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Mesures dans un réseau de fibres optiques

Caractéristiques optiques à mesurer

Un réseau en fibres optiques est là pour assurer la transmission d’informations à un débit donné qui sera fonction, entre autres, du budget optique de ce réseau. Certes, ce budget peut être calculé de manière théorique. Mais il y a tellement de facteurs qui interviennent, depuis la fabrication de la fibre optique elle-même jusqu’à la fin de vie dudit réseau, que des mesures doivent être effectuées pour vérifier tout cela.

Parmi ces mesures, trois grands types de caractéristiques sont à considérer :

  • Les caractéristiques géométriques qui sont propres à la fibre mesurée.

  • Les caractéristiques fonctionnelles qui concernent le trajet du signal lumineux dans la fibre optique.

  • Les caractéristiques propres au type de transmission du signal lumineux.

1. Caractéristiques géométriques

Les caractéristiques géométriques d’une fibre optique sont fournies par le fabricant de la fibre. Elles concernent les données suivantes :

  • Le diamètre du cœur de la fibre optique.

  • Le diamètre de la gaine de la fibre optique.

  • La concentricité ou l’excentricité du cœur dans la gaine optique.

  • La non-circularité du cœur de la fibre optique.

  • La non-circularité de la gaine de la fibre optique.

Bien évidemment, ces caractéristiques géométriques ont des valeurs de tolérance dont les limites se retrouvent dans les différentes normes en vigueur.

2. Caractéristiques fonctionnelles

Les principales caractéristiques fonctionnelles de la modification du signal...

Outils de tests optiques légers

La transmission du signal lui-même pourra être vérifiée de manière simple grâce à trois types d’outils de tests optiques légers.

1. Pince de détection de trafic optique

C’est un outil de base pour les techniciens en intervention sur un réseau en fibres optiques en service, à utiliser avant toute intervention sur une fibre. En effet, cette pince peut détecter la transmission d’un signal dans la fibre sans avoir à la déconnecter. Un simple « pincement » de fibre détourne une faible partie du signal vers deux photodétecteurs donnant ainsi le sens du trafic ainsi que le niveau de puissance du signal.

Généralement, les pinces de détection de trafic optique sont livrées avec des adaptateurs pour être employées sur des gaines de fibres ayant des diamètres classiques des 250 ou 900 µm, ou bien de 2 à 3 millimètres.

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Exemple de pince de détection de trafic optique

2. Stylo optique

Aussi appelé localisateur visuel de défauts optiques (visual fault locator - VFL), le stylo optique est un équipement léger permettant d’identifier la continuité des fibres de bout en bout, des coupures de fibres, des contraintes comme un écrasement de la fibre, des macrocourbures, des épissures...

Photométrie optique

1. Constitution d’un photomètre

Notons tout d’abord qu’en langage courant on parle de photomètre alors qu’il y a deux parties distinctes de l’équipement qui interviennent :

  • Le photomètre lui-même, aussi appelé radiomètre optique, qui est un photodétecteur, et qui a donné son nom à la méthode de mesures.

  • La source lumineuse qui peut être une diode électroluminescente (DEL) ou une diode laser.

Généralement, en matériau pour photodétecteur, trois grands types de semi-conducteurs sont employés : le silicium, le germanium et l’arséniure de germanium et d’indium. Leur choix a été fait par le fabricant en fonction des longueurs d’onde à tester et de l’amplitude maximale des énergies à mesurer.

Quant à la source lumineuse, elle est utilisée lorsque la fibre n’est pas « éclairée », c’est-à-dire s’il n’y a pas d’équipement actif émetteur. Le plus souvent, cette source lumineuse sera une DEL pour une fibre optique multimodale ou une diode laser pour une fibre unimodale. Elle sera calibrée en fonction de la longueur d’onde à mesurer : 650, 850, 1 300, 1 550 nanomètres ou autre, jusqu’à une trentaine...

Réflectométrie optique

1. Réflectométrie et réflectomètres

a. Principe de la réflectométrie

La réflectométrie s’appuie sur un équipement, le réflectomètre, qui fonctionne à la manière d’un « échomètre ». Il envoie une impulsion lumineuse ; il mesure ce qui revient en retour et le présente sous forme de courbes dont les données peuvent être récupérées, stockées et traitées.

