La fibre optique Avantages Technologie Structure Les composants passifs Repérage, marquage Mise en œuvre, raccordement Auteur : Fabien GERDOUX – THALES.

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1 La fibre optique Avantages Technologie Structure Les composants passifs Repérage, marquage Mise en œuvre, raccordement Auteur : Fabien GERDOUX – THALES Optronique

2 Les télécommunications modernes font largement appel aux fibres optiques car celles-ci présentent de très grands avantages par rapport aux câbles en cuivre. Faible atténuationFaible atténuation Grande bande passanteGrande bande passante Guide insensible aux rayonnementsGuide insensible aux rayonnements LégèretéLégèreté SécuritéSécurité Les inconvénients résident surtout dans le domaine de la fragilité et du coût. Les avantages de la fibre

3 Il existe deux grandes technologies de fibres optiques: La fibre de verreLa fibre de verre La fibre plastiqueLa fibre plastique La fibre plastique a un usage limité (éclairage et liaison très courte distance). Pour des transmissions haut-débit utilisées dans les télécommunications, seule la fibre de silice apporte des performances intéressantes. C’est pourquoi, dans la suite de cette formation, seule la fibre de verre sera étudiée. Technologies

4 250 μm Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: La fibre nue Structure

5 Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: 125 μm partie optique La fibre nue une partie optique qui canalise et propage la lumière une partie optique qui canalise et propage la lumière Structure

6 Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: La fibre nue Elle est composée de deux parties concentriques distinctes: La fibre nue une couche de protection mécanique appelée revêtement primaire (coating) sans fonction de propagation une couche de protection mécanique appelée revêtement primaire (coating) sans fonction de propagation 250 μm revêtement de protection Structure

7 La partie optique, qui propage la lumière, est constituée de deux couches concentriques indissociables: Le coeur optique (Core) composé de silice dans lequel se propagent les ondes optiques. Le coeur optique (Core) composé de silice dans lequel se propagent les ondes optiques. La gaine optique (Cladding) composée en général du même matériau que le coeur mais dopée différemment. Elle confine les ondes optiques dans le cœur. La gaine optique (Cladding) composée en général du même matériau que le coeur mais dopée différemment. Elle confine les ondes optiques dans le cœur. Gaine optique d’indice n gaine Cœur d’indice n coeur 9 - 50 - 62.5 μm 125 μm Coupe de la partie optique de la fibre Structure

8 Exemple : gaine de protection 900μm Fibre nue 250μm Structure Des gaines de protection de structures variées de structures variées de diamètres différents de diamètres différents

9 Fibre nue Exemple de gaine de protection 900 μm 250 μm Structure Des gaines de protection de structures variées de structures variées de diamètres différents de diamètres différents

10 Longueurs d’onde utilisées pour la fibre optique (situées dans l’invisible) Spectre de la lumière

11 Spectre utilisé dans le cadre de la transmission par fibre optique Retour IV fenêtre systèmes monomodes 1625

12 La fibre multimode dénommée MMF(MultiMode Fiber)La fibre multimode dénommée MMF(MultiMode Fiber) Elle est principalement utilisée dans les réseaux locaux (LAN) dont la distance n’excède pas deux km.La transmission des données se fait, en général, au moyen d’une LED d’une longueur d’onde de 850 nm ou 1300nm. La fibre monomode dénommée SMF (Single Mode Fiber)La fibre monomode dénommée SMF (Single Mode Fiber) Elle est principalement utilisée par les opérateurs pour couvrir de grandes distances (WAN). La transmission des données se fait au moyen d’un laser d’une longueur d’onde de 1300 nm, 1550 nm ou 1625 nm. 2 Types de fibres

