Stage Fibres Optiques

StageStage Fibres Optiques Fibres Optiques SOMMAIRE : 1. Introduction 2. Principe de la fibre optique 3. Raccordement de fibre 4. Le Laser 5. Recette et audit 6. Línstallation 7. Paramètres de mise en place 8. Les tests de la fibre 9. Lecture de la courbe I. Introduction Pourquoi la fibre Procédés de fabrication Longueur d’onde Les puissances de 10 Qu’est ce qu’une fibre optique? Pourquoi la fibre optique ? Pourquoi une transmission par la fibre optique? Une fibre Optique pèse quelques grammes au km pour un diamètre de 125 microns, d’où la possibilité de fabriquer: Des câbles à grand nombre de fibres pour un encombrement limité, des câbles de faible poids pouvant être tirés en grande longueur donc diminution du coût de la pose et du nombres d’épissures. La fibre ne conduit pas l’électricité, elle est insensible à toute perturbation d’origine électrique (lignes HT, orages, émetteurs radio…..),elle à une faible atténuation et une grande capacité de transmission La fibre est réalisée avec de la silice tirée des roches siliceuses donc une matière première abondante Procédés de Fabrication Plusieurs méthodes ont été mise au point qui font appel à la réaction en phase vapeur. La technique la plus employée est appelée CVD ( Chemical Vapour Déposition) Elle consiste à partir d’un tube(1m de long & 20mm de diamètre) de silice pure qui constituera la gaine à déposer à l’intérieur et par couches successives les matériaux du cœur. Ces dépôts sont faits de particules de verres obtenues par oxydation à haute température de chlorures gazeux et réactions chimiques. L’adjonction de dopants (oxyde de germanium ou phosphore) permet de faire varier l’indice du matériau. Une fois le dépôt terminé, le tube est refermé sur lui-même formant alors un Barreau plein appelé PREFORME Une préforme de verre d’une longueur de 1m et d’un diamètre de 10cm permet d’obtenir par étirement une fibre monomode d’une longueur de 150km Procédés de Fabrication Procédés de Fabrication Le principe de la fabrication est le suivant: On étire la préforme en la chauffant pour obtenir une fibre de 125 microns de diamètre Ceci est réalisé de la manière suivante: La préforme sera installée verticalement au premier étage de la tour de fibrage et chauffé par des rampes à gaz Le verre va s’étirer et couler en direction du sol pour être enroulé sur une bobine. On mesure l’épaisseur de la fibre (125 microns) pour réguler la vitesse du moteur de l’enrouleur, afin d’assurer un diamètre constant. La dernière étape consiste en l’application de sa couche protectrice (250 micron). La fibre est enduite d’un polymère sous forme liquide. Cette couche sera cuite et solidifié par chauffage ou par rayonnement UV et sera stockée sur une bobine. La coloration peut-être réalisée après cette phase ou dans la foulée de la couche protectrice en aval de la tour de fibrage. En bout de la chaine de fabrication, des tests sont effectués Longueur d’onde Longueur d’onde λ : Signal périodique : répétition de la période T Fréquence : nombre de période en une seconde. f=1/T (Electronique) γ=1/T (Optique) T (en s) La longueur dónde est la distance parcourue par le signal en une période. λ Les puissances de 10 Remarque: cas particulier, en informatique (en binaire) 1 Ko = 1024 octets = 2 10 1 Mo = 1024 Ko = 1048576 octets = 2 20 0,000000000001 10 -12 p pico 0,000000001 10 -9 n nano 0,000001 10 -6 micro 0,001 10 -3 m milli 0,01 10 -2 c centi 0,1 10 -1 d déci 1 10 0 Unité 1000 10 3 K Kilo 1000000 10 6 M Méga 1000000000 10 9 G Giga 1000000000000 10 12 T Téra Nombre Puissance Symbole Nom Qu’est ce qu’une fibre optique ? Une fibre optique est un guide d’onde optique à symétrie circulaire tel que schématisé sur la figure. Ce guide est constitué de deux ou plusieurs couches de matériaux diélectriques transparents (verre ou plastique) d’indices de réfraction différents assurant le confinement de la lumière au voisinage du centre. Cæur 9 ou 50 ou 62.5 Micro mètre (µm) Gaine optique 125 µm Revêtement 250 µm Chapitre II Réfraction de la lumière Longueur d‘onde et fréquence Ouverture numérique Réflexion de Fresnel Pertes de couplage Qu‘est-ce qu‘un mode Dispersion chromatique PMD Type de fibre Type de câble Mode de pose des Câbles Réfraction de la lumière Célérité de la lumière : C = 299 792 Km.s-1 ≈ ≈≈ ≈ 300 000 Km.s-1 Les ondes électromagnétiques telles que la lumière possèdent une longueur dònde caractéristique et donc une fréquence. Seule une partie du spectre électromagnétique est visible, de 450nm à 750nm. Les longueurs utilisées pour la transmission optique se situent au dessus de 750nm, dans lìnfrarouge. La lumière se propage dans le vide à la vitesse de 300`000km/s, sa vitesse est plus petite dans tous les autres milieux. Le rapport entre ces deux vitesses est déterminé par lìndice de réfraction, une des caractéristiques du milieu de propagation. Lìndice de réfraction est toujours plus grand que 1. Indice de Réfraction: Rapport de la vitesse de la lumière dans le vide,à celle prise dans le médium. 