Les principes de base de l'atténuateur à fibre optique

Le renforcement de la puissance du signal dans les liaisons par fibre optique est parfois nécessaire pour assurer la transmission de données sur de longues distances. Cependant, dans certaines circonstances, une puissance de signal trop élevée peut surcharger les récepteurs à fibre optique et causer des problèmes sur le réseau optique. Pour réduire la puissance des liaisons à fibres optiques, des atténuateurs à fibres optiques sont utilisés. Cet article vous renseigne sur les types d'atténuateurs à fibres optiques, les principes de fonctionnement et les applications, ce qui vous permettra de mieux comprendre ces dispositifs.

Que sont les atténuateurs à fibre optique ?

L'atténuateur à fibre optique, également appelé atténuateur optique, est un dispositif passif utilisé pour réduire le niveau de puissance d'un signal optique. Étant donné qu'un excès du faisceau lumineux peut saturer un récepteur à fibre optique, la puissance lumineuse doit être réduite en utilisant un atténuateur à fibre optique pour obtenir les meilleures performances du système à fibre optique. En général, les systèmes multimodes n'ont pas besoin d'atténuateurs car les sources multimodes, même les VCSEL, ont rarement une puissance de sortie suffisante pour saturer les récepteurs. Au lieu de cela, les systèmes monomodes, en particulier les liaisons du réseau DWDM longue distance, doivent souvent utiliser des atténuateurs à fibre optique pour ajuster la puissance optique pendant la transmission.

Principes de fonctionnement des atténuateurs optique

L'atténuateur optique permet d'obtenir l'atténuation souhaitée dans les liaisons par fibre optique selon différents principes, notamment le principe de perte d'espace, le principe d'absorption ou le principe de réflexion.

Principe de perte d'espace

Le principe de perte d'espace réduit le niveau de puissance optique par insertion du dispositif dans la voie de la fibre avec une configuration en ligne. Des atténuateurs à perte d'espace sont utilisés pour éviter la saturation du récepteur et sont placés à proximité de l'émetteur. Les atténuateurs de perte d'espacement utilisent un espace longitudinal entre deux fibres optiques de sorte que le signal optique transmis d'une fibre optique à l'autre puisse être réduit. Ce principe permet au faisceau lumineux de se propager à la sortie de la fibre optique. Lorsque la lumière parvient à la fibre optique réceptrice, une partie de la lumière est perdue dans la gaine à cause d'un espace et une dispersion se produit. Ces atténuateurs optiques doivent être maintenus à proximité de l'émetteur pour assurer son bon fonctionnement. Pour réduire le signal davantage sur le trajet de la fibre, un atténuateur optique utilisant des techniques d'absorption ou de réflexion est plus approprié.

Principe d'absorption

Le principe d'absorption, ou absorption, représente une fraction de la perte de puissance dans la fibre optique. Cela est dû au fait que la fibre optique absorbe l'énergie optique et la convertit en chaleur. Le principe d'absorption peut être utilisé pour concevoir un atténuateur optique avec une réduction de puissance connue. Le principe d'absorption utilise un matériau dans le chemin optique pour absorber l'énergie optique. Le principe est simple mais peut être un moyen efficace de réduire la puissance émise et reçue.

Principe de réflexion

Le principe de réflexion, ou diffusion, représente une fraction de la perte de puissance dans la fibre optique et résulte également des imperfections de la fibre optique. Mais dans ce cas, il provoque la dispersion du signal. La lumière diffusée provoque des interférences dans la fibre optique, ce qui réduit la quantité de lumière transmise et reçue. Ce principe peut être utilisé pour l'atténuation planifiée d'un signal. Le matériau utilisé dans l'atténuateur à fibre optique est fabriqué pour réfléchir une quantité connue du signal, permettant ainsi de ne propager que la fraction souhaitée du signal.

Combien de types d'atténuateurs à fibre optique existe-t-il ?

L'atténuateur à fibre optique existe sous différentes formes. Vous pouvez trouver de nombreux types d'atténuateurs optiques sur le marché avec différentes catégories de classification comme le type de connecteur, le type de câble, etc. Il sont généralement regroupés en atténuateurs optiques fixes (FOA) et en atténuateurs optiques variables (VOA).

Atténuateur optique fixe

L'atténuateur fixe, comme son nom l'indique clairement, est conçu pour avoir un niveau d'atténuation constant dans la fibre optique, exprimé en dB, généralement compris entre 1dB et 30dB, comme 1dB, 5dB, 10dB, etc. Les atténuateurs optiques fixes peuvent utiliser une variété de principes pour leur fonctionnement. Les atténuateurs optiques préférés utilisent souvent soit des fibres couplées, soit des épissures mal alignées, soit la puissance totale, tandis que les atténuateurs non préférés utilisent souvent la perte d'espace ou les principes de réflexion.

