Les fibres optiques monomodes à courte portée mettent l’emphase sur le facteur de réflexion

6 août 2019 / Généralités

Il est bien connu que les tolérances de perte par insertion sont de plus en plus restreintes lors du passage de 10 à 40/100 Gbit/s pour les applications de fibres optiques multimodes. On pourrait penser que cela ne s’applique pas aux applications monomodes qui, historiquement ont nécessité des tolérances de pertes plus importantes : 6,3 dB pour 100 Gbit/s sur du monomode (100GBASE-LR4) contre seulement 1,9 dB pour 100 Gbit/s sur du multimode (100GBASE-SR4). Mais ce n’est plus le cas des nouvelles applications monomodes à courte portée.

Et ce n’est pas seulement la perte par insertion qui est importante dans le cas de ces applications ; mais également la réflexion.

Connaître les tolérances

Avec des émetteurs-récepteurs à faible coût et à faible puissance utilisés dans de nouvelles applications monomodes à courte portée, telles que les applications 100GBASE-DR, 200GBASE-DR4 et 400GBASE-DR4, les tolérances de pertes par insertion sont réduites, ce qui réduit les débits 100 Gbit/s sur du monomode à courte portée (100GBASE-DR) jusqu’à seulement 3,0 dB.

Avec ces limites de perte d’insertion inférieures, comme c’est le cas du multimode, plusieurs connexions peuvent être problématiques. Lors de la sélection de la connectivité monomode, les concepteurs doivent désormais faire attention à la perte par insertion et sélectionner des composants à faible perte pour se conformer aux tolérances ; un connecteur standard de 0,75 dB ne fera plus l’affaire. (Si vous faites le calcul, il est facile de constater que quatre connecteurs de 0,75 dB et la perte de votre câble dépasseront les tolérances dans le cas d’un canal 100GBASE-DR).

Vous devez non seulement être conscient de la réduction des tolérances des pertes par insertion avec ces nouvelles applications monomodes à faible portée, mais vous devez également savoir que la perte par insertion n’est plus votre seul problème. Le facteur de réflexion qui mesure la quantité de lumière réfléchie vers l’émetteur-récepteur est désormais une préoccupation avec les applications monomodes à courte portée, et pour la première fois, les limites de perte d’insertion en dépendront.

Les réflexions ont de l’importance

Avant d’approfondir le fait que le facteur de réflexion est maintenant une préoccupation dans les applications monomodes à courte portée, prenons du recul. Vous pouvez vous rappeler d’un blog précédent traitant de la perte de retour et du facteur de réflexion. En fait, ces paramètres sont similaires, parce qu’ils sont tous deux des mesures de la lumière réfléchie dans l’émetteur-récepteur, mais la perte de retour est toujours un nombre positif et le facteur de réflexion est toujours négatif (Voir le blog des Chroniques de câblage Êtes-vous certain que c’est bien négatif ?).

En tant que connecteur à fibres optiques, il y a toujours une petite lame d’air entre les deux fibres, et la différence d’indice de réfraction entre le verre et l’air entraîne une réflexion de la lumière vers la source. Alors que les émetteurs-récepteurs multimodes sont extrêmement tolérants à la réflexion, les émetteurs-récepteurs monomodes ne le sont pas. En fait, avec des lasers monomodes haute puissance, une réflexion trop élevée peut vraiment détruire l’émetteur-récepteur. Les connecteurs APC dotés d’une extrémité inclinée de 8° offrent un meilleur facteur de réflexion (et une meilleure perte de retour) parce que l’angle réfléchit la lumière dans la gaine optique plutôt que directement vers l’émetteur-récepteur. (Oui, nous avons aussi écrit un blog à ce sujet). Tous les connecteurs MPO monomodes multifibres sont APC, parce qu’il est impossible d’obtenir le facteur de réflexion requis sur un MPO doté d’une extrémité UPC droite.

