«Flux encerclé» pour une plus grande précision dans les mesures sur fibre optique multimode

Qu'est-ce que le « Flux encerclé » (EF "Encircled Flux") ?

Comment le "Flux encerclé" se manifeste-t-il lors des mesures sur les liaisons de câblage en fibre optique multimode ?

Pourquoi la technologie de mesure de la fibre multimode Encircled Flux est-elle importante pour l'installateur ?

Imprécision de la mesure

Les liaisons de câblage en fibre optique multimode dans les systèmes de câbles de communication neutres en termes d'applications sont généralement évaluées au moyen d'une mesure d'atténuation (LSPM = source de lumière et compteur d’énergie, elles correspondent au type de mesure "Niveau 1") ou d'un OTDR (Réflectomètre Optique, correspond au type de mesure "Niveau 2").

Dans le cas de la mesure de l'atténuation de niveau 1, il y a toujours des écarts importants entre les résultats, selon l'équipement de mesure utilisé. Comme les budgets d'atténuation entre l'émetteur et le récepteur sont de plus en plus réduits dans les protocoles d'application modernes, les résultats de mesure doivent être de plus en plus précis. Afin d'obtenir des résultats de mesure fiables et comparables, de nouvelles définitions pour la mesure de l'atténuation des câbles à fibres optiques multimodes ont été adoptées dans le cadre du processus de normalisation. Une partie de l'amélioration de la précision est obtenue en optimisant les méthodes de référencement et les tolérances admissibles des équipements de mesure utilisés, la seconde partie est obtenue en spécifiant le signal de test à utiliser. Dans cet article, nous nous concentrerons sur ce point, les nouvelles exigences de la définition du « Flux encerclé » pour le signal de test utilisé.

La propreté :

Comme nous l'avons déjà noté à maintes reprises dans différents articles techniques, la propreté et l'absence de dommages sur un lien sont les priorités absolues du câblage de la fibres optiques et, bien sûr, de la technologie de mesure des fibres optiques. Afin de se faire une idée de la propreté et de l'état des connecteurs de fibres optiques utilisés sur les câbles de référence (les jarretières) et sur les sections de fibres optiques à mesurer, il est essentiel d'examiner toutes les faces d'extrémité des connecteurs de fibres optiques concernés à l'aide d'un microscope pour fibres optiques avant chaque mesure. Ensuite, si elles sont sales, les faces d'extrémité des connecteurs peuvent être nettoyées, puis inspectées à nouveau et si tout est alors propre et sans dommage, ce n'est qu'à ce moment-là que la connexion des connecteurs de fibres optiques inspectés et nettoyés peut être effectuée et le test du lien peut être commencé.

Toute autre procédure reviendrait à « voler à l'aveuglette » et à ne pas faire attention aux faces des connecteurs de fibres optiques, ce qui peut entraîner des salissures supplémentaires, des dommages et même une défaillance totale des liens de câblage de fibres optiques (voir figure 1).

Propreté des fiches de fibre optique :

Perte d’insertion aussi appelé atténuation

Afin de pouvoir expliquer l'influence du « Flux encerclé » sur la technologie de mesure, il faut d'abord aborder les bases de la mesure de la perte d’insertion des fibres optiques. Mais comment mesure-t-on l'atténuation d'un câblage en fibre optique ?

En fait, cela semble relativement simple, vous utilisez une source lumineuse (source de lumière, LS pour Light Source en anglais) et un wattmètre (compteur d’énergie, PM pour Power Meter en anglais) pour mesurer la puissance lumineuse perdue sur la liaison fibre.

Voici donc la formule de l'atténuation :

L [dB] = 10 * log (Pin/Pout)

Ou bien, si le mesureur de niveau utilisé peut afficher les niveaux de puissance lumineuse mesurés est directement en dBm, alors vous pouvez simplement calculer l'atténuation (la perte d’insertion) comme la soustraction de la puissance d'émission (PLS [dBm]) moins la puissance de réception (PPM [dBm]) :

L [dB] = PLS [dBm] – PPM [dBm]

Cela semble très simple, mais le piège se trouve ici dans les détails, car il faut d'abord effectuer une « mise à zéro » (aussi appelé « normalisation » ou, officiellement selon la norme, « procédure de référence ») pour éliminer la contribution de l'équipement de mesure au résultat global. En particulier, la qualité des câbles et des prises de mesure contribue de manière significative à la précision du résultat. Afin d'obtenir la valeur de mesure relative correcte, la puissance émise par la source lumineuse (PLS) doit être déterminée et stockée dans le wattmètre comme valeur de référence. Et c'est là que le piège commence.

