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COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE 1 2 3 4 5 Atténuation e

COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE 1 2 3 4 5 Atténuation et longueur d’onde La lumière, lorsquʼelle se propage le long de la fibre, sʼatténue progressivement. Cette atténuation sʼexprime par une valeur en dB/km (décibel par kilomètre). Cette atténuation dépend de la longueur dʼonde (λ), cʼest à dire de la couleur (fréquence) de la lumière. En conséquence la longueur dʼonde de la lumière utilisée pour transmettre un signal dans une fibre optique nʼest pas choisie au hasard, elle correspond à un minimum dʼatténuation. La courbe dʼatténuation a lʼallure suivante: atténuation linéique (dB/km) Les longueurs dʼonde utilisées, et donc pour lesquelles des sources lumineuses ont été développées sont 850 nm (nanomètres) et 1300 nm en multimode, et 1310 nm et 1550 nm en monomode. Exemple: Pour une utilisation à 850 nm, lʼatténuation de lumière dans la fibre est de 3 dB au bout dʼ1 km de fibre (dʼaprès le graphique). Ces 3 dB signifient que 50% de la lumière a été perdue. longueur dʼonde (nm) • La fibre multimode La fibre multimode 850 nm 1300 nm 1550 nm Le cœur: Cʼest dans cette zone, constituée de verre, que la lumière est guidée et se propage le long de la fibre. La gaine: Couche de verre qui entoure le cœur. La composition du verre utilisé est différente de celle du cœur. Lʼassociation de ces deux couches permet de confiner la lumière dans le cœur, par réflexion totale de la lumière à lʼinterface cœur-gaine. La couche de protection: cʼest un revêtement de protection mécanique généralement en PVC. p2 QU’EST-CE QUE LA FIBRE OPTIQUE ? Une fibre optique est constituée de 3 éléments concentriques comme représenté ci-dessous: Structures et types de fibres coeur gaine protection Ce type de fibre est dit « multimode » car la lumière se propage suivant plusieurs « modes », cʼest à dire quʼelle peut suivre plusieurs trajets à lʼintérieur du cœur. Dans ce cas, la fibre est dite « monomode » car, en raison de la très petite taille du cœur (9 µm), il n’y a qu’un seul mode de propagation de la lumière. CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES DE LA FIBRE diamètre du coeur en microns (µm) diamètre de la gaine en microns (µm) La fibre monomode 9 / 125 50 / 125 ou 62,5 / 125 diamètre de la gaine en microns (µm) diamètre du coeur en microns (µm) • La fibre monomode COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE Les principaux avantages de la fibre optique sont les suivants: • Faible atténuation: la fibre optique a une atténuation moins importante que les conducteurs électriques, ce qui permet de transmettre des informations sur de plus longues distances en nécessitant moins de répéteurs. • Grande bande passante: la fibre optique permet dʼatteindre des capacités de transport bien plus élevées que le cuivre. Les bandes passantes typiques sont de 200 à 600 MHz.km pour des fibres multimodes, et > 10 GHz.km pour des fibres monomodes, comparées à 10 à 25 MHz.km pour des câbles électriques usuels. • Insensibilité aux perturbations électromagnétiques: les fibres optiques sont immunes aux parasites électromagnétiques, et elles mêmes nʼémettent aucune radiation. • Liaison non détectable: les câbles à fibre optique étant dans la plupart des cas totalement diélectriques, ils sont transparents vis à vis de tous types de détecteurs. • Isolation électrique: les fibres optiques permettent dʼeffectuer des transmissions entre points de potentiels électriques différents, et au voisinage dʼinstallations à haute tension. • Taille et poids réduits: pour faire passer une quantité dʼinformations équivalente, le volume et la masse de câble à fibre optique à utiliser sont bien moindres quʼen câble électrique. • cas multimode POURQUOI CHOISIR LA FIBRE OPTIQUE ? Une information (A, B ou C) se propage dans la fibre suivant n modes, ce qui la déforme, comme si elle se « dédoublait » n fois (par exemple sur le schéma ci-dessus, le trajet suivant le mode 3 est plus long que celui suivant le mode 2, qui est lui-même plus long que le trajet suivant le mode 1). Si les informations arrivent trop rapprochées, elles risquent alors de se mélanger, et ne sont pas récupérables à la sortie de la fibre. Il faut donc les espacer suffisamment, cʼest à dire limiter le débit. Une information (A, B ou C) se propage dans la fibre suivant un seul mode, donc nʼest pas déformée. On peut donc rapprocher beaucoup plus les informations cʼest-à-dire obtenir un débit bien plus important. mode 1 mode 2 mode 3 A B C A B C A B C A B C CCC AAA BBB