copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 7 Lors
copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 7 Lorsqu’un rayon lumineux (figure 1), appelé rayon incident, « tombe » sur une surface réfléchissante (exemple : un miroir) il subit une déviation dans le même plan suivant un angle de réflexion « r » qui est de même valeur que l’angle d’incidence « i » par rapport à un axe appelé axe d’inci- dence, perpendiculaire à la surface de séparation. 2.2. LA RÉFRACTION La figure 2 illustre un autre phénomène optique : La réfraction. Elle agit lors du passage d’un rayon lumineux incident d’un milieu 1, par exemple de l’air, vers un milieu 2 différent, par exemple de l’eau. Ce rayon incident va subir une déviation lors de la traversée dans le second milieu. L ’angle de réfraction « r » du rayon réfracté sera différent de l’angle d’incidence « i » par rapport à l’axe d’incidence déjà défini ci-dessus. Les relations mathématiques qui en résultent sont indiquées à côté de la figure 2. Dans notre exemple, le milieu 2 est plus réfringent que le milieu 1. Son indice de réfraction n2 est plus grand que l’indice de réfraction du milieu 1 n1. Figure 2: le pnénomène de réfraction. copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 8 • QU’EST CE QUE L‘INDICE DE RÉFRACTION ? L ’indice de réfraction est le rapport entre la vitesse de propagation d’un signal lumineux dans le vide et la vitesse de propagation du signal lumi- neux dans le milieu considéré. Cet indice varie donc en fonction des milieux traversés et aussi en fonction de la longueur d’onde du signal lumineux. copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 9 2.3. LA RÉFLEXION TOTALE Nous pouvons définir ce phénomène comme suit : Il y a réflexion totale lorsque l’angle d’un rayon lumineux incident, évoluant d’un milieu plus réfringent (+dense) vers un milieu moins réfringent (-dense), est supérieur à la valeur de l’angle limite du milieu où se pro- page le rayon incident. La figure 3 montre qu’en-dessous de l’angle limite « L », les rayons lumi- neux (en rouge) subissent le phénomène de réfraction et traversent la surface de séparation des deux milieux. Le rayon (jaune) ayant son angle d’incidence égale à l’angle limite rase la surface de séparation. Par contre le rayon (vert) qui attaque la surface de séparation avec un angle d’incidence supérieur à l’angle limite n’est plus en mesure de « sortir » vers le deuxième milieu mais subit une réflexion totale dans le premier. Dans une fibre optique, nous allons donc créer les conditions nécessaires et indispensables à la réflexion totale pour guider le signal lumineux dans le conduit en verre. Figure 3 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 10 > 3. TYPES DE FIBRES OPTIQUES ET LIMITATIONS 3.1. CONSTITUTION DES FIBRES OPTIQUES Une fibre optique est constituée de deux parties distinctes (figure 4), un cœur de verre d’indice de réfraction n1 et une gaine de verre d’indice de réfrac- tion n2. Cette dernière entoure le cœur. L ’indice n1 est supérieur à n2 per- mettant ainsi la réflexion totale. Lorsqu’on considère l’indice de réfraction radialement depuis le centre du cœur jusqu’à la gaine, on parle du profil d’indice de réfraction. Cet indice peut être constant ou varier. Une enveloppe protectrice entoure complètement la gaine et offre ainsi une protection mécanique à l’ensemble cœur-gaine. Figure 4 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 11 3.2. PROFIL À SAUT D’INDICE Lorsque l’indice de réfraction du cœur ne varie pas, on parle de profil à saut d’indice et le rayon lumineux ne subit aucune déviation dans le cœur. Son trajet est dévié au niveau de l’interface cœur-gaine là où l’indice de réfrac- tion change de valeur (figure 5 et 5’). Ce type de profil est peu performant pour les transmissions à haut débit car les rayons lumineux qui s’y propagent suivent des trajets forts différents les uns des autres et se déplacent à différentes vitesses en fonction de leurs longueurs d’onde. Il y a donc à l’arrivée un étalement de spectre conséquent (figure 6). Ce phénomène est appelé DISPERSION INTERMODALE. Figure 5’ Figure 6 Figure 5 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 12 3.3. PROFIL À GRADIENT D’INDICE Avec ce type de profil (figure 7 et 7’), l’indice de réfraction du cœur décroît radialement depuis le centre vers la gaine. On peut représenter le cœur comme une superposition de couches de verre d’indice de réfraction dif- férent. Cette disposition imprime aux différents rayons lumineux parcou- rant le cœur des trajets plus proches les uns des autres, donc