La fibre optique

1. La fibre optique Avantages Technologie Structure Les composants passifs Repérage, marquage Mise en œuvre, raccordement Auteur : Fabien GERDOUX – THALES Optronique

2. Les avantages de la fibre Les télécommunications modernes font largement appel aux fibres optiques car celles-ci présentent de très grands avantages par rapport aux câbles en cuivre. • Faible atténuation • Légèreté • Grande bande passante • Sécurité • Guide insensible aux rayonnements Les inconvénients résident surtout dans le domaine de la fragilité et du coût.

3. Technologies Il existe deux grandes technologies de fibres optiques: • La fibre de verre • La fibre plastique La fibre plastique a un usage limité (éclairage et liaison très courte distance). Pour des transmissions haut-débit utilisées dans les télécommunications, seule la fibre de silice apporte des performances intéressantes. C’est pourquoi, dans la suite de cette formation, seule la fibre de verre sera étudiée.

4. Structure 250 μm La fibre nue Elle est composée de deux parties concentriques distinctes:

5. Structure La fibre nue Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: • une partie optique qui canalise et propage la lumière 125 μm partie optique

6. 250 μm revêtement de protection Structure La fibre nue La fibre nue Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: • une couche de protection mécanique appelée revêtement primaire (coating) sans fonction de propagation

7. 125 μm 9 - 50 - 62.5 μm Structure Coupe de la partie optique de la fibre La partie optique, qui propage la lumière, est constituée de deux couches concentriques indissociables: Gaine optique d’indice ngaine Cœur d’indice ncoeur • Le coeur optique (Core) composé de silice dans lequel se propagent les ondes optiques. • La gaine optique (Cladding) composée en général du même matériau que le coeur mais dopée différemment. Elle confine les ondes optiques dans le cœur.

8. Exemple de gaine de protection Fibre nue 250 μm 900 μm Structure • Des gaines de protection • de structures variées • de diamètres différents

9. Longueurs d’onde utilisées pour la fibre optique (situées dans l’invisible) Spectre de la lumière

10. Retour Spectre utilisé dans le cadre de la transmission par fibre optique 1625 IV fenêtre systèmes monomodes

11. 2 Types de fibres • La fibre multimode dénommée MMF(MultiMode Fiber) • Elle est principalement utilisée dans les réseaux locaux (LAN) dont la distance n’excède pas deux km.La transmission des données se fait, en général, au moyen d’une LED d’une longueur d’onde de 850 nm ou 1300nm. • La fibre monomode dénommée SMF (Single Mode Fiber) • Elle est principalement utilisée par les opérateurs pour couvrir de grandes distances (WAN). La transmission des données se fait au moyen d’un laser d’une longueur d’onde de 1300 nm, 1550 nm ou 1625 nm.

12. Classe de fibre La fibre OM1 La fibre OM1 correspond à une fibre 62,5/125 µm « courante ». La fibre OM2 La fibre OM2 stipule une bande passante de 500 MHz.km dans les deux fenêtres 850nm et 1300nm. Les fibres 50/125 µm « courantes » répondent à cette spécification (et la dépassent). La fibre OM3 est définie pour couvrir les besoins des futures liaisons à 10 Gbit/s. Cette spécification de fibre vise à atteindre ce débit sur des distances de 300 m à 850 nm. La fibre OM3 stipule une bande passante de 1500 MHz.km dans la fenêtre 850 nm et des caractéristiques de bande passante mesurées avec un émetteur à diodes laser (fibre 50/125µm)

13. Structure de la fibre mise en câble Exemples de structures existantes: • La structure serrée • La structure semi-serrée (ou easy strip) • La structure libre • La structure ruban • GGP (voir fichier séparé)

14. Retour La structure libre Revêtement primaire 250 µm Tube 1 mm Fibre 125 µm • La fibre nue non solidaire du tube. • Dénudage très aisé. • Matière: Nylon (cassant) • Comportement face à l’effet de paille catastrophique.

15. Retour La structure serrée Gaine de protection 900 µm Revêtement primaire 250 µm Fibre 125 µm • La fibre nue est recouverte d’une gaine de protection dont elle est solidaire. • Dénudage par petits tronçons de quelques millimètres. • Bon comportement face à l’effet de paille. • A utiliser uniquement pour des jarretières. Cas d’utilisation rare.

16. Retour La structure semi-serrée Gaine de protection (hytrel) Øext =900 µm Øint =300 µm Revêtement primaire 250 µm Fibre 125 µm • La gaine de protection est réalisée par plusieurs couches concentriques. • Dénudage de plusieurs mètres (<3) en une seule passe. • Bon comportement face à l’effet de paille. • Utilisé très souvent pour les pigtails avec épissurage en cassettes

17. La structure GGP

18. Retour La structure GGP

19. Retour La structure ruban Revêtement primaire 250 µm Fibre 125 µm • La structure ruban est réalisée par juxtaposition de 4, 6, 8, 12 fibres nues collées entre elles par une résine. • Ce type de structure est dédié à de l’épissure de masse.

