Réseaux de transmission photoniques Connectique pour fibres optiques Marc Wuilpart / Véronique Moeyaert 5ème Electricité - Télécommunications II 1

Plan de l’exposé Pertes aux raccordements Epissures par fusion 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 aux raccordements Epissures par fusion Connecteurs 2

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» 3

Pertes par raccordement : facteurs intrinsèques 4

Pertes par raccordement : facteurs intrinsèques 5

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 6

Epissures (soudures) par fusion 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). Préparation des fibres Alignement des fibres Pré-fusion Fusion 7

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. 8

Le nettoyage des fibres est une étape importante AVANT Nettoyage APRES Nettoyage 9

Alignement, pré-fusion et fusion des fibres à souder 10

Méthode d'alignement des fibres Tiré de Meunier «Physique et Technologie des fibres Optiques» Monomode : 0.03 dB à 0.1 dB Multimode : 0.05 dB à 0.2 dB Performances : 11

Soudures normales : pertes d'insertion typiques 2 fibres conventionnelles (mesures par OTDR & TP) 115 mesures 12

Soudures normales : pertes d'insertion typiques Soudure d'une fibre DSF avec une fibre SMF 13

Epissures 'Tapered' Traction pendant la fusion Adoucissement du passage d'un diamètre de coeur à l'autre 14

Soudure de fibres à maintien de polarisation Technique de soudure : alignement azimut.al Fibres PM POLARISEUR POLARISEUR LASER DETECTEUR ROTATEURS!  15

Sur le terrain : Boîte à épissures (souterraine) 16

Sur le terrain : boîte à épissures (murale) 17

Connecteur générique Embase Fiche Fiche Ferrule Manchon Câble à fibre optique Fiche Fiche Fibre avec revêtement plastique Ferrule Encoche d' antirotation Fibre en excédent Profilé pour éviter les efforts sur la fibre Goutte de colle époxy Corps du connecteur Ressort (Utile pour PC) Attache du câble 18

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) 19

Pour améliorer le RL : le polissage PC (Physical Contact : éviter le gap d'air) - 1984 25 dB < RL < 35 dB Angled PC (APC 8° ou 9°) - 1990 RL > 55 dB typ. RL = 60 dB (même déconnecté!) PC APC 20

Influence du RL sur les performances d'une liaison numérique (622.08 Mbit/s) Dégradation du taux d'erreur en fonction de la détérioration du Return Loss, d'autant plus marquée à 1550 nm. 21

Influence du RL sur les performances d'une liaison analogique Points blancs RL = -42 dB Points noirs RL = -32 dB (JLT,vol.10,n°8, pp 1132, August 92) Dégradation du CNR avec la détérioration du return loss. 22

Inspection de la qualité de surface Bon connecteur Enveloppe abîmée Rayures Fibre fracturée 23

Fiabilité des connecteurs optiques Tests normalisés ! 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, ...) Les connecteurs sont utilisés sur le terrain dans un éventail varié de conditions mécaniques et environnementales. Leurs caractéristiques et leur comportement peut donc varier lorsqu'ils sont soumis à des conditions différentes de cellles d'utilisation standard ou en laboratoire. Afin d'évaluer l'impact de telles conditions, il est nécessaire de réaliser des tests environnementaux sur les connecteurs. Ils sont destinés à démontrer la capacité qu'ont les connecteurs à supporter différents types de stress simulant leur contions de transport, de stockage ou encore d'utilisation extrêmes ou de vieillissement. La majorité des tests est déjà standardisée et répertoriée dans la norme internationale IEC 874-1 "Connectors for optical fibers and cables" parue en 1993. Bellcore (USA) a également fait paraître la recommandation GR-326-CORE (décembre 1994), finalisation de la recommandation TR-NWT-000326 (juin 1992), qui, sielle ne constitue pas un standard à part entière, est largement suivie dans le monde industriel. 24

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 25

Principaux types de connecteurs 26

FC - Face Contact Brevet NTT, multimode et monomode. (Documents DIAMOND) Brevet NTT, multimode et monomode. Télécom, CATV, LAN, médical, .... 27

FC - Face Contact Perte d'insertion : < 0.2 dB multimode < 0.3 dB monomode Return Loss (single mode) : polissage PC 30 dB polissage super PC 40 dB polissage APC 55 dB 28

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, ...). 29

SC - Square Subscriber Verrouillage : push-pull Le connecteur SC est un connecteur patenté par NTT Optoelectronics Laboratories. Les corps de fiche et de raccord sont en polymère moulé. L'embout et le manchon sont réalisés en céramiques de zirconium afin de profiter de la résistance à la courbure de ce dopant, de sa dureté et de son grain très fin permettant un polissage de précision. La ferrule est directement impliquée dans l'alignement optique qui se fait grâce à un manchon et à des ergorts clipsés placés sur l'adaptateur du connecteur. Elle est compatible avec la ferrule du connecteur FC. Sa mécanique d'accouplement "Push-pull" et sa forme rectangulaire facilitent l'insertion et l'extraction de la fiche, et autorise la constitution de matrices de connecteurs 2 ou 4 voies, adaptées à des implantations haute densité. Le connecteur SC répond aux exigences d'applications telles que les réseaux de télécommunications et de vidéocommunication (nouvelles installations FTTB, FTTC, FTTH), les réseaux locaux informatiques, la domotique, la CATV, les capteurs et l'instrumentation en présentant une perte d'insertion faible (0.1 dB) et un return loss environ égal à 40 dB Le connecteur SC, peut être appelé à devenir un composant clef dans le développement des réseaux optiques, est cependant toujours en cours de normalisation Verrouillage : push-pull Pertes d'insertion : multimode < 0.25 dB monomode < 0.5 dB Répétabilité : 500 Return Loss : PC 30 dB Super PC 40 dB APC 60 dB 30

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). 31

(F)SMA - (Fiber) Sub Miniature type A Brevet Amphénol 1970. Multimode. En voie de disparition. Application informatiques et médicales. 32

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.) 33