13 Classe de fibre La fibre OM1 La fibre OM1 correspond à une fibre 62,5/125 µm « courante ». La fibre OM2 La fibre OM2 stipule une bande passante de 500 MHz.km dans les deux fenêtres 850nm et 1300nm. Les fibres 50/125 µm « courantes » répondent à cette spécification (et la dépassent). La fibre OM3 est définie pour couvrir les besoins des futures liaisons à 10 Gbit/s. Cette spécification de fibre vise à atteindre ce débit sur des distances de 300 m à 850 nm. La fibre OM3 stipule une bande passante de 1500 MHz.km dans la fenêtre 850 nm et des caractéristiques de bande passante mesurées avec un émetteur à diodes laser (fibre 50/125µm)

14 Les composants passifs Les composants optiques passifs servent à coupler les équipements d’extrémité entre eux. Ils doivent réaliser différentes fonctions: Connexions (connecteur) Connexions (connecteur) Transport (fibre) Transport (fibre) D’atténuation de la puissance optique (atténuateur) D’atténuation de la puissance optique (atténuateur) D’isolation de la lumière réfléchie (isolateur) D’isolation de la lumière réfléchie (isolateur) De répartition de la puissance optique (coupleur) De répartition de la puissance optique (coupleur) De filtrage des longueurs d’onde (multiplexeurs/démultiplexeurs) De filtrage des longueurs d’onde (multiplexeurs/démultiplexeurs) D’amplification (amplificateur optique) D’amplification (amplificateur optique)

15 Structure de la fibre mise en câble Exemples de structures existantes: La structure serréeLa structure serréeLa structure serréeLa structure serrée La structure semi-serrée (ou easy strip)La structure semi-serrée (ou easy strip)La structure semi-serrée (ou easy strip)La structure semi-serrée (ou easy strip) La structure libreLa structure libreLa structure libreLa structure libre La structure rubanLa structure rubanLa structure rubanLa structure ruban GGP (voir fichier séparé)GGP (voir fichier séparé)GGP (voir fichier séparé)GGP (voir fichier séparé)

16 La structure libre La structure libre Tube 1 mm Revêtement primaire 250 µm Fibre 125 µm La fibre nue non solidaire du tube.La fibre nue non solidaire du tube. Dénudage très aisé.Dénudage très aisé. Comportement face à l’effet de paille catastrophique.Comportement face à l’effet de paille catastrophique. Retour Matière: Nylon (cassant)Matière: Nylon (cassant)

17 La structure serrée La structure serrée Gaine de protection 900 µm Fibre 125 µm Revêtement primaire 250 µm La fibre nue est recouverte d’une gaine de protection dont elle est solidaire.La fibre nue est recouverte d’une gaine de protection dont elle est solidaire. Dénudage par petits tronçons de quelques millimètres.Dénudage par petits tronçons de quelques millimètres. A utiliser uniquement pour des jarretières. Cas d’utilisation rare.A utiliser uniquement pour des jarretières. Cas d’utilisation rare. Retour Bon comportement face à l’effet de paille.Bon comportement face à l’effet de paille.

18 La structure semi-serrée La structure semi-serrée Gaine de protection (hytrel) Øext =900 µm Øint =300 µm Revêtement primaire 250 µm Fibre 125 µm La gaine de protection est réalisée par plusieurs couches concentriques.La gaine de protection est réalisée par plusieurs couches concentriques. Dénudage de plusieurs mètres (<3) en une seule passe.Dénudage de plusieurs mètres (<3) en une seule passe. Bon comportement face à l’effet de paille.Bon comportement face à l’effet de paille. Retour Utilisé très souvent pour les pigtails avec épissurage en cassettesUtilisé très souvent pour les pigtails avec épissurage en cassettes

19 La structure GGP La structure GGP

20 La structure GGP La structure GGP Retour

21 La structure ruban La structure ruban Fibre 125 µm Revêtement primaire 250 µm La structure ruban est réalisée par juxtaposition de 4, 6, 8, 12 fibres nues collées entre elles par une résine.La structure ruban est réalisée par juxtaposition de 4, 6, 8, 12 fibres nues collées entre elles par une résine. Ce type de structure est dédié à de l’épissure de masse.Ce type de structure est dédié à de l’épissure de masse. Retour

