Si vous venez d'entrer dans le monde de la fibre optique, tous les termes techniques et les abréviations peuvent vous sembler insurmontables. C'est pourquoi j'ai créé cette série de glossaires sur la fibre optique, afin de vous aider à comprendre la signification réelle de ces termes, de la manière la plus simple possible.
TABLE DES MATIÈRES
Introduction
Dans un article précédent : Comment fonctionne la fibre optique : la science simple derrière la lumière, Nous avons expliqué comment la lumière voyage à travers les fibres optiques et comment l'information est transmise sur de longues distances avec une rapidité et une précision incroyables.
Cependant, dans les systèmes de fibre optique réels, la transmission de la lumière n'est jamais parfaitement sans perte. Lorsque les signaux optiques se déplacent dans les fibres - et en particulier lorsqu'ils passent par des connecteurs, des épissures ou d'autres composants - une petite partie de la puissance optique est inévitablement perdue.
Dans cet article, nous allons plus loin et nous nous concentrons sur l'un des indicateurs de performance les plus fondamentaux dans le domaine des fibres optiques : perte d'insertion. Nous expliquerons ce qu'est la perte d'insertion, pourquoi elle se produit et comment elle affecte la fiabilité et l'efficacité des réseaux de fibres optiques, en utilisant un langage simple et facile à comprendre pour les débutants.
Qu'est-ce que la perte d'insertion (IL) ?
Perte d'insertion (IL) désigne la réduction de la puissance optique qui se produit lorsqu'un composant ou une connexion optique est introduit dans une liaison par fibre optique.
En termes simples : Lorsque la lumière est “insérée” dans un connecteur, une épissure ou un dispositif, elle ne passe pas entièrement. La partie perdue est appelée perte d'insertion.
La perte d'insertion se produit généralement à :
- Connecteurs de fibre optique
- Fusion ou épissures mécaniques
- Cordons de raccordement et adaptateurs
- Séparateurs et autres composants passifs
- Courbes aiguës dans les fibres optiques
La perte d'insertion est généralement exprimée en décibels (dB)et des valeurs plus faibles indiquent une meilleure performance.
D'où vient la perte d'insertion ?
La perte d'insertion n'est pas due à un seul facteur. Elle résulte plutôt de plusieurs imperfections physiques et mécaniques qui affectent l'efficacité avec laquelle la lumière se déplace d'une fibre à l'autre.
Voici les causes les plus courantes.
Désalignement du cœur entre les fibres
Lorsque deux fibres sont connectées, leurs cœurs doivent être alignés avec précision. Si l'alignement n'est pas correct, ne serait-ce que de quelques microns, une partie de la lumière manquera le cœur de réception et s'infiltrera dans la gaine.
C'est l'une des causes les plus courantes de perte d'insertion.
Une analogie simple :
C'est comme raccorder deux tuyaux d'eau qui ne sont pas parfaitement alignés : de l'eau s'écoulera au lieu de couler.
Différents diamètres de noyau ou de revêtement
Même si les fibres sont bien alignées, une perte d'insertion peut encore se produire si :
- Les diamètres des noyaux sont différents
- Les épaisseurs de bardage ne sont pas les mêmes
- Les fibres provenant de différents fabricants ou normes sont mélangées.
Ces disparités sont à l'origine de inadéquation mode-champ, Cela signifie que la lumière ne peut pas être entièrement transférée d'une fibre à l'autre.
Lacunes d'air entre les faces d'extrémité des fibres
Si les extrémités des fibres ne sont pas en contact physique total, un minuscule espace d'air peut se former entre elles.
Sur cette interface :
- La lumière rencontre une frontière verre-air
- Une partie de la lumière est réfléchie vers l'arrière
- Moins de lumière continue vers l'avant
Cela n'augmente pas seulement la perte d'insertion, mais peut également contribuer à l'augmentation de la consommation d'énergie et des émissions de gaz à effet de serre. perte de retour, qui fait l'objet d'un article séparé.
Faces d'extrémité angulaires ou mal polies
Si les extrémités des fibres ne sont pas parfaitement plates ou perpendiculaires :
- La lumière sort de la fibre sous un angle
- L'efficacité du couplage diminue
- La perte de puissance optique est plus importante
C'est pourquoi la qualité de la face terminale des connecteurs (PC, UPC, APC) joue un rôle important dans le contrôle de la perte d'insertion.
Pliage des fibres et perte par pliage
Lorsque les fibres optiques sont pliées au-delà de leur rayon de courbure minimal :
- La lumière ne peut pas rester entièrement confinée dans le noyau
- Une partie de l'énergie optique s'échappe dans la gaine.