20. Différents types de câbles Toutes les structures permettent une mise en câble de la fibre. Le type de câble réalisé sera déterminé par la structure de la fibre avant sa mise en câble. • Câble jarretière • Structure libre-câbles loose tube • Structure serrée ou semi-serrée – câbles mini-break out • Structure serrée ou semi-serrée – câbles break out • Autres structures

21. Structure libre-câbles loose tube Gel Tube Produit hydrobloquant Protection anti-rongeur Fibre optique Gaine finale • La fibre est placée dans un tube rempli de gel hydrofuge. • Faible coût et simplicité d’installation

22. Câble jarretière Fibre optique Renforts d’aramide Gaine extérieure Simplex Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes :

23. Câble jarretière Fibre optique Renforts Gaine finale Divisex / Scindex Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes :

24. Câble jarretière Fibre optique Renforts Gaine jarretière Gaine finale Duplex Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes :

25. Retour Câble jarretière Un câble jarretière peut se trouver sous différents diamètres : Les jarretières ont des diamètres 2,8 mm, 2 mm ou 1,6 mm : • Pour le 2,8 mm, les trois types de structures existent avec de la fibre gainée à 900 µm. • Pour le 2 mm, les trois types de structures existent également avec de la fibre gainée à 900 µm. • Pour le 1,6 mm, les structures semi-serrées et serrées existent avec de la fibre gainée à 600 ou 700 µm.

26. Retour Câbles mini-break out Renforts Filin de déchirement Fibre optique Gaine finale Ces câbles sont constitués d’un assemblage de fibres gainées à 900 µm. Ce câble est constitué de 2 à 12 fibres.

27. Retour Câbles break out Gaine jarretière Ruban Filin de déchirement Renforts Fibre optique Gaine finale Renfort central Ce câble est constitué de jarretières de 2 à 2,5 mm (2,4,6,12). Excellentes tenues mécaniques (traction et écrasement).

28. Retour Autres structures Différentes caractéristiques doivent être étudiées pour décider du choix final d’un câble: Protection contre les rongeurs. Armure Étanchéité Protection chimique Protection au feu

29. Retour Repérage par couleurs Les fibres sont colorées pour faciliter leur repérage dans le câble lors des phases de raccordement. • Code de couleurs: • Incolore/rouge/bleu/vert/jaune/violet • orange/gris/marron/noir/turquoise/rose Possibilité d’avoir le 250µ de la même couleur que le 900µm.

30. Retour Marquage Le marquage sur le câble peut contenir un certain nombre d’informations: • le nom du constructeur • l’année de fabrication • la structure de fibre (exemple: 9/125/900) • le type de fibre • le type de gaine (ZH, LSOH, ….)

31. Retour Le raccordement optique Introduction Les différentes techniques

32. Retour Introduction On les caractérise par deux principaux critères: Le raccordement optique permet de mettre bout à bout deux fibres afin d’assurer le passage de la lumière avec un minimum de pertes. • Pertes d’insertion • Réflectance

33. Problèmes liés au raccordement de deux fibres Non alignement des axes des deux fibres Multimode Monomode Il existe différents critères de perte de couplage.

34. Problèmes liés au raccordement de deux fibres Écartement des deux faces optiques Multimode Monomode Il existe différents critères de perte de couplage.

35. Problèmes liés au raccordement de deux fibres Mésalignement angulaire des deux axes des fibres Multimode Monomode Il existe différents critères de perte de couplage.

36. Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm gaine cœur Diamètre cœur =9,50 µm Diamètre cœur =8,60 µm

37. Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm gaine cœur Diamètre gaine =125 µm Diamètre gaine =123 µm

38. Retour Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm gaine cœur

39. La réflectance La réflectance est une grandeur permettant de caractériser le coefficient d’un élément optique réfléchissant. On la définit comme le rapport entre la puissance réfléchie par l’élément sur la puissance incidente. Non contrôlées, les réflexions peuvent dégrader les performances du système en perturbant le fonctionnement de l’émetteur laser, créer des perturbations sur du signal analogique ou générer du bruit sur le récepteur (surtout dans le cas d’une transmission par fibre monomode)

40. Retour Les pertes de Fresnel Énergie réfléchie Énergie transmise nair ngaine ncoeur Dioptres Les réflexions sont dues aux discontinuités d’indice de réfraction. • Déperdition d’une partie de la puissance optique transmise • Retour d’une partie de la puissance lumineuse vers le générateur Elles sont également appelées pertes par réflexion ou Return Loss.

41. Mesure par réflectométrie

42. Mesure par réflectométrie La courbe de rétrodiffusion permet de déterminer sur un tronçon de fibre: • Sa longueur • Son atténuation et son affaiblissement linéique • Les caractéristiques d’une épissure, d’une connexion ou d’un défaut de ligne (réflectance et atténuation).

43. Retour Les différentes techniques de raccordement Il existe deux techniques : • l’épissure est un raccordement non démontable • le connecteur est un raccordement démontable

44. Retour Les différentes techniques de raccordement Il existe deux techniques : • l’épissure est un raccordement non démontable • le connecteur est un raccordement démontable

45. Retour Les épissures Deux types d’épissures: L’épissure est la mise en contact définitive de deux fibres optiques clivées et alignées. • épissure par fusion • épissure mécanique

46. Épissure par fusion Clivage des deux fibres avant de les placer sur le support Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm fibre clivée fibre clivée

47. Épissure par fusion Mise en contact des deux fibres Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm électrode

48. Épissure par fusion La fusion est réalisée avec l’aide d’un arc électrique. Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm électrode

49. Épissure par fusion Cette épissure sera ensuite protégée mécaniquement par une gaine métallique présente dans un manchon thermorétractable. Épissures par fusion

50. Retour Épissure par fusion Deux exemples de soudeuses :