10 18 10 20 10 16 10 14 10 12 10 6 10 8 10 10 UV IR 1µm 1mm 1pm 1nm 1km 1m 400nm 600nm 800nm 1000nm 1200nm 1400nm 1600nm Lumière visible Longueur d'onde Frequence (Hz) longueur d‘onde et fréquence Ouverture numérique Ouverture numérique: Valeur qui correspond à la propriété d’une fibre à collecter la lumière pour la protéger θ θθ θ Axe optique Rayon guidé Coeur Gaine optique Rayon non guidé Réflexion de Fresnel Réflexion de Fresnel et Pic Fantôme Pic de Fresnel = Rupture d’Indice Dans une mesure de réflectomètrie, les réflexions de Fresnel sur les connecteurs peuvent être à l'origine de fausse image appelées aussi images Fantômes. Il s'agit de faux événements dus au principe de mesure et qui ne sont pas préjudiciables à la qualité de la liaison. Le cas le plus courant est celui d'un connecteur d'entrée fortement réfléchissant. L'onde de mesure est réfléchie sur le connecteur de la TDC et l'énergie lumineuse renvoyé va se réfléchir à nouveau sur le connecteur du réflectomètre. Cette énergie réfléchie se comporte elle-même comme une source vis-à-vis de la cause qui lui à donné naissance, ce deuxième écho est interprété par l'appareil comme un événement situé à la distance double. Centreur Pertes de couplage dans une liaison en Fibre Optique Offset Interstice Fissure (Haarriss) Reflexion Excentricité du coeur Coeur elliptique Décalage angulaire -Un interstice provoque un fort affaiblissement à cause de la grande réflexion due à la transition verre/air. Qu‘est-ce qu‘un mode ? Le temps que met un signal pour parvenir à la fin de la fibre dépend du chemin à parcourir. Le rayon (rouge) qui oscille entre les surfaces limites du manteau parcourt un chemin plus long que le rayon (vert) qui suit làxe longitudinal. Les parties de signal (modes) arrivent à différents moments à la fin de la fibre et forment ainsi un signal élargi. Dispersion chromatique (DC) La dispersion chromatique et due à la dépendance entre longueur dóndes et indice de réfraction. Elle se traduit par une différence de vitesse de propagation. La dispersion chromatique est un phénomène physique inhérent à la fibre optique et aux composants optiques causant une dispersion des bits d'information le long d'un réseau. Cela dégrade la qualité du signal de transmission et, par conséquent une dispersion trop importante augmente le taux dérreur, dóù límpossibilité de distinguer les O & 1. La dispersion chromatique est exprimée en picoseconde/(nm·km) La dispersion de mode de polarisation (Polarisation Dispersion Mode) (PMD>délai temporel) - La lumière se propage dans la fibre sous deux modes de polarisation, chacun voyageant dans la fibre à des vitesses différentes en fonction de l’asymétrie de la fibre. La différence de vitesse de propagation des 2 modes de polarisation entraine un élargissement du signal lumineux et génère un dédoublement des impulsion optiques au cours de la propagation. La PMD est un phénomène qui varie selon la température, les stress extérieurs ou simplement lors de la manipulation des fibres. La dispersion modale de polarisation (PMD) est exprimée en picoseconde/km½ . n r Fibre à saut d'indice (1) n r fibre à gradient d'indice (2) n r SM fibre monomode à saut d'indice(3) Différence de temps de parcours à cause des différentes longueurs de chemin.L‘indice du coeur de la fibre est constant Multimode (MM) Seulement un mode dans l‘axe optique. Singlemode-Faser (SM) L‘indice de réfraction diminue du centre du coeur vers la périphérie, les temps de propagation des rayons sont à peu prés égalisés Multimode (MM) Type de fibre Il existe deux classes de fibres optiques Fibre monomode (9/125) Fibre multimode (50/125, 62,5/125 …) Fibre monomode Cæur de 9 microns Fibre Multimode cæur de 50 à 85 microns Gaine à faible indice Gaine à gradient díndice Type de fibre Fibre Multimode à saut indice Ce type de fibre n’est pratiquement plus utilisé aujourd’hui, ses performance n’étant pas suffisantes pour répondre aux besoins des applications des télécomunications Type de fibre Fibre à gradient d’indice Le coeur n’est plus homogène : la valeur de l’indice décroit depuis l’axe jusqu’a l’interface Les rayons guides suivent une trajectoire d’allure sinusoïdale La gaine d’indice (n2) n’intervient pas directement mais élimine les rayons trop inclinés. Type de fibre Fibre monomode aucune dispersion intermodale importance considérable dans les transmissions à grande distance Une fibre monomode est à saut d’indice Type de fibre Les principales Normes G651 Fibre optique multimode à gradient d’indice (50/125) G652 Cette fibre est la plus couramment utilisé,cette fibre est optimisé pour 1550nm et est limité dans l’utilisation de la technologie DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) en terme de distance et de nombre de longueur d’ondes. Les opérateurs conventionnels possèdent la majeur partie de leurs réseaux en G652.Ils ont fait évoluer les potentialités de cette fibre en G652C de façon à couvrir la grande majorité des applications,longue et courte distance, haut et bas débit. G655 Cette fibre permet d’augmenter les débits transmis, en particulier dans le domaine du DWDM. G655 CORNING LEAF > 1.469 G655 ALCATEL TERALIGHT > 1.470 G655 LUCENT TRUEWAVE > 1.470 G655 PIRELLI FREELIGHT > 1.469 La fibre optique noire désigne une fibre optique brute installée mais qui n'est pas encore activée, ni à plus forte raison, utilisée. Elle est appelée ainsi car elle n'est pas encore alimentée par une source lumineuse Types de câbles Câble à jonc rainuré Types de câbles Câble à tubes Types de câbles Câble micro-gaine Types de câbles câble autoporté Principe de la fibre optique Câble à fibre optiques : Structures standards Câble à structure libre tubée : n fibre dans m tubes de protection libres en hélices autour d’un porteur central La capacité type est de 2 à 432 fibres. Câble à tube central : n fibres libres dans un tube central Câble ruban central : n fibres les unes à coté des autres dans m rubans dans 1 tube central). La capacité type de 12 fibres par 18 rubans, soit 216 fibres Câble à structure serrée : 6 ou 12 fibres bufférisées à 900 µm assemblés en hélices autour