22 Différents types de câbles Toutes les structures permettent une mise en câble de la fibre. Le type de câble réalisé sera déterminé par la structure de la fibre avant sa mise en câble. Structure serrée ou semi-serrée – câbles mini-break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles mini-break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles mini-break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles mini-break out Structure serrée ou semi-serrée – câbles break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles break outStructure serrée ou semi-serrée – câbles break out Câble jarretièreCâble jarretièreCâble jarretièreCâble jarretière Structure libre-câbles loose tubeStructure libre-câbles loose tubeStructure libre-câbles loose tubeStructure libre-câbles loose tube Autres structuresAutres structuresAutres structuresAutres structures

23 Structure libre-câbles loose tube Structure libre-câbles loose tube La fibre est placée dans un tube rempli de gel hydrofuge.La fibre est placée dans un tube rempli de gel hydrofuge. Faible coût et simplicité d’installationFaible coût et simplicité d’installation Produit hydrobloquant Gel Protection anti-rongeur Gaine finale Fibre optique Tube

24 Câble jarretière Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes : Simplex Fibre optique Renforts d’aramide Gaine extérieure

25 Câble jarretière Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes : Divisex / Scindex Fibre optique Renforts Gaine finale

26 Câble jarretière Un câble jarretière peut se trouver sous différentes formes : Duplex Fibre optique Renforts Gaine finale Gaine jarretière

27 Câble jarretière Câble jarretière Un câble jarretière peut se trouver sous différents diamètres : Les jarretières ont des diamètres 2,8 mm, 2 mm ou 1,6 mm : Pour le 2,8 mm, les trois types de structures existent avec de la fibre gainée à 900 µm. Pour le 2,8 mm, les trois types de structures existent avec de la fibre gainée à 900 µm. Pour le 2 mm, les trois types de structures existent également avec de la fibre gainée à 900 µm. Pour le 2 mm, les trois types de structures existent également avec de la fibre gainée à 900 µm. Pour le 1,6 mm, les structures semi-serrées et serrées existent avec de la fibre gainée à 600 ou 700 µm. Pour le 1,6 mm, les structures semi-serrées et serrées existent avec de la fibre gainée à 600 ou 700 µm. Retour

28 Câbles mini-break out Câbles mini-break out Ces câbles sont constitués d’un assemblage de fibres gainées à 900 µm. Ce câble est constitué de 2 à 12 fibres. Filin de déchirement Gaine finale Fibre optique Renforts Retour

29 Câbles break out Excellentes tenues mécaniques (traction et écrasement). Ce câble est constitué de jarretières de 2 à 2,5 mm (2,4,6,12). Filin de déchirement Ruban Gaine finale Gaine jarretière Renforts Fibre optique Renfort central Retour

30 Autres structures Différentes caractéristiques doivent être étudiées pour décider du choix final d’un câble: Armure Étanchéité Protection chimique Protection contre les rongeurs. Protection au feu Retour

31 Repérage par couleurs Les fibres sont colorées pour faciliter leur repérage dans le câble lors des phases de raccordement. Code de couleurs: Incolore/rouge/bleu/vert/jaune/violet Incolore/rouge/bleu/vert/jaune/violet orange/gris/marron/noir/turquoise/rose orange/gris/marron/noir/turquoise/rose Possibilité d’avoir le 250µ de la même couleur que le 900µm. Retour

32 Marquage Le marquage sur le câble peut contenir un certain nombre d’informations: le nom du constructeur le nom du constructeur l’année de fabrication l’année de fabrication la structure de fibre (exemple: 9/125/900) la structure de fibre (exemple: 9/125/900) le type de fibre le type de fibre le type de gaine (ZH, LSOH, ….) le type de gaine (ZH, LSOH, ….) Retour