AAABBBCCC A B C A B C Cʼest une mesure de la capacité de transport de données dʼune fibre optique. Par exemple, une fibre peut avoir une bande passante de 400 MHz.km (méga-hertz kilomètre). Cela signifie quʼelle peut transporter 400MHz sur 1 km. Elle dépend du type de fibre, la fibre monomode permet dʼavoir un débit dʼinformations beaucoup plus important que la multimode: Bande Passante p3 • cas monomode COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE p4 1 - L’épissure Cette opération consiste à raccorder directement les deux fibres par soudure au moyen dʼun arc électrique, en alignant le mieux possible les deux cœurs de fibre. Elle se fait grâce à un appareil appelé soudeuse ou épissureuse. Avantages: COMMENT RACCORDER DEUX FIBRES OPTIQUES ? • Cette méthode de raccordement est rapide et relativement simple à mettre en œuvre. • La perte de lumière engendrée par la soudure, due à un alignement des cœurs imparfait, reste très faible. Inconvénients: • Ce type de raccordement est relativement fragile (malgré une protection de la fusion par un tube thermorétractable). • Cʼest un raccordement définitif. • Il faut investir dans une soudeuse. 2 - L’utilisation de connecteurs Dans ce cas, il faut réaliser le câblage dʼun connecteur à chacune des extrémités des fibres à raccorder. On peut alors raccorder les deux fibres en raccordant les deux connecteurs. Avantages: • Ce type de raccordement est robuste. On peut choisir le type de connecteur et la robustesse de celui- ci en fonction du domaine dʼapplication du système. • Le raccordement est amovible. On peut connecter et déconnecter les deux fibres plusieurs centaines à plusieurs milliers de fois sans détérioration. Inconvénients: • La mise en œuvre est moins rapide que la fusion, et requiert une expérience ainsi que des outillages spécifiques. • La perte de lumière due à la connexion est plus élevée que dans le cas dʼune épissure. Il existe deux manières de raccorder entre elles deux fibres optiques: fibre à 250 µm fibre à 250 µm La fibre seule, cʼest à dire les deux couches actives (cœur et gaine) et la couche de protection plastique, a un diamètre extérieur de 250 microns. Elle est donc très fragile. Il faut donc constituer des câbles pour renforcer cette fibre et la rendre manipulable plus facilement. Il existe un très grand nombre de constructions de câbles différentes (cf. ci-dessous quelques exemples). LES CABLES A FIBRE OPTIQUE câble monovoie: gaine extérieure ø 3mm câble multivoies: ø 5,5mm gaine extérieure buffer 0,9 mm kevlar buffer 0,9 mm kevlar ø 0,9 mm COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE LES DIFFÉRENTS TYPES DE CONNECTEURS Câblage de la fibre dans une férule Quel que soit le type de connecteur choisi il faut toujours commencer par insérer la fibre dans un contact appelé férule, généralement en céramique. Cela permet ensuite de manipuler lʼextrémité de la fibre beaucoup plus facilement. câble à fibre optique colle fibre dénudée (125 µm) férule céramique Les différentes étapes du câblage de la fibre dans la férule sont: • le dénudage de la fibre, pour ne garder que les deux couches actives (la gaine et le cœur). • le collage de la fibre dans la céramique. La fibre est introduite dans le trou de la céramique dont le diamètre est très précis, ajusté à celui de la fibre. • le clivage de la fibre à ras de la céramique. • le polissage de lʼextrémité de la férule. Pour ce faire on utilise des toiles abrasives de grains de plus en plus fins, afin dʼobtenir une surface de fibre parfaitement bien polie, et dʼéliminer toutes les particules résiduelles gênantes. La technologie fibre à fibre Principe: Le principe des connecteurs « fibre à fibre » consiste à mettre en contact physique les deux férules céramiques. Pour réaligner parfaitement les fibres face à face, on utilise une bague dʼalignement de précision généralement en céramique appelée « sleeve ». La lumière passe ainsi directement dʼune fibre à lʼautre. férule céramique fibre sleeve Défauts: Lʼalignement des fibres nʼest jamais parfait, il existe donc une perte de lumière lors du passage de celle-ci dʼun côté à lʼautre. Cette perte est plus ou moins importante suivant les défauts résiduels dʼalignement ou de polissage: décalage transversal couche d’air (mauvais contact) décalage angulaire mauvais polissage p5 COMPRENDRE LA FIBRE OPTIQUE p6 La technologie à lentilles (à faisceau expansé) Principe: Le principe des connecteurs à lentilles consiste à placer une lentille à la sortie de chaque fibre, afin dʼélargir le faisceau en le collimatant, cʼest à dire en créant un faisceau de uploads/s3/ comprendre-la-fibre-optique-pdf.pdf