d’un porteur central Les couleurs de câbles Les câbles multimodes avec fibres 62,5/125um sont de couleur orange Les câbles multimodes avec fibres 50/125um sont de couleur grise Les câbles monomodes avec fibres 9/125um sont de couleur jaune Principe de la fibre optique Câbles à fibres optiques La réalisation des câbles doit tenir compte des contraintes physiques et chimiques ainsi que des conditions de sécurité de l’environnement ou ils sont déployés : Spécificité des câbles • câble LSOH (ignifugés et sans halogène) • Câble armé métallique (mises à la terre) • câble sans métal (diélectrique) résistant aux rongeurs • câble résistant aux termites • câble pour l’industrie pétrochimique • câble pour égout Principe de la fibre optique Câbles à fibres optiques Caractéristiques optiques : Fibre optique monomode G652 Fibre optique multimode OM1 et OM2 * Source ACOLAN 09/2002 Mode de pose des Câbles -Pose du câble au treuil: Elle se pratique de moins en moins, notamment sur les réseaux très longues distance, les méthodes de portage ou de soufflage remplaçant progressivement les treuils. Seuls d’éventuels câbles de diamètre supérieur à 36mm et armés devront encore être tirés au treuil, le portage et le flottage ne disposant pas de machine. -Pose du câble par soufflage: Cette méthode aussi appelé «Push-Pull » consiste à pousser le câble mécaniquement tout en le tirant par la tête à l’aide d’un furet étanche poussé par l’air comprimé. Cette méthode est moins performante et moins fiable que le portage mais toujours pratiquée. L’étanchéité reste de mise et le lubrifiant devra être du même type que pour la traction et sera utilisé en quantité importante. -Pose du câble par portage: C’est sans la méthode la plus pratiquée de par le monde. le câble est toujours poussé mécaniquement, mais contrairement à la méthode par soufflage, il n’est pas tiré par la tête à l’aide d’un furet, mais par un très fort courant d’air qui passe à grande vitesse le long du câble et qui par sa viscosité l’agrippe sur l’ensemble de sa surface pour le tirer à l’intérieur du fourreau. Cette méthode est de loin la moins contraignante et celle qui assure la plus grande sécurité pour le câble Mode de pose des Câbles Pose du câble en caniveau: Sauf pour de très courte longueurs, elle se fera en déplaçant le touret le long du caniveau, en laissant le câble se dérouler sans torsion.la vitesse de déroulement sera lente et surtout maîtrisée. Cette technique s’applique sauf présence d’obstacle physique. -Pose du câble enterré: On rencontre deux type de techniques: -Pose de câble en tranchée ouverte et -Pose de câble derrière une trancheuse ou soc Les règles de l’art en la matière devront être respectées. Nivelage et granulométrie des fouilles autour des câbles, profondeur d’enfouissement, règles de proximité des ouvrages, dispositifs avertisseurs. En ce qui concerne les câbles diélectriques, la question de la localisation ultérieur du câble devra être abordée. Chapitre III Raccord de fibres • Soudure • Définition d’un connecteur • Les principaux types • Budget de lien • Réseau de fibre Raccord de fibres connecteur SCHEMA D’UN CONNECTEUR Fiche Férule Centreur Fiche Traversée SCHEMA DE FICHES OPTIQUES CABLE JARRETIERE BOOT SOUPLE ARRIERE FERULE DE SERTISSAGE FUT ARRIERE RESSORT CORPS DE FICHE PLASTIQUE FERULE CERAMIQUE SC/APC SCHEMA DE FICHE OPTIQUE ARRIMAGES MECANIQUES : 1 - Les mèches de kevlar sont maintenues entre la férule de sertissage et le fut arrière 2 - La gaine du câble est maintenue par la férule de sertissage 3 - La fibre à 250 µm est collée au niveau de léntrée dans la férule optique 1 2 3 E2000/APC RACCORDEMENT DE CONNECTEUR 2 types : Montage sur site Mini éclateur si cable structure libre Epissurage de pigtail Les fiches sont montées en atelier Cassette d´épissurage LES CONNECTEURS FIBRE OPTIQUE STANDARDS NOM FO COULEUR FORME FIXATION MATERIAU CONTACT OPTIQUE ST/PC multimode metal baïonnette métallique droit ST/PC monomode metal baïonnette métallique droit EC monomode gris clips plastique angulaire 12° FC/PC multimode metal vis métallique droit FC/PC monomode metal vis métallique droit FC/APC* monomode metal/vert vis métallique angulaire 8° SC/PC multimode blanc clips plastique droit SC/PC monomode bleu clips plastique droit SC/APC* monomode vert clips plastique angulaire 8° VFO monomode metal vis métallique droit PFO multimode metal vis métallique droit Autres connecteurs monomodes : LC, MU (miniatures) E2000 (volets de protection) *Aujourd'hui il est reconnu que seuls les polissages machine permettent de garantir les performances des connecteurs APC. Nouveaux connecteurs multimodes : VF45, MTRJ, SCRJ, Opti Jack, Fiber Jack … LES CONNECTEURS FIBRE OPTIQUE STANDARDS TYPE DE POLISSAGE CONNECTIQUE PC et variante UPC / SPC: Deux significations sont rencontrées : Physical Contact & polishing Convex désignant des techniques utilisées dans les raccordements des fibres monomodes des liaisons à hauts débits nécessitant des nivaux de réflexion trés faibles. Les techniques sont applicables à différents types de standards de connecteurs FC, SC, ST... et se décomposent en une préforme convexe afin d'obtenir par un "contact physique" une réduction maximum de l'air entre les deux fibres, ainsi qu'un Return-Loss. Des variantes, Ultra PC et Super PC sont rencontrées utilisant des procédures de polissage adaptées sur machine (poudre diamantée) APC : (Angulaire) Deux significations sont rencontrées : Angle Physical Contact & Advanced Physical Contact désignant une technique utilisée dans les raccordements des fibres monomodes