33 Outils à dénuder 250 µm 900 µm 1,6 à 2,8 mm Kevlar Retour

34 Le raccordement optique Introduction Les différentes techniques Les différentes techniques Retour

35 Introduction Le raccordement optique permet de mettre bout à bout deux fibres afin d’assurer le passage de la lumière avec un minimum de pertes. On les caractérise par deux principaux critères: Pertes d’insertion Réflectance Retour

36 Il existe différents critères de perte de couplage. Non alignement des axes des deux fibres Problèmes liés au raccordement de deux fibres MultimodeMonomode

37 Il existe différents critères de perte de couplage. Problèmes liés au raccordement de deux fibres Écartement des deux faces optiques MultimodeMonomode

38 Il existe différents critères de perte de couplage. Problèmes liés au raccordement de deux fibres Mésalignement angulaire des deux axes des fibres MultimodeMonomode

39 Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm Diamètre cœur =9,50 µm Diamètre cœur =8,60 µm cœur gaine

40 Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm cœur gaine Diamètre gaine =125 µm Diamètre gaine =123 µm

41 Critères intrinsèques à la fibre Suivant la norme NF EN 188100, les fabricants de fibre se doivent de respecter les tolérances suivantes: Diamètre du cœur 9,05 ± 0,50 µm Diamètre de gaine optique 125 ± 2 µm Concentricité cœur/gaine <0,6 µm cœur gaine Retour

42 La réflectance est une grandeur permettant de caractériser le coefficient d’un élément optique réfléchissant. On la définit comme le rapport entre la puissance réfléchie par l’élément sur la puissance incidente. Non contrôlées, les réflexions peuvent dégrader les performances du système en perturbant le fonctionnement de l’émetteur laser, créer des perturbations sur du signal analogique ou générer du bruit sur le récepteur (surtout dans le cas d’une transmission par fibre monomode) La réflectance

43 Les pertes de Fresnel Dioptres Énergie réfléchie Énergie transmise n gaine n coeur n air Les réflexions sont dues aux discontinuités d’indice de réfraction. Déperdition d’une partie de la puissance optique transmiseDéperdition d’une partie de la puissance optique transmise Retour d’une partie de la puissance lumineuse vers le générateurRetour d’une partie de la puissance lumineuse vers le générateur Elles sont également appelées pertes par réflexion ou Return Loss. Retour

44 Mesure par réflectométrie

45 La courbe de rétrodiffusion permet de déterminer sur un tronçon de fibre: Sa longueur Sa longueur Son atténuation et son affaiblissement linéique Son atténuation et son affaiblissement linéique Les caractéristiques d’une épissure, d’une connexion ou d’un défaut de ligne (réflectance et atténuation). Les caractéristiques d’une épissure, d’une connexion ou d’un défaut de ligne (réflectance et atténuation). Mesure par réflectométrie

46 Laser Photo Diode Coupleur Fibre amorce t0t0t0t0 Au temps t 0, puissance transmise=P 0 ; puissance rétrodiffusée = P 0 Principe d’un réflectomètre

47 Au temps t 1, puissance transmise=P 1 ; puissance rétrodiffusée = P 1 Coefficient de rétrodiffusion de la fibre = P 0 /P 0 =P 1 /P 1 =... t0t0t0t0 t1t1t1t1 Laser Photo Diode Coupleur Fibre amorce Principe d’un réflectomètre

48 Les différentes techniques de raccordement Il existe deux techniques : l’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontable le connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontable Retour

49 Les différentes techniques de raccordement Il existe deux techniques : l’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontablel’épissure est un raccordement non démontable le connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontablele connecteur est un raccordement démontable Retour

50 L’épissure est la mise en contact définitive de deux fibres optiques clivées et alignées. Deux types d’épissures: Les épissures épissure par fusionépissure par fusionépissure par fusionépissure par fusion épissure mécaniqueépissure mécaniqueépissure mécaniqueépissure mécanique Retour

51 fibre clivée Clivage des deux fibres avant de les placer sur le support Épissure par fusion Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm

52 Épissure par fusion Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm Mise en contact des deux fibres électrode