Le test se fait à partir d’une extrémité et va caractériser la fibre de bout en bout en localisant et mesurant chaque événement.

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Schéma de principe de la réflectométrie

Trace typique d’un réflectomètre

Rattaché à une base de temps, le réflectomètre permet de qualifier en distance les différents évènements rencontrés sur la fibre optique :

  • Longueur totale de la fibre ou cassures.

  • Atténuation totale ou par tronçons.

  • Pertes et emplacement des épissures mécaniques et épissures par fusions.

  • Pertes, réflectance et emplacement des connecteurs optiques.

  • Pertes et emplacement des contraintes subies par la fibre optique, par comparaison à d’autres types de pertes...

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Exemple de trace d’un lien optique

Cette trace est ainsi une véritable « cartographie » de la fibre optique testée.

Applications typiques

L’utilisation d’un réflectomètre se retrouve dans plusieurs étapes de la vie d’un réseau en fibres optiques :

  • Installation de la fibre optique.

  • Localisation des défauts éventuels.

  • Maintenance préventive par la comparaison des mesures entre deux relevés.

  • Surveillance des liens critiques.

  • Évolution des données sur l’ensemble du réseau, etc.

b. Généralités sur les réflectomètres

Pour ce type d’équipement, le pluriel est important. En effet, les réflectomètres optiques temporels font partie des équipements que l’on croit bien connus et maîtrisés mais pour lesquels il existe des critères fortement différenciateurs.

D’une part, la performance d’un OTDR provient principalement...

Spectrométrie optique

1. Analyse de spectre optique

Raison d’être de l’analyse spectrale

Les déploiements des nouveaux réseaux optiques sont synonymes de nouveaux types de modulation des signaux de transmission, d’installation de multiplexeurs d’insertion-extraction de longueurs d’onde, de risque de chevauchement du spectre pour le 40 Gbit/s, de la modulation s’appuyant sur le multiplexage en polarisation pour le 100 Gbit/s, et autres types de modulation, d’où la nécessité d’analyse plus complète de ces signaux et de leurs modifications lors de la transmission.

La première raison d’être d’un analyseur de spectre optique est la caractérisation d’un réseau WDM (cf. chapitre Multiplexage en longueurs d’onde). Ce type de réseau est relativement complexe, aussi il est recommandé de le tester dès la conception mais aussi lors de maintenances périodiques.

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Principe de la transmission multicanaux

Que mesurer ?

L’analyse d’un spectre WDM s’appuie sur un récepteur calibré pour une longueur d’onde et une puissance minimale précises. Aussi, pour assurer une bonne communication émetteur-récepteur, il convient de mesurer :

  • La longueur d’onde centrale, caractéristique la plus importante, car elle détermine la bonne communication émetteur-récepteur. La précision de cette mesure augmente inversement avec l’espacement inter-canal, exemples de systèmes à...

Appareils de mesures et normalisation

Photomètres, réflectomètres, analyseurs de spectres doivent répondre à des obligations qui sont normalisées par la commission électrotechnique internationale - CEI. Visite guidée...

1. Normalisation pour les photomètres

La première norme, numérotée CEI 61315 éd1.0 et intitulée Calibration of fibre-optic power meters, est parue en avril 1995. Elle détaillait toutes les étapes intervenant dans la calibration des photomètres dédiés au domaine des communications par fibres optiques. Elle établissait les conditions de références, permettait de calculer et d’indiquer les marges d’erreur, de suivre la traçabilité, etc. À noter qu’elle standardisait les spécifications permettant de comparer entre eux les photomètres de divers fournisseurs.

Elle a été remplacée, par une nouvelle version : la norme CEI 61315 éd2.0, publiée en octobre 2005.

La nouvelle version CEI 61315 éd3.0 a été publiée le 29 mars 2019 et annoncée stable jusqu’en 2024 (cf. https://webstore.iec.ch/publication/64898).

2. Normalisation pour les réflectomètres

La première norme est parue en 2005 : la CEI 61746. Puis, elle a été découpée en deux parties : CEI 61746-1 pour les OTDR dédiés aux fibres unimodales et CEI 61746-2 pour ceux dédiés...