nécessitant un affaiblissement de réflexion élevé. La technique est applicable à différents standards de connecteurs FC, SC...et se décompose en une préforme angulaire afin d'obtenir par un "contact physique" une réduction maximum de l'air entre les deux fibres, ainsi qu'un Return-Loss. Gel d'indice: Matériau adaptateur (gel graisseux type silicone) de l'indice de réfraction (indice proche de la silice 1465), utilisé dans certains connecteurs, bornier ou certaines épissures mécaniques, inséré entre deux faces optiques afin de diminuer l'effet de désadaptation air-silice provoquant les réflexions de Fresnel Lame d'alumine et Céramique : Plaquette rectangulaire possédant un ou deux bords taillés en biseau ,utilisée pour effectuer des opérations de clivage des fibres à l'extrémité des embouts optiques à l'issue de la polymérisation de la colle, afin de procéder au polissage. LES CONNECTEURS FIBRE OPTIQUE STANDARDS Un connecteur fibre optique est composée de 2 fiches et d'1 traversée. Le centreur de la traversée permet d'aligner l'une en face de l'autre les férules des 2 fiches. Chaque type de connecteur est normalisé pour être utilisé avec les 3 composantes (fiches et traversée) du même type. Ne pas respecter les normes altère les performances et ne permet pas de garantir les installations dans le temps. Exemple 1 : monomode PC/multimode PC Un connecteur mononode est conçu avec une mécanique de plus grande précision qu'un connecteur multimode. Ainsi, une traversée multimode utilisée avec des fiches monomodes risque de donner une atténuation importante (de 1 à 3 dB) et ses performances se dégraderont dans le temps. En effet le centreur de traversées multimodes est en général en métal ou en plastique alors que le centreur des traversées monomode est en céramique. Le contraire : traversée monomode avec des fiches multimodes garantira une plus grande durée de vie du connecteur sans améliorer nettement les performances : il s'agit d'aligner environ 50 µm et non plus 9 µm. LES CONNECTEURS FIBRE OPTIQUE STANDARDS Exemple 2 : monomode APC / monomode PC Les traversées monomodes SC/APC (vert) ou SC/PC (bleu) sont en théorie identiques. Leur utilisation réciproque ne présente pas de risque d'altération mais de gros risques de confusion. Raccorder une fiche APC sur une fiche PC risque d'endommager les connecteurs et surtout altère de manière très importante la perte et le taux de reflexion : Les surfaces optiques ne sont plus en contact, l'alignement est donc moins bon (atténuation) et surtout le taux de réflexion est maximum (>-20 dB au lieu de -30 dB pour du PC et -60 dB pour de l'APC) Exemple 3 : monomode ajusté APC / monomode non ajusté APC Il existe 2 "types" de montage de fiches SC/APC : l'ajusté (<0,3 dB ) et le non ajusté (< 0,5 dB ) (valeurs usine). Lors du montage de l'ajusté, on tourne la férule en face d'une fiche référence pour trouver la valeur la meilleure. La férule est alors fixée dans le corps de fiche : l'excentricité du coeur de la fibre dans la férule a été optimisée La différentiation ajusté (tuned) / non ajusté (untuned) n'est pas réalisée par le fabricant mais par le monteur des fiches sur les pigtails ou cordons. Le fabricant propose des fiches ajustables (tunable) ou non ajustables (untunable). Le monteur choisit ses fiches et son mode de montage en fonction des spécifications du client et de ses process internes. Les traversées SC/APC sont identiques. Mesurer une fiche ajustée avec une bobine amorce équipée d'une fiche ajustée est indispensable pour obtenir les résultats voulus. Mesurer une fiche ajustée avec une fiche non ajustée donne une valeur comparable à celle obtenue avec 2 fiches non ajustées. La connectique Type de connecteur Connecteurs avec polissage à huit degrés (APC) 8° Epissures mécaniques Les épissures par capillarité et à élastomères reposent sur l’alignement des diamètres extérieurs Nécessitent une bonne concentricité du coeur et de la gaine Coque en polymère Orifice d’entrée conique Gaine cylindrique extérieure en verre Epissures mécaniques Les épissures permanentes utilisent de la colle époxy qui durcit aux ultraviolets Une majorité d’épissures modernes tiennent par la pression sur l’enrobage primaire Epissurage par fusion Les différentes étapes de l’épissurage Les fibres sont positionnées par micro manipulation Les machines modernes alignent automatiquement les fibres et calculent une estimation de la perte. Epissurage par fusion Cassette de protection d’épissure Cassette avec épissure de fibre unitaire Cassette avec épissure de fibre en ruban Protection des épissures Les fibres épissurées sont protégées par des tubes en métal ou en plastique remplis d’époxy (rétreint / cigarette thermorétractables / Smouv …) Une cassette d’épissures maintient les protections et permet l’identification Un love de 1,2 m de fibre nue de part et d’autre de l’épissure permet : De réaliser l’épissure dans une zone stable De garder un love de réserve pour des interventions futures Planification de câblage Calcul de l’atténuation (Bugdet link) BUDGET LINK A= L . αe + nsp . asp + ncn . acn Perte maximum pour un connecteur (en dB) Nombre de connecteurs Perte Maximum pour une épissure (en dB) Nombre d’épissures (splices) Atténuation de la fibre ( en dB/km) Longueur de la liaison connecteurs épissures Réseau sur fibre BUS STATION BOUCLE ETOILE Structuration d’un câblage fibre optique Considérations Topologie de la fibre et budget des pertes pour les technologies actuelles Topologies de la fibre et budget des pertes pour les technologies futures Redondance dans le nombre de