Comme le montre la figure ci-dessous, les atténuateurs à valeur fixe consistent d'un type en ligne et d'un type de connecteur. Les atténuateurs optiques de type en ligne sont incorporés dans les câbles de raccordement. L'atténuateur de type connecteur ressemble à un connecteur en cloison. Habituellement, il possède un connecteur mâle d'un côté pour permettre de brancher l'atténuateur à fibre directement sur l'équipement récepteur ou sur les adaptateurs du panneau de brassage, et de l'autre côté, il y a un adaptateur à fibre optique de type femelle pour permettre de brancher les cordons de brassage. Il existe également des atténuateurs optiques femme à femme, qui peuvent être utilisés à la fois comme adaptateurs et comme atténuateurs. Leurs applications incluent les réseaux de télécommunications, les installations de test de fibres optiques, les réseaux locaux (LAN) et les systèmes de télévision par câble.

Atténuateur optique variable

L'atténuateur optique variable (VOA), utilise généralement un filtre à densité neutre variable. Le VOA est généralement utilisé pour les tests et les mesures, mais il est également largement adopté dans l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) pour égaliser la puissance lumineuse entre les différents canaux. Il présente les avantages d'être stable, insensible aux longueurs d'onde, insensible aux modes et offre une large gamme dynamique.

Il existe essentiellement deux types d'atténuateurs optiques variables : les atténuateurs variables par étapes et les atténuateurs variables en continu. L'atténuateur variable par étapes peut modifier l'atténuation du signal par incréments connus tels que 0,1dB, 0,5dB ou 1dB. L'atténuateur optique variable en continu produit un niveau d'atténuation précis avec un réglage flexible. Ainsi, les opérateurs sont en mesure de régler l'atténuateur pour s'adapter aux changements requis rapidement et précisément sans aucune interruption du circuit.

Atténuateur à fibre optique monomode et multimode

Comme les atténuateurs à fibre optique peuvent être utilisés dans deux types de câbles à fibre, monomode et multimode, ils peuvent être classés en type monomode et en type multimode. Les atténuateurs à fibre optique sont généralement utilisés dans les applications monomodes longue distance. De ce fait, le type couramment utilisé est également le type monomode. Cependant, bien que les atténuateurs à fibre optique soient normalement utilisés pour le monomode, il existe également des atténuateurs à fibre optique multimode qui peuvent s'accoupler avec des câbles à fibre multimode. Lorsque l'on choisit un type d'atténuateur optique plutôt qu'un autre, il est nécessaire de tenir compte de la plage d'atténuation et de la longueur d'onde.

Quand utiliser les atténuateurs à fibre optique ?

Les atténuateurs sont utilisés lorsque le signal arrivant au récepteur est trop fort et peut surcharger les composants de réception. Ils peuvent être également utilisés pour tester les marges de niveau de puissance. Il existe globalement deux scénarios dans lesquels les atténuateurs optiques peuvent jouer leur rôle :

• Dans les tests de niveau de puissance des fibres optiques, des atténuateurs sont utilisés pour ajouter temporairement une quantité calibrée de perte de signal afin de tester les marges de niveau de puissance dans un système à fibres optiques.

• Les atténuateurs optiques sont installés de façon permanente dans une liaison à fibre optique pour faire correspondre correctement les niveaux de signal à l'émetteur et au récepteur.

Comment utiliser les atténuateurs à fibre optique dans les liaisons de données ?

Pour les applications monomodes, en particulier les systèmes CATV analogiques, le paramètre le plus important après la valeur de perte correcte est la perte de retour ou la réflectance. De nombreux types d'atténuateurs optiques (en particulier les types à perte d'espace) souffrent d'une haute réflexion, de sorte qu'ils peuvent nuire aux émetteurs tout comme les connecteurs à haute réflexion.

Sélectionnez un atténuateur avec de bonnes spécifications de réflexion, et installez toujours l'atténuateur à l'extrémité réceptrice de la liaison comme indiqué ci-dessus. En effet, il est plus pratique de tester la puissance du récepteur avant et après l'atténuation ou tout en l'ajustant avec le wattmètre du récepteur, de sorte que toute réflexion sera atténuée sur son chemin de retour à la source.

Testez la puissance du système avec l'émetteur allumé et l'atténuateur optique installé au niveau du récepteur en utilisant un wattmètre optique réglé sur la longueur d'onde de fonctionnement du système. Vérifiez si la puissance se situe dans la plage spécifiée pour le récepteur. Si la puissance optique est supérieure ou inférieure à la configuration requise, les atténuateurs optiques doivent être changés pour ajuster à nouveau la puissance.

Conclusion

L'atténuateur à fibre optique est un composant passif essentiel dans le système de communication optique. L'innovation dans l'industrie de la fibre optique ne cesse de progresser et les atténuateurs à fibre optique devraient évoluer vers des coûts réduits, un temps de réponse plus rapide et une meilleure intégration avec systèmes hybrides sur d'autres dispositifs de communication optique.