53 La fusion est réalisée avec l’aide d’un arc électrique. Épissure par fusion Fibre 125 µm Fibre nue 250 µm électrode

54 Épissure par fusion Cette épissure sera ensuite protégée mécaniquement par une gaine métallique présente dans un manchon thermorétractable. Épissures par fusion

55 Deux exemples de soudeuses : Épissure par fusion Retour

56 Fibres dans un vé Épissure mécanique Fibre 125 µm Support Les fibres sont positionnées dans un vé puis bloquées mécaniquement. Il y a présence d’un gel d’indice pour garantir la stabilité des performances.

57 Epissurage – Fusion Nécessite une soudeuse et des manchons de protection puisque la fusion rend le verre très fragile. Investissement lourd bien que le prix de se genre d ’outils est considérablement baissé.

58 Épissure mécanique Fibrlok 2540G Pour 250µm uniquement Pour 250µm uniquement Proposé au marché FTTH pour les épissures proches du client Proposé au marché FTTH pour les épissures proches du client Compacte, cette épissure est mise sur 2 niveaux dans une cassette de 10 mm Compacte, cette épissure est mise sur 2 niveaux dans une cassette de 10 mm

59 Épissure mécanique Fibrlok 2529 Pour 250µm et 900 µm Pour 250µm et 900 µm Epissure universelle Epissure universelle Splice holder Epissure 2529 montée sur platine auto-adhésive Epissure 2529 montée sur platine auto-adhésive Pas d’outil Pas d’outil

60 Epissurage – Mécanique Fibrlok TM VALISE 2559

61 Avantages Excellent alignement des cœurs de fibre, même en présence d’impuretés Faible perte d’insertion Mise en œuvre dans n’importe quel milieu Gain de coût main d’œuvre Gain de gestion de stock, simplification des références Intégrité du signal Excellente performance Fibrlok TM Caractéristiques Elément de connexion en aluminium Gel d’indice Ne nécessite pas d’alimentation électrique Raccordement en 30 secondes après préparation de la fibre Une seule référence Fibrlok pour les fibres monomodes et multimode en 125μm et pour les fibres avec revêtement de 250 à 900μm Taux de réflexion supérieur à 60 dB à 23°C Atténuation inférieure ou égale à 0,1 dB

62 Epissurage – Mécanique Fibrlok TM

63 Cliveuse 2534

64 Cliveuse Caractéristiques Simple d’utilisation Design compact et séduisant Corps traité anti-rayures Lame haute précision avec 16 positions de clivage pour 48000 clivages au total Fibres de 250 à 900μm, clivage ajustable de 5 à 20mm Réglage et remplacement de la lame simples Avantages Gain de productivité Meilleure ergonomie d’utilisation, rangement facile Longévité de l’outillage Continuité de la qualité au long des 48000 clivages Grande polyvalence Gain de temps

65 Tiroir SPP3

66 Caractéristiques Panneau à tiroir Entrées de câbles multiples Système de fixation des breakouts Système de fixation des cassettes Numérotation des ports en face avant Vis non perdables et dévissables à la main Ecrous cages et vis pour format 19" Pour tous les connecteurs standards Avantages Mise en œuvre facile Supporte des câbles horizontaux et backbone Supporte également des mini breakout Maintenance des fibres facile Repérage facile Pas besoin d'outil pour l'ouverture du panneau Installation aisée Un panneau pour toutes les applications

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69 Les Connecteurs On peut regrouper les différents types de connecteurs en trois grandes familles: Le standard 2,5 mm à monter en usine Le standard 2,5 mm à monter en usine Le standard 2,5 mm à monter en usine Le standard 2,5 mm à monter en usine Standard commun défini par les utilisateurs et les constructeurs (connecteurs de types SC,FC, ST). Le SFF (Small Form Factor) Le SFF (Small Form Factor) Le SFF (Small Form Factor) Le SFF (Small Form Factor) Conception de connecteurs de nouvelles générations avec pour objectif prioritaire de diminuer leurs tailles. Les autres standards 2,5 mm de terrain Les autres standards 2,5 mm de terrain Les autres standards 2,5 mm de terrain Les autres standards 2,5 mm de terrain Retour Encombrement des connecteurs Encombrement des connecteurs