fibres et le cheminement des câbles, protocoles multi- liens Brassage flexible Coûts et investissement Structuration dún câblage fibre optique Terminaison de la fibre dans des panneaux de brassage en coffrets muraux Connexion direct sur la fibre en utilisant des épanouisseurs Terminaison de la fibre directement sur des connecteurs à Lárrière du panneau de brassage Terminaison par épissurage par fusion et utilisation de pigtails (connecteurs prémontés en usine) Matériel de câblage fibre optique Chapitre IV • Laser : définition • La sécurité Le LASER Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation Lumière Amplifiée par Stimulation d’ Emission de Radiation L’invention du LAZER en 1960, amorça réellement la transmission d’information par le moyen de la lumière. Cette lumière est en effet, directive et stable en amplitude et en fréquence Le LASER Le laser est une onde à haute énergie Que sa longueur d’onde soit dans le visible ou non, ne doit pas être regardé directement. Le LASER Classe I Appareils intrinsèquement sans danger en raison de leur conception technique : c'est un système clos. Toutefois, ne jamais les ouvrir en cours de fonctionnement. Classe II Ils ne sont pas intrinsèquement sans danger, mais la protection de l'œil est normalement assurée par le réflexe de l'œil. Classe IIIA la vision directe dans le faisceau est dangereuse: si elle se prolonge plus de 0,25 seconde, si elle se fait à travers des instruments optiques, les réflexions diffuses ne sont pas dangereuses. Classe IIIB la vision directe dans le faisceau est dangereuse, les réflexions diffuses sont sans danger sous certaines conditions : si le temps d'exposition est limité à 10 secondes, et si la distance d'observation est supérieure à 13 cm. Classe IV L'exposition de l'œil ou de la peau au rayonnement direct ou diffusé est dangereuse, leur utilisation exige des précautions rigoureuses. Le LASER Classe I + : Danger x : si l'œil est gardé volontairement ouvert plus de 0,25 secondes dans le faisceau # : une sensation de picotement ou d'échauffement prévient bien avant l'apparition de lésion pour les émissions continues. + INCENDIE + # PEAU + + OEIL : réflexions diffuses + + x x OEIL : rayon direct et réflexions spéculaires Classe IV Classe IIIB Classe IIIA Classe II Dangers Le LASER Risques dus au faisceau laser L'œil est l'organe cible. Des lésions graves mais surtout irréversibles au niveau de structures particulièrement fragiles comme la rétine, peuvent être provoquées même par des lasers de faible puissance et les effets sont très différents selon la longueur émise. La peau peut être atteinte de brûlures plus ou moins profondes. Ressent-on l'accident ? si la lésion est importante, il y a douleur immédiate, et perte de champ visuel central, si la lésion est périphérique, les effets ne se feront sentir que quelques heures plus tard. Dans tous les cas d'éblouissement laser, et dans les 24 heures, il faut se rendre pour consultation dans un service médical qui jugera de la nécessité d'un examen par un service ophtalmologique spécialisé. Chapitre V Recette et audit : définition Inspection visuelle Mesures des fibres Cahier de recette et rapport d’audit Recette et audit Recette : Vérification d’une nouvelle installation pour s’assurer de le conformité à la norme et au cahier des charges ainsi que la constitution d’un cahier de mesures. C’est le dernier contrôle avant utilisation, il faut donc être très rigoureux Audit Vérification d’un réseau existant pour s’assurer soit de son vieillissement soit de sa conformité à ses spécifications nouvelles ou anciennes. Recette et audit Les étapes d’une vérifications : • Inspection visuelle Contrôle de tous les éléments physiques de l’installation (rayons de courbure, tenue mécanique des arrimages, respect des règles de cablage, possibilité de réintervention, repérage..) Contrôle de l’environnement (bonne installation, propreté, rebouchage des passages….) Recette et audit Les étapes d’une vérification : • Mesures des caractéristiques des fibres optiques Faire les tests demandés dans le cahier des charges . La norme ISO 11801 n’est pas obligatoire, sauf pour les marchés publics La norme ISO 11801 demande des tests par insertion avec source laser et photomètre ainsi qu’au réflectométre dans les 2 sens (EO, OE) et aux 2 longueurs d’ondes (MM : 850 et 1300 nm, SM : 1310 et 1550 nm) Recette et audit Les étapes d’une vérifications : • Cahier de recette : Il doit reprendre tous les éléments de description de l’installation (plans, norme mises en œuvres, caractéristiques des principaux composants) Un rapport de mesures décrivant les méthodes et les appareils utilisés (continuité, photométrie, réflectométrie, référence des appareils avec numéro de série….) Chapitre VI Les caractéristiques utiles pour installation • Traction • Ecrasement • Courbure • Type de fibre • Code de couleur L’installation Les caractéristiques utiles pour la: Résistance à l’effort de traction : exemples • Câble 12 fibres pour chemin de câble : 800 N • Câble 36 fibres pour chemin de câble : 2500 N • Câble 12 fibres armées non métallique extérieur : 3000 N • Câble 48 fibres armés non métallique extérieur : 4500 N 1N = 1 Newton 1Kg = 9,81 N soit 10 N L’installation Les caractéristiques utiles pour la: Résistance à l’effort d’écrasement : exemples • Câble 12 fibres pour chemin de câble : 500 N/cm • Câble 36 fibres pour chemin de câble : 1000 N/cm • Câble 12 fibres armées non métallique extérieur : 2000 N/cm • Câble 48 fibres armés non métallique extérieur : 3000 N/cm • 1N = 1 Newton • 1Kg = 9,81 N soit 