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Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Connectique pour fibres optiques
5ème Electricité - Télécommunications II
Marc Wuilpart / Véronique Moeyaert
Réseaux de transmission photoniques
22Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Plan de l’exposé
• Pertes aux raccordements
• Epissures par fusion
• Connecteurs
Pour permettre le bon fonctionnement d’une liaison par fibres optiques, la première condition à respecter est de garantir la continuité de la transmission du signal lumineux tout au long de la ligne, entre source(s) et détecteur(s).
33Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Pertes par raccordement : il y a trois types de défauts d’alignement
Décalage transverse
Décalage longitudinal
Décalges angulaire
Tiré de Meunier «Physique et Technologie des fibres Optiques»
44Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Pertes par raccordement : facteurs intrinsèques
55Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Pertes par raccordement : facteurs intrinsèques
66Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Connexions entre fibres monomodes
Des expressions simplifiées de l’atténuation induite α peuvent être obtenues dans le cas de la connexion entre deux fibres monomodes :
Décalage transverse
Décalage angulaire
Décalage longitudinal
Différence de MFD
77Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
• La fusion des fibres à souder est assurée par un arc électrique.
• Les 4 étapes fondamentales du processus sont :
• Il faut ensuite protéger l'endroit de la jointure à l'aide d'un manchon thermorétractable (opération de recoating).
Epissures (soudures) par fusion
Préparation des fibresAlignement des fibres
Pré-fusionFusion
88Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Préparation des fibres
• Dénudage des fibres :
Le revêtement plastique (coating) protégeant l'enveloppe de la fibre est enlevé par extrusion (stripping) ou par action chimique.
• Nettoyage de l'extrémité des fibres à souder.
• Clivage des fibres (fiber cleaving) à souder :
3 étapes
– Placer la fibre sous tension.
– Entamer la fibre à l'aide d'une lame perpendiculairement à l'axe
longitudinal de la fibre.
– Tirer de part et d'autre de la fibre afin de réaliser une cassure plane.
99Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Le nettoyage des fibres est une étape importante
AVANTNettoyage
APRESNettoyage
1010Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Alignement, pré-fusion et fusion des fibres à souder
Alignement
Pré-fusion
Fusion
1111Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Méthode d'alignement des fibres
Monomode : 0.03 dB à 0.1 dB Multimode : 0.05 dB à 0.2 dB
Tiré de Meunier «Physique et Technologie des fibres Optiques»
Performances :
1212Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Soudures normales : pertes d'insertion typiques
2 fibres conventionnelles (mesures par OTDR & TP)
0
2
4
6
8
10
12
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Spliceloss (dB)
Nu
mb
er
of
sp
lic
es
spliceloss TP Spliceloss OTDR
115 mesures
1313Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Soudure d'une fibre DSF avec une fibre SMF
0
1
2
3
4
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Splice Loss (dB)
Nu
mb
er
of
sp
lic
es
Spliceloss TP OTDR
Soudures normales : pertes d'insertion typiques
1414Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Epissures 'Tapered'
Traction pendant la fusion
Adoucissement du passage d'un diamètre de coeur à l'autre
1515Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Soudure de fibres à maintien de polarisation
Technique de soudure : alignement azimut.al
DETECTEUR
LASERPOLARISEUR POLARISEUR
Fibres PM
ROTATEURS!!
1616Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Sur le terrain : Boîte à épissures (souterraine)
1717Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Sur le terrain : boîte à épissures (murale)
1818Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Connecteur générique
Câble àfibre optique Fiche
Ferrule Embase Manchon
Fiche
Fibre enexcédent
Ferrule
Goutte decolle époxy
Corps du connecteur
Ressort(Utile pour PC)
Encoche d'antirotation
Fibre avec revêtement plastique
Attache du câble
Profilé pouréviter les efforts
sur la fibre
1919Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Matériaux pour ferrules
• On distingue trois catégories de matériaux:
– Les céramiques (PSZ : Partiallly Stabilised Zirconia, ...)
– Les polymères (peu utilisés)
– Les métaux (acier inoxydable, laiton, plaquage au nickel, ...)