70 Le standard 2,5 mm Le principeLe principeLe principeLe principe Le polissageLe polissageLe polissageLe polissage Le montage des fichesLe montage des fichesLe montage des fichesLe montage des fiches Connecteur SCConnecteur SCConnecteur SCConnecteur SC Connecteur STConnecteur STConnecteur STConnecteur ST Connecteur FCConnecteur FCConnecteur FCConnecteur FC Retour Cahier des chargesCahier des chargesCahier des chargesCahier des charges

71 Connecteur Il doit avoir une bonne résistance: mécanique, permettant un nombre de manœuvres important (>500 connexions-déconnexions). mécanique, permettant un nombre de manœuvres important (>500 connexions-déconnexions). thermique, permettant de faibles variations d’atténuation dans la gamme choisie(<0,1 dB). thermique, permettant de faibles variations d’atténuation dans la gamme choisie(<0,1 dB). traction, permettant de tirer sur le câble sans risque de rupture (environ 100N pour un câble 2,8 mm). traction, permettant de tirer sur le câble sans risque de rupture (environ 100N pour un câble 2,8 mm). hygrométrie, permettant de travailler suivant différentes conditions climatiques. hygrométrie, permettant de travailler suivant différentes conditions climatiques. Retour

72 Le principe Raccord Fiche 1 Fiche 2 Une connexion optique est composée de deux fiches et d’un raccord. La fiche termine la fibre, la protège, la positionne et la rend manipulable. Le raccord réalise le guidage et le verrouillage des deux fiches pour assurer d’une part la continuité du signal optique d’une fibre à l’autre, et d’autre part l’attachement mécanique de l’ensemble.

73 Le principe Raccord Fiche 1 Fiche 2 Une connexion optique est composée de deux fiches et d’un raccord. férule centreur Raccord: il est composé d’un cylindre fendu ou centreur (sleeve) de diamètre 2,5 mm dont le rôle est d’auto-aligner les embouts optiques l’un en face de l’autre. Fiche: elle est composée d’un embout optique appelé férule (ferrule) de diamètre 2,5 mm perçée en son centre dans lequel est fixé la fibre.

74 Pour des performances optimales de reproductibilité de la connexion, on utilise généralement des férules et des centreurs céramiques. On trouve également des férules et centreurs métalliques ou plastiques. Le principe Raccord Fiche 1 Fiche 2 Une connexion optique est composée de deux fiches et d’un raccord. férule centreur Retour

75 Connecteur ST (Fiche-Raccord-Fiche) ST1(baïonnette droite) ST2 (baïonnette hélicoïdale) ST1(baïonnette droite) ST2 (baïonnette hélicoïdale)

76 Connecteur FC (Fiche-Raccord-Fiche) Traversée à embase carrée Traversée à écrou Manchon de couleur noir pour le multimode, bleu pour le monomode (PC) et vert pour le monomode (APC)

77 Connecteur SC/PC - NPC

78 Connecteur VF-45 (Fiche-Prise) Retour DATASHEET VF 45

79 Connecteur LC (Fiche-Raccord-Fiche) Retour DATASHEET LC

80 Connecteur MU (Fiche-Raccord-Fiche) DATASHEET MU

81 Connecteur MTRJ (Fiche-Prise) Retour DATASHEET MTRJ

82 Connecteur EC (Fiche-Raccord-Fiche) Retour

83 Connecteur OPTOCLIP(Fiche- Raccord-Fiche)

84 La connectique Connecteurs à coller Connecteurs à sertir Pigtails

85 NPC SC : connecteur préfibré

86 NPC SC : montage

87 Pig-tails