10 N L’installation Les caractéristiques utiles pour le: Rayon de courbure minimum : exemples • Câble 12 fibres pour chemin de câble : 7 cm • Câble 36 fibres pour chemin de câble : 10 cm • Câble 12 fibres armés non métallique extérieur : 12 cm • Câble 48 fibres armés non métallique extérieur : 20 cm • 1N = 1 Newton • 1Kg = 9,81 N soit 10 N L’installation Les caractéristiques utiles pour le: Raccordement • Type de fibre (diamètre du cœur) • Indice de la fibre Multimode (MM) – 62,5/125 : 1,490 – 50/125 : 1,475 Monomode (SM) : 1,465 L’installation Les caractéristiques utiles pour le: Code des couleurs : Attention il en existe plusieurs Le code FOTAG 12 FO 12- Turqoise 6- Jaune 11- Rose 5- Gris 10- Noir 4- Marron 9- Blanc 3-Vert 8- Violet 2-Orange 7- Rouge 1-Bleu L’installation Les caractéristiques utiles pour le raccordement Code des couleurs pour les câbles France Télécom : 12- Turquoise 6- Incolore 11- Rose 5- Violet 10- Noir 4- Jaune 9- Marron 3- Vert 8- Gris 2- Bleu 7- Orange 1- Rouge L’installation Tube 1 : Rouge fo 1 : Bleu fo 2 : Rouge fo 3 : Vert fo 4 : Jaune fo 5 : Violet fo 6 : Blanc Tube 2 : Bleu fo 7 : Bleu fo 8 : Rouge fo 9 : Vert fo 10 : Jaune fo 11 : Violet fo 12 : Blanc Tube 3 : Vert fo 13 : Bleu fo 14 : Rouge fo 15 : Vert fo 16 : Jaune fo 17 : Violet fo 18 : Blanc Tube 4 : Jaune fo 19 : Bleu fo 20 : Rouge fo 21 : Vert fo 22 : Jaune fo 23 : Violet fo 24 : Blanc Tube 5 : Violet fo 25 : Bleu fo 26 : Rouge fo 27 : Vert fo 28 : Jaune fo 29 : Violet fo 30 : Blanc Tube 6 : Blanc fo 31 : Bleu fo 32 : Rouge fo 33 : Vert fo 34 : Jaune fo 35 : Violet fo 36 : Blanc 6- Incolore 5- Violet 4- Jaune 3- Vert 2- Bleu 1- Rouge •Câble 36 fo : 6 tubes de 6 fibres Chapitre VII Mesures d’insertion La réflectométrie Causes de l‘affaiblissement Le réglage du réflectomètre Recette optique Test de la fibre La norme Mesures d’Insertion Les mesures d’insertion sont des mesures QUANTITATIVES Ce paramètre intervient sur les liaison multimodes comme sur les liaison monomode. Le budget optique représente le cumul des pertes dans les constituants de la liaison. La mesure de (photométrie ou insertion) l’atténuation globale du segment sera effectuée dans les deux sens de propagation et aux deux longueurs d’ondes. Mesures d’insertion Test par insertion 2 jarretières Référence à 0 dB Mesures d’insertion Test par insertion 2 jarretières Utilisation : Test de les conditions d’utilisation réseau Mesure d’un segment (2 connecteurs et longueur de fibre) – test d’un lien complet – Test d’une jarretière Inconvénients: Mesure globale, pas de détail. Difficulté d’interprétation des résultats Mesures d’insertion Test par insertion 1 jarretière (ou demi- insertion) Fibre à tester Source laser Photo métre Coupleur Support universel Laser en sortie de fibre Puce photo sensible Mesures d’insertion Test par Insertion 1 jarretière Utilisation : • Mesure d’un connecteur sur les jarretières – La longueur étant faible l’atténuation due à la fibre est négligeable. • Méthode de mesure des pigtails Source laser Photo métre La Réflectométrie Fibre à tester Bobine d’amorce La réflectométrie Lorsque l'on envoie une impulsion de lumière de grande puissance dans une fibre, une partie de l'énergie lumineuse est diffusée par le matériau constituant le guide. Chaque section élémentaire de la fibre se comporte comme un défaut ponctuel et renvoie vers la source une partie infime de la lumière incidente. En collectant cette lumière et en la détectant, on peut recueillir un signal, qui une fois analysé, permet de contrôler l'atténuation de la fibre, sa longueur, la présence et la position d'un défaut, l'atténuation d'un connecteur. Cette mesure par rétrodiffusion est extrêmement utile car elle permet une cartographie d'une liaison complète à partir d'une seule extrémité. La réflectométrie 'Le calcul de la distance est en effet effectué par l'appareil à partir des mesures de temps sur les ondes et dépend de l’indice de réfraction du coeur D= distance C= célérité de la lumière N= indice de réfraction de la fibre T= temps écoulé entre l’émission de l’impulsion et la réception de l’impulsion réfléchie par l’événement à localiser. La réflectométrie Les mesures de réflectométrie sont des mesures QUALITATIVES Réalisées à l’aide d’un réflectomètre, ces mesures permettent d’apprécier les paramètres suivant: - Mesures de distance: Consiste à déterminer la longueur de tout ou partie d’une liaison optique. Cette mesure de distance est obtenue par mesure du temps mis par l’impulsion lumineuse pour effectuer, dans la fibre un trajet aller-retour - Mesure d’affaiblissement ou d’atténuation: La pente de la courbe de rétrodiffusion est proportionnel à la valeur de l’affaiblissement de la fibre. Il est donc possible de mesurer les pertes dues aux épissures aux connecteurs ou à d’éventuels défauts. Le réflectomètre permet d’effectuer des mesures sur la liaison d’au moins trois façons différentes. - La mesures automatique qui détectera et mesurera de manière automatique tous les événements du tronçon et fin a fin de fibre. Néanmoins, une mesure automatique ne détectera pas et n’analysera pas un événement réfléchissant présentant une perte égale à 0 - La mesure semi-automatique mesurera et analysera un événement se trouvant à la position ou aura été placé un marqueur. Cette méthode permet de placer des marqueurs à des endroits fixés afin de mesurer les fibres d’un même câble dans les mêmes conditions et d’assurer que le nombres d’événements sera constants d’une fibre à l’autre et dans les deux sens de mesure - La mesure méthode des deux points ou