• Performances identiques pour coûts différents (polymères < céramique < acier inoxydable)
• Robustesse différente (polymères < céramiques < acier inoxydable)
• Parfois les matériaux sont mélangés (Céramique + métal pour FC & SC DIAMOND)
2020Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Pour améliorer le RL : le polissage
• PC (Physical Contact : éviter le gap d'air) - 198425 dB < RL < 35 dB
• Angled PC (APC 8° ou 9°) - 1990RL > 55 dB typ. RL = 60 dB (même déconnecté!)
PC APC
2121Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Influence du RL sur les performances d'une liaison numérique
Dégradation du taux d'erreur en fonction de la détérioration du Return Loss, d'autant plus marquée à 1550 nm.
BER vs Power (dBm) - FP 1550 nm - 10 km Conventional fiber - STM-4
1.00E-11
1.00E-10
1.00E-09
1.00E-08
1.00E-07
1.00E-06
1.00E-05
1.00E-04
1.00E-03
-29 -27 -25 -23 -21 -19 -17 -15
RL = -45 dB
RL = -37 dB
RL = -29 dB
RL = -21 dB
RL = -15 dB
RL = -10 dB
(622.08 Mbit/s)
2222Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Influence du RL sur les performances d'une liaison analogique
Dégradation du CNR avec la détérioration du return loss.
Points blancsRL = -42 dB
Points noirsRL = -32 dB
(JLT,vol.10,n°8, pp 1132, August 92)
2323Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Inspection de la qualité de surface
Bon connecteur
Enveloppe abîmée
Rayures
Fibre fracturée
2424Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Fiabilité des connecteurs optiques
• Tests de résistance mécanique :
– Résistance aux vibrations et aux impacts.
– Résistance à l'écrasement.
– Force de rétention de la ferrule aux tests de traction.
• Tests de résistance aux conditions environnementales :
– Résistance au froid.
– Résistance à la chaleur sèche ou à la chaleur humide.
– Résistance à des cycles de variation climatique.
• Autres tests (chocs thermiques, atmosphère saline, condensation, poussière, ...)
Tests Tests normalisés !normalisés !
2525Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Principaux types de connecteurs
On distingue principalement les types de connecteurs suivants :
• FC
• SC
• ST
• E2000
• EC
• OPTOCLI
• FDDI
• BICONIC
• (F)SMA
• VFO
• ESCON
• HMS
• D4
Très courants Plus rares
2626Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Principaux types de connecteurs
2727Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
FC - Face Contact
• Brevet NTT, multimode et monomode.• Télécom, CATV, LAN, médical, ....
(Documents DIAMOND)
2828Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
FC - Face Contact
Perte d'insertion : < 0.2 dB multimode< 0.3 dB monomode
Return Loss (single mode) : polissage PC 30 dBpolissage super PC 40 dBpolissage APC 55 dB
2929Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
SC - Square Subscriber
• Brevet NTT 1986, multimode et monomode.
• Toutes applications (FTTC, FTTH, CATV, réseaux locaux, capteurs, domotique, ...). Dominance de fait (supplante le ST et le FDDI). Recommandé (CATV : EN50083-9, câblage structuré, ...).
3030Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
SC - Square Subscriber
Verrouillage : push-pullPertes d'insertion : multimode < 0.25 dB monomode < 0.5 dBRépétabilité : 500
Return Loss : PC 30 dBSuper PC 40 dBAPC 60 dB
3131Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
ST - Straight Tip
• Brevet AT&T 1985, multi et monomode, style BNC, a supplanté le SMA, PC uniquement, toutes applications.
• Il existe ST push-pull (3M).
3232Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
(F)SMA - (Fiber) Sub Miniature type A
• Brevet Amphénol 1970.
• Multimode.
• En voie de disparition.
• Application informatiques et médicales.
3333Service d’Électromagnétisme et de TélécommunicationsService d’Électromagnétisme et de Télécommunications
Connecteurs spéciaux
Bare Fiber Adapter
– Destiné à connecter temporairement deux fibres optiques monomodes ou multimodes pour des besoins de mesures.
– La fibre est maintenue par pression d'un ressort et est coupée à 90°.
– IL monomode < 1 dB.
– IL multimode < 0.5 dB.
(Document Advanced Optronic Corp.)