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Série 101 : Qu’est-ce que la bande passante modale ?

Mark Mullins

Souvent, lorsque nous entendons le terme "bande passante", nous pensons à la quantité de données pouvant être envoyées sur une liaison fibre optique. Mais quand nous regardons les spécifications de la fibre optique, nous voyons typiquement une spécification de la bande passante modale ou de la bande passante modale efficace (EMB). Cette caractéristique clé de la fibre optique multimode fait référence à la quantité de données qu’une fibre spécifique peut transmettre à une longueur d’onde donnée et elle dépend d’un autre retard de mode différentiel caractéristique.

Dans cette série 101 de Cabling Chronicles, essayons de donner un peu de sens à la bande passante modale.

Dépendant de DMD

L’EMB est mesuré en mégahertz sur 1 kilomètre, exprimé en MHz*km. Une fibre 200 MHz*km peut déplacer 200 MHz de données jusqu’à un kilomètre. Et cela fonctionne dans le sens opposé - une fibre optique 200 MHz*km peut aussi être définie comme un déplacement de 100 MHz de données jusqu’à deux kilomètres. Ainsi, un EMB plus élevé prend en charge la transmission à un débit donné sur de plus longues distances. Par exemple, la fibre OM3 a un EMB de 2000 MHz*km tandis que l’OM4 a un EMB de 4700 MHz*km. Cela est logique puisque OM3 ne peut prendre en charge que 10 GIG jusqu’à 300 m alors que la fibre OM4 peut prendre en charge 10 GIG à 550 m. Il est important de noter que la bande passante modale n’est pas quelque chose que vous pouvez tester sur le terrain - il s’agit d’une exigence basée sur des normes et la notation se trouve dans la fiche technique d’un fournisseur.

Profil de fibre optique multimode à gradient d’indiceLa largeur de bande modale dépend du retard de mode différentiel d’une fibre optique, ou DMD, qui est le facteur primaire de limitation de la bande passante de la fibre multimode. Lorsque plusieurs modes de transport traversent une fibre multimode, certains se déplacent vers le centre, tandis que d’autres empruntent des chemins plus proches de l’interface de gainage de l’âme. Ceux qui se déplacent sur le bord extérieur sont appelés modes d’ordre supérieur, tandis que ceux qui se trouvent près du centre du noyau sont des modes d’ordre inférieur. Les modes d’ordre supérieur et inférieur se déplacent à des vitesses différentes et le DMD est la différence de temps de parcours. Plus le DMD est petit, moins les impulsions de lumière s’étalent au fil du temps et plus la bande passante est élevée.

Pour limiter la DMD, la fibre multimode d’aujourd’hui est conçue avec un profil d’indice de fibre gradué qui crée une voie parabolique (c’est-à-dire une courbe symétrique). Cela permet aux modes d’ordre inférieur qui voyagent sur des distances plus courtes près de l’âme de la fibre de se déplacer plus lentement et aux modes d’ordre supérieur qui voyagent sur des distances plus longues près du bord de l’âme de voyager plus rapidement. Cela minimise les retards de temps entre les impulsions, diminuant ainsi le DMD et permettant une plus grande bande passante.

Il existe deux options conformes aux normes pour tester la largeur de bande modale : la méthode minEMB et la méthode du masque DMD. Encore mieux, lorsque les fabricants de fibres comptent sur les deux méthodes.

Le secret de Min

Bien que la DMD ait un impact sur la bande passante, la performance globale de la fibre optique est également fonction des sources lumineuses de l’émetteur-récepteur. Avec des vitesses plus élevées, on est passé de sources lumineuses DEL plus lentes et plus larges qui inondaient l’âme d’une fibre optique à des sources de lumière laser plus rapides comme les lasers à cavité verticale émettant en surface (VCSEL) qui émettent un faisceau lumineux beaucoup plus étroit. Cependant, les VCSEL conformes aux normes comprennent une gamme où certains lasers peuvent concentrer la puissance davantage vers le centre de l’âme de la fibre que d’autres, ce qui se traduit par des résultats de bande passante différents sur la même fibre optique. En fait, il y a 10 différentes sources VCSEL définies par les normes TIA pour représenter la gamme des caractéristiques de puissance de sortie autorisées.

Pour résoudre ce problème, certains fabricants de fibres utilisent une mesure minEMBc qui est calculée en utilisant les calculs DMD pour les dix différentes options VCSEL, le résultat le plus bas fournissant la performance minimale. Selon certains fabricants de fibres optiques, cela garantit des performances sur l’ensemble de la gamme d’émetteurs-récepteurs conformes aux normes et est donc considéré comme une bien meilleure représentation de la bande passante que si l’on considère uniquement la DMD, qui ne tient pas compte des diverses caractéristiques VCSEL.

Derrière le masque

D’autres fabricants de fibres optiques croient fermement que la méthode du masque DMD est une meilleure façon de calculer les performances d’une fibre optique. Alors que la méthode minEMB et la méthode du masque DMD reposent sur les mesures DMD, c’est la façon dont cette mesure est utilisée qui fait la différence.

La méthode du masque DMD compare les résultats des tests DMD à un ensemble de spécifications, appelées gabarits ou masques, afin de déterminer si la fibre optique contrôle efficacement la dispersion modale - dont dépend la performance réelle. Pour atteindre la cible EMB pour un type de fibre spécifique, la fibre optique doit être conforme à l’un des masques DMD. Selon les normes, une fibre optique répondant à l’un des masques pour ce type de fibre satisfera l’EMB minimal requis.


 
 
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