l’utilisateur doit en premier lieu positionner un curseur sur la partie se trouvant avant l’événement à mesurer, puis un second curseur se trouvant après l’événement .La perte est la différence entre les deux mesures de niveau des curseurs. - La mesure manuelle permet d’obtenir une analyse plus détaillée, d’avoir la maitrise totale des fonction de mesure. On y aura recours pour lever le doute dans les cas difficiles. Causes de l‘affaiblissement Input Output Affaiblissement de couplage Absorption affaiblissement par diffusion (Scattering) Affaiblissement dû à l'inhomogénéité de la structure (Diffusion Loss) Macro- ou Micro-Bending Pertes de découplage Pertes de couplage Causes de l‘affaiblissement - À l‘injection du signal, une partie de la puissance est réfléchie au connecteur. - Absorption dans la fibre. - Affaiblissement par la diffusion de Rayleigh. - Une partie de la lumière s‘échappe du coeur et passe dans le manteau aux endroits où la surface entre le manteau et le coeur n‘est pas absolument lisse. -Macrobending: le rayon de courbure de la fibre est plus petit que le minimum admissible. - Microbending: les contraintes thermiques durant le processus de refroidissement provoquent une déformation de la surface limite entre coeur et manteau. A ces endroits une partie de la lumière se diffuse dans le manteau. - Pertes de couplage aux connecteurs et épissures. - Pertes de couplage au connecteur du récepteur. Le réglage du réflectométre Le réglage du réflectométre Le réglage du réflectomètre Temps de mesure : lissage de la courbe • L’OTDR affiche une courbe moyenne de toutes les mesures (plusieurs milliers), • donc plus le temps est long, moins la trace moyenne aura de bruit. Rapidement la trace se dessine, mais le bruit important empêche les mesures. Puis le bruit disparaît progressivement, dábord au début de la trace puis vers la fin. Quand la trace est propre, la mesure peut prendre fin. Le réglage du réflectomètre Largeur d’impulsion: • Puissance du signal de mesure envoyé par l’OTDR. Trop court : Manque d´énergie donc problème de bruit dóù temps de mesure plus long, voire même perte du signal Le bon compromis: Il faut le rechercher en tenant compte de la longueur à mesurer, de la précision recherchée et du temps dácquisition Trop grande : Manque de précision, risque de ne pas voir de petits événements. Le réglage du réflectomètre Portée : elle doit être supérieure à la longueur de la fibre en test avec les bobines amorces (en général Lx1,5 ou Lx2) Trop petit : Il manque une partie de la trace Juste à la longueur. Sur certains appareils problème de linéarité en fin calibre 20% Prévoir une marge : de 15% à 20%. 100 % sur certains appareils Trop grand : temps de mesure plus long Poids du fichier trop important Recette optique - Bobines Amorces Le Branchement du réflectomètre sur le lien à "qualifier" s'effectue au travers d'une bobine amorce qui joue plusieurs rôles. Elle permet notamment de qualifier la connectique et de s'affranchir de la zone morte du réflectomètre. Afin d'obtenir de bonne condition d'injection, la bobine amorce doit avoir les mêmes caractéristiques que la fibre testée La même fiche de la fibre amorce est utilisée pour caractériser les connecteurs dans les deux sens de mesures. En aucun cas la fibre amorce affectée à une tête de câble ne doit être changée pendant la durée du contrôle. Cette règle doit être respectée scrupuleusement pour effectuer les mesures. Recette optique - Contrainte L'affaiblissement mesuré à 1550 nm est supérieur à celui mesuré à 1310 nm de 0,10dB ou L'affaiblissement mesuré à 1625 nm est supérieur à celui mesuré à 1550nm de 0,20dB Tout dépassement de cette tolérance est révélateur d'une contrainte physique évolutive ou non dans la zone proche d'un événement ou au niveau de lui même. On ne peut diviser un défaut de ce type sur plusieurs événements ; sa valeur est intrinsèque Test de la fibre TEST réflectométrique 1 bobine Fibre à tester Bobine d’amorce Pic de début Pic connecteur Pic de fin Test de la fibre Test réflectométrie 1 bobine Utilisation: • Test d’une seule extrémité • Test de la longueur d’un segment* • Test de l’affaiblissement linéique • Test avant tirage de la fibre* • Test rapide d’un connecteur • Test d’une épissure Inconvénient : • La mesure est insuffisante pour un test complet : seulement un sens : ordre de grandeur Fibre à tester Bobine d’amorce Test de la fibre Test réflectométrie 2 bobines Bobine d’amorce N°1 Bobine d’amorce N°2 Fibre à tester Test de la fibre Test de réflectométrie 2 bobines Fibre à tester Bobine d’amorce N°2 Bobine d’amorce N°1 Pic de début Pic connecteur Pic connecteur Pic de fin Test de la fibre Test de réflectométrie 2 bobines Utilisation : • Test complet d’un segment pour 1 sens • Test du connecteur distant • Test de la longueur d’un segment • Test de l’affaiblissement linéique • Test de continuité Inconvénient : – Temps de mise en œuvre pour les 2 sens : déplacements Bobine d’amorce N°1 Bobine d’amorce N°2 Fibre à tester Test de la fibre Test de réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Bobine d’amorce N°3 Bobine d’amorce N°1 Bobine d’amorce N°2 Fibre à tester Fibre à tester Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Bobine N°3 Bobine N°1 Bobine N°2 Fibre à tester Fibre à tester Bobine N°1 Bobine N°2 Fibre à tester Bobine N°3 Fibre à tester O E E O O E O E Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Bobine N°1 Bobine N°2 Fo N°2 à tester Bobine N°3 Fo N°1 à tester O O E E O E E O Bobine N°1 Bobine N°2 Bobine N°3 Fo N°1 à tester Fo N°2 à