Référencement :

Les normes ont prévu entre un et trois câbles de mesure de référence (aussi appelé jarretières) pour cette mise à zéro et pour les conditions d'excitation - c'est-à-dire comment et quelle quantité de lumière (modes lumineux ou énergie) sont couplés dans les fibres optiques - il y a également eu différentes méthodes en fonction des sources lumineuses utilisées. Qu'en était-il avant ? Au départ, l'utilisation de sources lumineuses LED était normalisée. Celles-ci produisent une excitation dite « overfill » (débordante en français) (voir Fig. 2 - Partie 2a).

Ces dernières années, le thème du couplage de la lumière a été repris et la définition du « Flux encerclé » (Flux encerclé limité) a été intégrée dans les normes.

Conditions d'excitation des sources lumineuses :

Cependant, la méthode « overfill » (le débordement ou la surcharge lumineuse) n'était pas vraiment pertinente, car en inondant la source de lumière LED, des modes lumineux étaient couplés à la fois dans le cœur et dans la gaine de la fibre optique. Ceux-ci se déplaçaient alors dans la fibre optique sous forme de modes stables de faible ordre (près du cœur de la fibre optique) et de modes instables d'ordre supérieur (plus éloignés du cœur de la fibre optique, dans la gaine de la fibre de verre).

Avec des câbles de mesure de référence courts, cela a conduit à mesurer trop de lumière avec un wattmètre pendant le réglage du zéro. Cela a conduit à des mesures erronées car la puissance de référence mesurée était trop élevée en raison des modes de gaine. En outre, avec des distances de câblage plus longues, les modes instables d'ordre supérieur dans la gaine de la fibre optique et parfois aussi dans le cœur de la fibre optique peuvent avoir disparu après plusieurs mètres et ne sont alors plus impliqués dans la mesure. Afin d'obtenir des conditions plus stables, les modes dits de gaine et les modes instables d'ordre supérieur ont été filtrés avant la mise à zéro au moyen d'un filtre de mode (mandrin) (voir figure 3).

EF "Encircled Flux" pour « Flux encerclé » vers le point d'alimentation :

Dans le cas où la source lumineuse elle-même présente la condition d'excitation « Flux encerclé » ceci peut être réalisé à l'aide de câbles de mesure de référence spéciaux dit : à mode transparent. Cela signifie qu'il est possible que la lumière à coupler dans les sections de câblage à mesurer soit exactement « Flux encerclé » à la sortie du câble de mesure/de la fiche de référence. Cette méthode présente l'avantage, par rapport à d'autres méthodes de mesure du flux encerclé (par exemple, un conditionneur de mode connecté entre la source lumineuse et la fiche de référence), que l'usure d'une fiche de référence à l'extrémité des câbles de mesure de référence (les jarretières) ne devienne pas une conséquence follement coûteuse, mais reste relativement peu coûteuse en raison du remplacement par un nouveau câble de référence à mode transparent.

Si l'on compare maintenant les mesures de différents instruments de mesure, on arrive à des résultats dont les écarts, dus à la définition claire de la distribution des modes au niveau de la fiche de référence par « Flux encerclé » sont nettement inférieurs à 10 %.

Conclusion :

Plus que jamais, l'utilisation d'équipements de mesure fonctionnant avec des sources lumineuses compatibles avec le « Flux encerclé » sera impérative à l'avenir pour obtenir des résultats fiables et précis dans les mesures des liaisons de câblage en fibre optique multimode avec des budgets d'atténuation décroissants.

C'est la seule façon de garantir à l'avance que les applications modernes de fibres optiques à haut débit pourront être mise en place pour une transmission sans problème.

AUTEUR:
Thomas Hüsch
Technical Support & Training
Softing IT Networks GmbH