- La perte d'insertion augmente
Ce type de perte est connu sous le nom de perte de flexion et est particulièrement fréquente dans les installations étroites et le câblage intérieur.
Les causes les moins évidentes auxquelles se heurtent les ingénieurs
Au-delà des causes classiques, les installations réelles présentent des risques supplémentaires.
La qualité des connecteurs varie considérablement. Les tolérances de fabrication, la concentricité de la virole et l'uniformité du polissage sont autant d'éléments qui influent sur la qualité du transfert de la lumière à travers une interface.
La manipulation joue également un rôle. Les manchons thermorétractables qui sont comprimés avant d'être complètement refroidis, une force de traction excessive sur les cordons de raccordement ou des insertions répétées peuvent tous augmenter les pertes au fil du temps.
Et puis il y a la contamination - probablement le problème le plus sous-estimé dans le domaine de la fibre optique.
Une simple particule de poussière sur une face d'extrémité peut augmenter considérablement la perte d'insertion. C'est pourquoi les techniciens expérimentés sont presque obsessionnels en matière de nettoyage. L'utilisation de lingettes non pelucheuses et stylos de nettoyage pour fibres optiques n'est pas facultatif dans la pratique. De nombreux problèmes de perte d'insertion élevée sont résolus simplement en nettoyant correctement les deux extrémités.
Comment mesure-t-on la perte d'insertion ?
La perte d'insertion est calculée en comparant la puissance optique avant et après un composant ou une connexion.
La formule de base est la suivante : IL (dB) = -10 × log₁₀ (Pout / Pin)
Épingle = puissance optique d'entrée
Poutine = puissance optique de sortie
Dans la pratique, les ingénieurs calculent rarement des logarithmes sur le terrain. Ils utilisent plutôt un raccourci :
Perte d'insertion ≈ Pin (dBm) - Pout (dBm)
Cette méthode de soustraction est intuitive et rapide. Si votre puissance d'entrée est de -3 dBm et votre puissance de sortie de -3,5 dBm, votre perte d'insertion est d'environ 0,5 dB. Dans la plupart des cas, c'est tout ce que vous avez besoin de savoir sur place.
Pour les débutants, l'idée clé est simple : Plus la puissance de sortie est proche de la puissance d'entrée, plus la perte d'insertion est faible - et meilleures sont les performances.
Qu'est-ce qu'une “bonne” perte d'insertion ?
La perte d'insertion acceptable dépend fortement du type de fibre et de l'application.
Les systèmes à fibre monomode ont généralement des exigences plus strictes que les systèmes multimodes en raison des distances de transmission plus longues et des budgets de puissance plus restreints. Si vous êtes novice en la matière, Fibre optique : Single Mode vs Multimode - Quelle est la différence ? fournit une vue d'ensemble utile.
Pour les connecteurs standard à fibre unique tels que LC ou SC, les connexions de haute qualité se situent généralement dans la catégorie des 0,2-0,3 dB tandis que les 0,5 dB est souvent considéré comme acceptable dans de nombreux réseaux.
Les connecteurs multifibres introduisent une complexité supplémentaire. Connecteurs MPO et MTP, qui alignent plusieurs fibres à la fois, présentent naturellement une perte d'insertion plus élevée en raison des difficultés d'alignement entre plusieurs cœurs. Les valeurs typiques sont souvent comprises entre 0,35 dB à 0,7 dB, en fonction de la qualité et de l'application. Pour une comparaison plus approfondie, voir MPO vs MTP : Quelle est la différence et lequel choisir.
Comme la perte d'insertion s'accumule sur plusieurs points de connexion, même de petites améliorations au niveau de chaque interface peuvent faire une différence notable dans les performances globales du système.
Conclusion
La perte d'insertion n'est pas un paramètre mystérieux - c'est simplement le résultat visible du comportement de la lumière lorsque la réalité remplace la théorie.
Chaque connecteur, épissure et courbure modifie légèrement le trajet de la lumière. Comprendre d'où viennent ces pertes aide les ingénieurs à concevoir des routes plus propres, à choisir de meilleurs composants et à éviter les erreurs d'installation les plus courantes.
Dans le prochain article, nous aborderons les points suivants perte de retour, qui se concentre sur ce qui arrive à la lumière qui ne se déplace pas vers l'avant - et pourquoi cette réflexion vers l'arrière est tout aussi importante que la perte d'insertion.
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