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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

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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).


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»


Pertes par raccordement : facteurs intrinsèques


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


• 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


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.


Le nettoyage des fibres est une étape importante

AVANTNettoyage

APRESNettoyage


Alignement, pré-fusion et fusion des fibres à souder

Alignement

Pré-fusion

Fusion


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 :


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


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


Epissures 'Tapered'

Traction pendant la fusion

Adoucissement du passage d'un diamètre de coeur à l'autre


Soudure de fibres à maintien de polarisation

Technique de soudure : alignement azimut.al

DETECTEUR

LASERPOLARISEUR POLARISEUR

Fibres PM

ROTATEURS!!


Sur le terrain : Boîte à épissures (souterraine)


Sur le terrain : boîte à épissures (murale)


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


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)


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


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)


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)


Inspection de la qualité de surface

Bon connecteur

Enveloppe abîmée

Rayures

Fibre fracturée


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 !


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


Principaux types de connecteurs


FC - Face Contact

• Brevet NTT, multimode et monomode.• Télécom, CATV, LAN, médical, ....

(Documents DIAMOND)


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


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, ...).


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


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).


(F)SMA - (Fiber) Sub Miniature type A

• Brevet Amphénol 1970.

• Multimode.

• En voie de disparition.

• Application informatiques et médicales.


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.)

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