un étalement de spectre moins important (figure 8). Les fibres optiques multimodes actuelles sont de type à gradient d’indice car plus performantes. On réduit le phénomène de dispersion intermodale. Figure 7’ Figure 8 Figure 7 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 13 3.4. TYPES DE FIBRES OPTIQUES Il existe deux sortes de fibres optiques : • Les fibres optiques MULTIMODES • Les fibres optiques MONOMODES Un mode est un rayon lumineux se propageant au sein du cœur. A certai- nes longueurs d’onde (850 et 1300 nm) et avec certaines dimensions du cœur (50 et 62,5 µm) plusieurs rayons lumineux traversent la fibre qui porte alors le nom de multimode. À l’inverse, une fibre monomode n’autorise la propagation que d’un seul rayon lumineux. Il porte le nom de mode fon- damental. Les différences entre ces fibres sont : • Les dimensions du cœur : o 62,5 µm et 50 µm pour les multimodes o 8 µm et 9 µm pour les monomodes • Les longueurs d’onde employées : o 850 et 1300 nm pour les multimodes o 1310, 1550 et 1625 nm pour les monomodes Figure 8’ copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 14 Leurs performances sont également bien différentes. Les multimodes sont prévues pour couvrir de courtes distances (quelques centaines de mèt- res à 2 km max.), par exemple un réseau local, car leur atténuation est importante : 3,5 dB/km (valeur typique à 850 nm). Par contre, les mono- modes ont la capacité de parcourir plusieurs dizaines de kilomètre sans nécessiter l’emploi d’un réamplificateur, leur atténuation est beaucoup plus faible : 0,5 dB/km (valeur typique à 1310 nm). C’est une des raisons pour laquelle les opérateurs de télécommunication utilisent ce type de fibre. Les longueurs indiquées ci-dessus ont été choisies car elles génèrent un minimum d’atténuation (figure 9). Figure 9 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 15 3.5. LES LIMITATIONS Plusieurs paramètres sont à considérer lors de l’évaluation des perfor- mances des fibres optiques, cela se traduit souvent en longueur de câble plus ou moins importante en fonction des débits. Les deux paramètres les plus importants pour définir les propriétés de transmission des fibres optiques sont : • L ’atténuation • La bande passante 3.5.1. L ’ATTÉNUATION La lumière, qui se propage au sein de la fibre optique, subit une perte d’é- nergie appelée ATTÉNUATION. Cette dernière doit être la plus faible pos- sible afin d’être en mesure de parcourir de grandes distances. Il faut en tenir compte lors de l’élaboration de liaisons optiques. Comme déjà mentionné plus haut, certaines longueurs d’onde sont plus propices que d’autres et présentent des affaiblissements moins élevés. Figure 10 copyright©2005 Open Net sprl • GUIDE PRATIQUE DU CÂBLAGE FIBRE OPTIQUE • 16 Ce phénomène est provoqué par l’absorption et la diffusion, et dépend, entre autres, de la longueur d’onde du signal. L’absorption (OH-) se produit essentiellement à 1.390 nm (voir la figure 9), par contre la diffusion est pré- sente à toutes les longueurs d’onde et est causée par l’hétérogénéité du verre. Plusieurs méthodes existent pour mesurer cette atténuation, une d’entre- elles sera exposée plus loin dans ce guide. 3.5.2. LA BANDE PASSANTE C’est le paramètre qui limite les performances des fibres optiques multi- modes dans les réseaux locaux à haut débit (1 et 10 gigabit par seconde). Il est caractérisé par un étalement temporel de l’impulsion lumineuse. Ce phénomène, qui s’appelle la dispersion, dépend de la dispersion intermo- dale, de la dispersion du matériau et de la dispersion du guide, ces deux dernières constituent la dispersion chromatique. Dispersion du matériau : représente la dépendance de l’indice de réfrac- tion de la silice avec la longueur d’onde. Dispersion du guide : représente la dépendance de l’indice du mode fon- damental à la dimension du guide par rapport à la longueur d’onde. Cette bande passante représente la quantité d’information (bit/sec.) que peut transporter une fibre sur une distance donnée, son unité est le MHz.km. C’est ce paramètre qui, aujourd’hui, conditionne les distances maximales autorisées sur les liens optiques tant dans les réseaux étendus que dans les réseaux locaux (LAN). Dans ces derniers (sur fibres multimodes), c’est la dispersion modale qui prédomine et devient gênante pour les transmissions à haut débit. copyright©2005 Open Net uploads/Finance/ la-refraction-guide-pratique-du-cablage-fibre-optique.pdf
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- Publié le Fev 22, 2022
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