Utilisation de sources optiques conformes aux flux encerclés (Encircled Flux) pour tester les câblages fibres multimodes

20/02/2017

Utilisation de sources optiques conformes aux flux encerclés (Encircled Flux) pour tester les câblages fibres multimodes

Les comités de normalisations internationaux notamment ISO/IEC et ANSI/TIA ont mis à jour des documents impactant les tests sur terrain de liens fibre optique. Les standards définissent désormais en particulier l'utilisation de sources lumineuses multimodes conformes aux flux encerclés (Encircled Flux).

Ces flux encerclés désignent la manière dont est répartie la lumière sortant d’une source lumineuse utilisée pour les mesures. La solution parfaite consiste en une transmission totale sur le cœur de la fibre multimode. Le principe de la norme est d'assurer que les différents systèmes de tests des différents fabricants induisent la même atténuation pour un câble donné soumis à une mesure.

Les variations d’insertions de signal lumineux entre les sources LED et VCSEL signifient que le niveau de puissance optique injecté dans la fibre mesurée dépendra de l'alignement des connecteurs et/ou de la manière dont est enroulée la jarretière de référence. Ceci concerne les fibres multimodes avec des possibilités fortes de distributions irrégulières de lumière couplée au lien à certifier.

L'image 1 représente la sortie d'une source LED dans la jarretière de référence. Alors que la lumière est distribuée de manière axiale à travers la fibre, l'intensité est plus élevée sur le bord du cœur (représenté par une couleur rouge plus foncée) et une quantité visible du flux lumineux est présente dans la gaine extérieure (anneau extérieur), créant une condition de remplissage excessif induisant des pertes. Ceci induit des atténuations artificiellement élevées lorsqu’on n’utilise pas de mandrin pour les jarretières de références ou qu’il existe un désalignement modéré entre deux connecteurs.

Ils s'expliquent par le fait que la lumière dans la gaine extérieure s'atténue très rapidement. Si cette jarretière était connectée au puissance-mètre lors de l'étalonnage, la lumière présente dans la gaine serait détectée. Par contre ensuite lors du test du lien avec la dissipation induite par la longueur de la fibre, cette lumière ne serait plus présente car totalement atténuée dans la gaine et donc la perte d’insertion de la fibre mesurée serait très importante. Par ailleurs, lorsque le cœur est ainsi sur-rempli, de faibles désalignements entre deux connecteurs peuvent entraîner une atténuation anormalement élevée surtout si la puissance de distribution de lumière est fortement excentrée comme sur l’image 1.

La figure 2 décrit la sortie d’une source VCSEL multimode, qui est un laser bon marché utilisé fournissant une meilleure bande passante sur de plus longues distances. Un VCSEL a généralement une répartition de lumière allongée pour créer une sorte de "lame" de lumière dans le cœur de la fibre qui garde sa forme lorsque la lumière se propage dans le cœur. Il produit également des points lumineux où la lumière est très intense réduisant encore plus la distribution régulière de la puissance. Dans ce diagramme ces spots semblent être « sales », mais sont en réalité des points lumineux très intenses.

Plutôt que d'essayer et de contrôler les distributions de lumière des sources LED et VSCEL, la solution consiste en l’utilisation de jarretières de références spécifiques (auparavant appelés cordons « mode conditionning ») qui acceptent un modèle irrégulier de lumière en entrée, le mélangent puis en sortie émettent un modèle uniforme de lumière. Ces kits peuvent être utilisés avec potentiellement tout type de sources LED et les rends ainsi conformes aux flux encerclés. Même si ces accessoires sont onéreux, ils permettent aux installateurs de conserver leurs sources lumineuses multimodes existantes qui deviennent alors compatibles Encircled Flux simplement en changeant les jarretières d’adaptation.

L'image 3 montre une jarretière spéciale à flux encerclé (EF) branchée à une source lumineuse. Ce kit EF remplace la jarretière classique nécessaire de toute façon pour réaliser un test de photométrie. A la sortie de celle-ci la lumière dispose d'un modèle de distribution régulier qui ne s'étend pas à l'extérieur du cœur de la fibre. Selon le type de fibre multimode testé – 50 ou 62,5µm – il faudra sélectionner un kit EF en 50 ou en 62,5µm car l’optimisation de répartition de flux est spécifique selon le diamètre.

Les systèmes fibre multimodes restent moins performants techniquement que les monomodes, mais le prix des équipements actifs moins onéreux représente un avantage considérable. En outre, comme les systèmes multimodes supportent désormais des débits de 100 Gb/s et plus, les pertes autorisées et les budgets deviennent de plus en plus strictes. Les installateurs doivent donc utiliser tous les outils et la technologie disponibles pour s'assurer d'obtenir des mesures précises et se procurer la meilleure chance d'effectuer leurs campagnes de tests sans rencontrer de problèmes. 

Alors que les nouvelles exigences de test en flux encerclés s'insèreront lentement dans les contrats et les impératifs de mesures, les installateurs devront aussi rapidement s'assurer que les jarretières utilisées avec leurs puissance mètres et sources lumineuses possèdent bien des connecteurs hauts de gamme. Enfin, il faut prendre en compte que même avec les meilleurs connecteurs, jarretières et testeurs, si toutes les connectiques ne sont parfaitement nettoyées cela ne servira à rien. Les utilisateurs doivent impérativement recourir à des pratiques exemplaires et nettoyer systématiquement les connecteurs des testeurs, jarretières et liens à certifier, et ce à chaque utilisation. En combinant des jarretières de références hauts de gamme avec des connecteurs adaptés, des kits conformes au flux encerclés et tout ceci parfaitement nettoyé, alors il sera possible de tester efficacement en évitant les échecs et de gagner du temps lors du dépannage.

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