de réfraction de N1. La gaine qui entoure le cœur a un indice de réfraction de N2 (plus faible que N1). Lorsque la lumière pénètre dans la fibre, la gaine confine la lumière dans le cœur de la fibre qui se déplace le long de la fibre par réflexion interne entre le cœur et la gaine. Figure 1 – Structure de la fibre optique Type de fibre Les fibres monomodes et multimodes sont les fibres qui sont généralement fabriquées et commercialisées aujourd’hui. La figure 2 fournit des renseignements sur ces deux types de fibres. Figure 2 – Fibres monomodes et multimodes Longueur d’onde Une petite quantité de lumière est injectée dans la fibre. Cette lumière se situe dans les longueurs d’onde visibles (de 400 nm à 700 nm) et à proximité des longueurs d’onde infrarouges (de 700 nm à 1700 nm) dans le spectre électromagnétique (voir la figure 3). Figure 3 – Spectre électromagnétique Quatre longueurs d’onde particulières peuvent être utilisées pour la transmission par fibres optiques avec peu d’affaiblissement optique. Le tableau suivant les présente : Fenêtres Longueur d’onde Affaiblissement 1re longueur d’onde 850 nm 3 dB/km 2e longueur d’onde 1 310 nm 0,4 dB/km 3e longueur d’onde 1 550 nm (bande C) 0,2 dB/km 4e longueur d’onde 1 625 nm (bande L) 0,2 dB/km Puissance optique Pour mesurer l’affaiblissement optique, on utilise deux unités, à savoir le dBm et le dB. Le dBm représente le niveau de puissance réel exprimé en milliwatts et le dB (décibel) représente la différence entre les puissances. Figure 4 – Comment mesurer la puissance optique Si la puissance d’entrée optique est P1 (dBm) et que la puissance de sortie optique est P2 (dBm), la perte de puissance est égale à P1 - P2 dB. On peut voir la quantité de puissance qui est perdue entre l’entrée et la sortie en consultant la valeur en dB dans ce tableau de conversion de la puissance : d B Puissance de sortie en % de la puissance d’entrée % de puissance perdue Remarque s 1 79 % 21 % - 2 63 % 37 % - 3 50 % 50 % 1/2 de la puissance 4 40 % 60 % - 5 32 % 68 % - 6 25 % 75 % 1/4 de la puissance 7 20 % 80 % 1/5 de la puissance 8 16 % 84 % 1/6 de la puissance 9 12 % 88 % 1/8 de la puissance 10 10 % 90 % 1/10 de la puissance 11 8 % 92 % 1/12 de la puissance 12 6,3 % 93,7 % 1/16 de la puissance 13 5 % 95 % 1/20 de la puissance 14 4 % 96 % uploads/s1/ db-29000.pdf