Perte, atténuation et dispersion du signal des câbles à fibre optique

Perte de signal dans les câbles à fibre optique multimode et monomode

La fibre multimode a un diamètre suffisamment grand pour permettre aux rayons de lumière de se refléter à l’intérieur (rebondir sur les parois de la fibre). Les interfaces optiques multimodes utilisent généralement des LED comme sources lumineuses. Cependant, les LED ne sont pas des sources cohérentes. Ils pulvérisent différentes longueurs d’onde de lumière dans la fibre multimode, qui réfléchit la lumière sous différents angles. Les rayons lumineux se déplacent en lignes irrégulières à travers une fibre multimode, provoquant une dispersion du signal. Lorsque la lumière voyageant dans le cœur de la fibre rayonne dans la gaine de la fibre, il en résulte une perte de mode d’ordre supérieur. Ensemble, ces facteurs limitent la distance de transmission de la fibre multimode par rapport à la fibre monomode.

La fibre monomode a un diamètre si petit que les rayons de lumière peuvent se refléter à l’intérieur à travers une seule couche. Les interfaces optiques monomodes utilisent des lasers comme sources lumineuses. Les lasers génèrent une seule longueur d’onde de lumière, qui se déplace en ligne droite à travers la fibre monomode. Par rapport à la fibre multimode, la fibre monomode a une bande passante plus élevée et peut transporter des signaux sur de plus longues distances.

Le dépassement des distances de transmission maximales peut entraîner une perte de signal importante, ce qui entraîne une transmission peu fiable.

Atténuation et dispersion dans un câble à fibre optique

Le bon fonctionnement d’une liaison de données optique dépend de la lumière modulée atteignant le récepteur avec une puissance suffisante pour être démodulée correctement. L’atténuation est la réduction de la puissance du signal lumineux lors de sa transmission. L’atténuation est causée par les composants passifs tels que les câbles, les épissures de câbles et les connecteurs. Bien que l’atténuation soit nettement plus faible pour la fibre optique que pour les autres supports, elle se produit toujours dans les transmissions multimodes et monomodes. Une liaison de données optique efficace doit disposer de suffisamment de lumière pour surmonter l’atténuation.

La dispersion est la propagation du signal dans le temps. Les deux types de dispersion suivants peuvent affecter une liaison de données optiques :

• Dispersion chromatique : étalement du signal dans le temps, résultant des différentes vitesses des rayons lumineux.

• Dispersion modale : étalement du signal dans le temps, résultant des différents modes de propagation dans la fibre.

Pour la transmission multimode, la dispersion modale, plutôt que la dispersion chromatique ou l’atténuation, limite généralement le débit binaire maximal et la longueur de la liaison. Pour la transmission monomode, la dispersion modale n’est pas un facteur. Toutefois, à des débits binaires plus élevés et sur de plus longues distances, c’est la dispersion chromatique plutôt que modale qui limite la longueur maximale de la liaison.

Une liaison de données optique efficace doit avoir suffisamment de lumière pour dépasser la puissance minimale dont le récepteur a besoin pour fonctionner conformément à ses spécifications. En outre, la dispersion totale doit être inférieure aux limites spécifiées pour le type de liaison dans le document GR-253-CORE (section 4.3) de Telcordia Technologies et le document G.957 de l’Union internationale des télécommunications (UIT).

Lorsque la dispersion chromatique est au maximum autorisé, son effet peut être considéré comme une pénalité de puissance dans le budget de puissance. Le bilan de puissance optique doit tenir compte de la somme de l’atténuation des composants, des pénalités de puissance (y compris celles dues à la dispersion) et d’une marge de sécurité en cas de pertes inattendues.