La norme du secteur TIA 568.3-D précise la perte de retour du connecteur (positive), mais elle n’est pas requise dans les tests de niveau 1. Cependant, lorsque vous examinez les normes Ethernet IEEE 802,3, elles précisent le facteur de réflexion (négatif). Ainsi, avec les nouvelles applications monomodes à courte portée, c’est le facteur de réflexion qui nous importe. De plus, dans les tests de niveau 2, les OTDR signalent le facteur de réflexion, pas les pertes de retour.

Dans le cas des nouvelles applications à courte portée, l’IEEE précise en fait les limites de perte par insertion en fonction du nombre et du facteur de réflexion des connexions dans le canal, ce qui confirme la nécessité des connecteurs APC. Comme illustré ci-dessous, dans une application 100GBASE-DR4 avec quatre connecteurs qui ont un facteur de réflexion compris entre -45 et -55 dB, la perte par insertion est de 3,0 dB (surlignée en rouge dans le tableau). Mais avec quatre connecteurs qui ont un facteur de réflexion compris entre -35 et -45 dB, la perte par insertion diminue jusqu’à 2,7 dB (surlignée en jaune dans le tableau). C’est le bon moment pour vous rappeler que les valeurs les plus éloignées de zéro sont meilleures pour le facteur de réflexion.

Que devez-vous concevoir ?

Avec la plupart des connecteurs monomodes LC et MPO ayant un facteur de réflexion type d’environ -55 dB, il semble que vous puissiez facilement concevoir votre canal avec une perte par insertion de 3,0 dB. Pas si vite. Le facteur de réflexion peut changer avec le temps lorsque les jarretières sont retirées et insérées sans nettoyage ; ce n’est donc pas parce qu’il était de -55 dB au départ qu’il sera égal à -55 dB tout le temps.

La saleté et les débris peuvent se déposer sur les extrémités du connecteur avec les insertions et les retraits quotidiens normaux, et cela peut augmenter le facteur de réflexion au fil du temps ; en particulier dans les connecteurs monomodes où le cœur de la fibre est beaucoup plus petit et il est plus facile de bloquer plus de lumière avec une petite particule de poussière qu’avec un multimode et un cœur plus large. Même si les connecteurs mesurent un facteur de réflexion de -55 dB dans les tests OTDR de niveau 2, il serait judicieux de prévoir de la marge pour prendre en considération une augmentation possible du pouvoir de réflexion par la suite. Dans le cas de quatre connecteurs dans une application 100GBASE-DR, cela pourrait signifier une conception à 2,7 dB plutôt que 3 dB.

Il est important de savoir que même si votre liaison réussit le test (de perte) de niveau 1 avec beaucoup de marge, un facteur de réflexion trop important peut toujours rendre cette liaison inutilisable. C’est là où un OTDR, tel que notre Optifiber Pro est pratique : il peut mesurer le facteur de réflexion et même afficher le facteur de réflexion de chaque connexion dans un tableau simple (voir l’image).   

N’oubliez pas la règle d’or

Un autre facteur clé pour ces nouvelles applications monomodes à courte portée (ou pour toute application de fibre optique) est une inspection appropriée. Ce n’est pas parce que le fabricant vous dit que le facteur de réflexion sur un connecteur est de -55 dB que telle sera sa performance immédiatement. C’est la raison pour laquelle il est important d’inspecter et de nettoyer chaque connecteur avant de vous connecter.

Et puisque les connecteurs peuvent devenir sales au fil du temps lorsque les jarretières sont débranchées et branchées, l’inspection et le nettoyage ne devraient pas être effectués seulement le

premier jour ; en particulier dans les applications monomodes à courte portée où la dégradation des performances du facteur de réflexion peut affecter la perte d’insertion et la performance globale du canal.

Et si vous inspectez les connecteurs APC avec une solution, telle que Fluke Networks Fiberinspector Pro FI-700 ou FI-500 Fiberinspector Micro, n’oubliez pas que vous devez utiliser l’embout de la sonde APC (achetée séparément) pour s’adapter à l’angle de 8° et assurer une visualisation correcte.

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