tester Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) O E E O Bobine N°1 Bobine N°2 Bobine N°3 Fo N°1 à tester Fo N°2 à tester V1 V2 V3 V4 EXTREMITE ORIGINE V3 V4 FO2 V2 V1 FO1 MOY EO OE MOY EO OE SENS Test de la fibre Test de réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Bobine d’amorce N°3 Bobine d’amorce N°1 Bobine d’amorce N°2 Fo N°1 à tester Fo N°2 à tester Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Bobine N°3 Bobine N°2 Fo N°1 à tester Bobine N°1 Fo N°2 à tester Bobine N°3 Bobine N°1 Bobine N°2 Fo N°1 à tester Fo N°2 à tester O E E O O E O E Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) O O E E O E E O Bobine N°3 Bobine N°2 Bobine N°1 Fo N°2 à tester Fo N°1 à tester Bobine N°3 Bobine N°2 Fo N°1 à tester Bobine N°1 Fo N°2 à tester Test de la fibre Test réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) O E E O Bobine N°1 Bobine N°2 Bobine N°3 Fo N°1 à tester Fo N°2 à tester V5 V6 V7 V8 EXTREMITE ORIGINE V3 V6 V4 V5 FO2 V7 V2 V8 V1 FO1 MOY EO OE MOY EO OE SENS Test de la fibre Test de réflectométrie 3 bobines (méthode bouclage) Utilisation : • Test complet d’un segment pour 1 sens • Test des 2 sens sans déplacer le réflectométre • Test des deux connecteurs distants • Test du deuxième segment dans le sens inverse Inconvénient : • Manque de précision pour les grandes longueurs • Pas de test de dépairage • Complexité de mise en œuvre et de lecture des courbes. Test de la fibre La norme L’atténuation d’une épissure (850,1300 et 1550 nm) • ISO11801 – Épissure mécanique à 0,30 dB Rien sur les épissures par fusion • Etat de l’art : pas de distinction entre fusion et mécanique – 0,10 0,15 0,2 dB en moyenne des 2 sens En fonction des opérateurs de télécommunication Test de la fibre La Norme - L’affaiblissement linéique : mesure de vérification, c’est une caractéristique de la fibre. Multimode • 62,5/125 à 850 nm : <3,50 dB/km et à 1300 nm :<1,50 dB/km • 50/125 à 850 nm : <3,20 dB/km et à 1300 nm : <1,20 dB/km Monomode : • 9/125 à 1310 nm : <0,40 dB/km et à 1550 nm <0,28 dB/km Test de la fibre La Norme La réflectance : Attention selon le type de connectique ou selon le cahier des charges Dans tous les cas, pour toutes les mesures c’est le cahier des charges qui est le plus important. Chapitre IX Lecture de la courbe Identification des évênements Zone morte Pic fantôme Rayon de courbure Lecture de la courbe Identification Zone morte à L’impulsion Pic de Fresnel (les connecteurs) Pente de la fibre Evénement non réflectant (épissure) Réflexion de fin de fibre Lecture de la courbe Atténuation : méthode 2 points Atténuation dB Distance m Curseur A Curseur B Atténuation De l’événement Lecture de la courbe Atténuation : méthode 5 points (LSA) Atténuation dB Distance m Curseur A Curseur B Atténuation de l’événement DELTA 2 METHODES Atténuation dB Distance m Curseur A Curseur B 2 1 3 1 2 3 Atténuation avec méthode 5 points Atténuation avec méthode 2 points Delta entre les deux méthodes. Le résultat est toujours meilleur avec la méthode en 5 points DEFORMATION COURBE THEORIQUE COURBE REELLE Les pentes : Le niveau du technicien fibre optique Exemples dérreurs : événements proches Différence : 0,1 dB sur une épissure MAUVAISES PENTES Pour un mesure conforme : A 1310 nm : il faut des pentes autour de 0,35 dB/km de + ou - 0.05 dB/km A 1550 nm : il faut des pentes autour de 0,20 dB/km de + ou - 0.05 dB/km La pente doit se situer entre deux évenements 0.50 dB/km 0.35 dB/km Epissure positive convention de signe Atténuation dB Distance m Curseur A Curseur B Lorsquón obtient un événement positif, un signe négatif est ajouté à la valeur par convention (ex -0,20 dB). Ecart MESURE EPISSURE Atténuation dB Distance m La valeur de l´épissure correspond à la valeur moyenne dans les 2 sens. Val moy = (atté sens OE + atté sens EO)/2 atténuation sens OE Pertes dans une épissure Atténuation dB Distance m Mesure sens OE Mesure sens EO atténuation sens EO Lecture de la courbe Pic fantôme Bizarre ? Fibre à tester Bobine d’amorce Bobine d’amorce Fibre à tester Lecture de la courbe Pic fantôme : c’est un pic ne correspond pas à un événement. Donc pas de rupture du plateau et de la fibre et la distance est particulière. Bizarre ? Bobine d’amorce Fibre à tester D1 D2 D1 = D2 Lecture de la courbe Pic fantôme : Bobine d’amorce Fibre à tester Bobine d’amorce D D D Lecture de la courbe Mesure sur épissure normale Atténuation dB ∆ ∆∆ ∆ 1550 ∆ ∆∆ ∆ 1310 Distance m ∆ ∆∆ ∆ 1310 > ∆ ∆∆ ∆ 1550 MESURE BONNE Pentes (affaiblissement linéique) : α αα α 1310 nm <0,4 dB/km α αα α 1550 nm affaiblissement <0,25 dB/km Lecture de la courbe Mesure sur épissure avec un problème de rayon de courbure :CONTRAINTE Atténuation dB ∆ ∆∆ ∆ 1550 ∆ ∆∆ ∆ 1310 Pentes (affaiblissement linéique) : α αα α 1310 nm <0,4 dB/km α αα α 1550 nm affaiblissement <0,25 dB/km Distance m ∆ ∆∆ ∆ 1550 - ∆ ∆∆ ∆ 1310 > 0,10 dB Contrainte evolutive Lexique français /anglais Les termes les plus courants : OTDR : réflectomètre Power meter : photomètre, dBmètre, puissance mètre optique, « radiomètre » Network : réseau Wavelength : longueur d’onde Single mode (SM) : monomode Cœur/ gaine / revêtement // core/cladding/ coating Multimode (MM) : multimode Splice : épissure Loss : perte Cutter : cliveuse Bit : bit Byte : octet Pigtail : queue de cochon, bout de 1 à 10 m de fibre équipé d’une fiche pour raccordement d’une tête de câble par épissure Return loss : réflectance ORL : Optical Return Loss LAN : Local Area Network WAN : Wide Area Network NOTES ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 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