Classification des fibres optiques / Caractéristiques de performance des fibres optiques
Classification des fibres optiques / Caractéristiques de performance des fibres optiques
Classification des fibres optiques
① Classification par mode de transmission :
Le mode de propagation dans une fibre optique est la forme du champ électromagnétique, ou champ optique (HE), présent dans la fibre. Les différentes formes de champ sont le résultat de multiples réflexions et interférences dans le guide d’onde optique. Les différents modes sont discrets et discontinus. Comme il faut une onde stationnaire pour être stable dans une fibre optique, sa présence se traduit par les différentes formes du champ optique dans la section transversale de la fibre, c’est-à-dire les différentes taches lumineuses. S’il y a une seule tache, on appelle cette fibre une fibre monomode, s’il y a plus de deux taches, on l’appelle une fibre multimode.
② Divisé par le diamètre du cœur :
★50/125(μm) fibre multimode à variation lente.
★62.5/125(μm) Fibre multimode renforcée à variation lente
★8.3/125(μm) Fibre monomode à variation lente
③ Par répartition de l’indice de réfraction du cœur de la fibre :
★Fibre à indice progressif (SIF) ;
Fibre à gradient d’indice (GIF) ;
★ fibres annulaires (ring fibres) ;
★ Fibre de type W
Fibres multimodes
À une certaine longueur d’onde de fonctionnement (850nm/1300nm), plusieurs modes sont transmis dans une fibre optique, appelée fibre multimode. Ce type de fibre a un diamètre de cœur relativement important (50 à 80µm) et un diamètre de 125µm. Les fibres multimodes à indice de réfraction progressif présentent un changement abrupt entre le cœur et la gaine, tandis que les fibres multimodes à indice de réfraction graduel présentent un changement progressif entre le cœur et la gaine. Les premières sont limitées à environ 50 Mbit/s et les secondes à 1 Gbit/s. Dans le cas des fibres à indice de réfraction graduel, l’indice de réfraction diminue du cœur vers l’extérieur. La lumière voyage plus vite dans les matériaux dont l’indice de réfraction est plus faible. La lumière voyage donc plus vite dans le matériau extérieur que dans le cœur. Le résultat final est que toute la lumière tend à arriver en même temps. Cependant, cette correction a toujours une limite de distance.
En raison de la dispersion ou de l’aberration, ce type de fibre présente de moins bonnes performances de transmission, une bande de fréquence plus étroite et une capacité de transmission plus faible sur des distances plus courtes.
Fibres monomodes
Les fibres monomodes ne transmettent que le mode primaire, ce qui signifie que la lumière n’est transmise que le long du noyau interne de la fibre. La dispersion des modes étant totalement évitée, les fibres monomodes ont une large bande de transmission et conviennent donc aux communications par fibre optique de grande capacité et sur de longues distances. Ces fibres ont un petit cœur (7 à 1Oµm), ce qui oblige la lumière à se déplacer le long du câble en suivant une trajectoire unique et droite, contrairement à la réflexion par trajets multiples que l’on trouve dans les fibres multimodes. Cependant, une autre forme de dispersion, appelée dispersion, pose problème (voir plus loin). La source de lumière habituelle est un laser. Ce type de fibre est complexe à mettre en œuvre, mais offre une plus grande capacité de communication et de plus grandes distances de transmission.
Les spécifications des fibres indiquent le diamètre du cœur et de la gaine en fractions. Par exemple, le type minimum recommandé pour le FDDI (Fibre Distributed Data Interface) est la fibre multimode 62,5/125µm. Le diamètre de la gaine doit être le même lors de la connexion des fibres, car les connecteurs adaptent généralement le diamètre du cœur au diamètre de la gaine.
Les fibres multimodes à réfraction progressive et à gradient de réfraction sont généralement disponibles dans des tailles de cœur de 50, 62,5 ou 100 µm. Ils à réfraction progressive ont un diamètre de gaine de 125 µm.
Les fibres monomodes sont généralement disponibles avec des diamètres de cœur de 7 à 10µm et des diamètres de gaine de 125µm.
L’UIT a défini une série de recommandations qui décrivent les propriétés géométriques et de transmission des fibres multimodes et monomodes.
Quatre des recommandations les plus importantes sont énumérées ci-dessous.
La recommandation UIT G.651 traite des fibres multimodes à réfraction graduelle dont le diamètre normal du cœur est de 50 µm et le diamètre normal de la gaine de 125 µm.
L’UIT G.652 traite des fibres monomodes NDSF (non-dispersion shifted fiber), qui constituaient la majorité des câbles à fibres optiques installés dans les années 1980.Et la transmission s’effectue dans la gamme l310nm, où la dispersion du signal est minimale. La fibre G.652 prend en charge les distances et les débits de données suivants : 2,5 Gbit/s sur 1 000 km, 1 Gbit/s sur 60 km et 40 G/bits sur 3 km.
La norme G.653 de l’UIT traite des fibres monomodes à dispersion décalée. Ces fibres utilisent une approche de conception qui vise à “décaler” la gamme de longueurs d’onde jusqu’à la région de minimisation de la diffusion de l550nm. Dans cette gamme, l’atténuation est également minimisée, ce qui permet d’allonger les distances de câble.
L’ITUG.655 traite des fibres monomodes NZ-DSF (non-zero dispersion shifted fiber), qui utilisent les propriétés de dispersion pour supprimer la croissance du mélange à quatre ondes. La fibre NZ-DSF prend en charge les signaux de forte puissance et les distances plus longues, ainsi que les canaux DWDM (WDM dense) étroitement espacés à un débit de lOGbit/s ou plus. Il prend en charge les distances et les débits de données suivants : 2,5 Gbit/s pour 6000 km, 10 Gbit/s pour 400 km et 40 Gbit/s pour 25 km.
La norme G.655 est le dernier développement en matière de fibres optiques. En particulier, la norme G.655 est optimisée pour le fonctionnement des câbles à fibres optiques longue distance tels que les câbles WDM et les câbles sous-marins. Elle utilise la dispersion, ce qui donne de bons résultats. La dispersion permet de réduire les effets du mélange à quatre ondes (FWM). Cet effet se produit dans les systèmes DWDM lorsque trois longueurs d’onde sont mélangées et que la quatrième longueur d’onde résultante se chevauche et interfère avec le signal d’origine.
Avec le DWDM, une seule fibre peut transmettre plusieurs milliers de circuits λ. Un circuit λ est une sous-longueur d’onde spécifique de la lumière dans la fenêtre optique. Il a toutes les fonctions d’un circuit unique. λ est mis en place à l’aide d’un multiplexage par répartition en fréquence. Chaque λ peut être considéré comme une couleur spécifique de lumière infrarouge transmise à un débit de lOGbit/s ou plus. Par exemple, le PowerMux d’Avanex peut placer plus de 800 canaux sur une seule fibre avec un écart de l2,5 GHz entre les canaux. Comme chaque fibre peut avoir plusieurs milliers de λ, il est également pratique pour les sociétés de communication de louer des longueurs d’onde entières de fibre à des entreprises. Voir “Réseaux de fibres optiques”. L’alternative au DWDM est la nouvelle technologie de modulation des fibres, qui améliore la fonctionnalité des fibres existantes. Les systèmes de modulation à fibres optiques. Le FDM par fibre optique permet d’accéder à la totalité de la largeur de bande de la fibre.
Caractéristiques de performance de la fibre optique
Certaines caractéristiques de la fibre optique limitent ses performances. Les fibres de différents fabricants peuvent présenter des différences au niveau de ces caractéristiques. Les principaux facteurs limitant les performances sont l’atténuation et la diffusion.Ils