Chapitre 8

Tester la fibre optique

Objectifs : Dans ce chapitre, vous devriez apprendre :

Quels paramètres doivent être testés

Quels sont les instruments utilisés pour les tests de fibre optique

Comment effectuer les tests de base pour la fibre optique

L’incertitude dans la mesure de test de la fibre optique

Comment résoudre les problèmes

Tests de fibre optique

Une fois que tous les câbles à fibres optiques sont installés, épissés et terminés, ils doivent être testés. Pour chaque installation de câbles de fibre optique, vous devez tester la continuité et la polarité, la perte d’insertion de bout en bout et résoudre tous les problèmes sur toutes les fibres dans chaque câble. S’il s’agit d’un câble de réseau extérieur avec des épissures intermédiaires, il faudra probablement que vous vérifiiez aussi les épissures individuelles avec un test OTDR, puisque c’est la seule façon de s’assurer que chaque épissure est bonne. Si vous êtes l’utilisateur du réseau, vous pouvez également trouver intéressant de tester la puissance de l’émetteur et du récepteur, vu que la puissance est la mesure qui vous indique si le système fonctionne correctement.

Le test est l’objet de la majorité des normes de l’industrie, car il est nécessaire de vérifier les spécifications des systèmes et des composants de manière cohérente. Une liste des normes pour fibres optiques TIA et ISO se trouve sur le site de la FOA. La plupart de ces tests concerne des tests de fabrication pour vérifier les performances des composants et ne sont pas pertinents pour des tests d’installation. Peut-être le test le plus important est-il celui de la perte d’insertion d’une installation de câbles de fibre optique, réalisé avec une source de lumière et un mesureur de puissance (LSPM) ou un équipement de test de perte optique (OLTS) ; ce test est requis par toutes les normes internationales pour s’assurer que l’installation de câbles entre dans le cadre du bilan énergétique avant l’acceptation de l’installation.

Effectuer le test de composants à fibres optiques et des installations de câbles requiert la mise en œuvre de plusieurs tests et mesures ; les tests les plus communs sont énumérés ci-dessous. Certains tests impliquent l’inspection et l’évaluation de l’installateur, comme l’inspection visuelle ou le traçage, tandis que d’autres utilisent des instruments sophistiqués qui fournissent des mesures directes. La puissance optique, nécessaire pour la mesure de la puissance de la source, de la puissance du récepteur et, lorsqu’elle est utilisée avec un test de la source, de la perte ou de l’affaiblissement, est le paramètre le plus important, nécessaire pour presque tous les tests de fibre optique. Les mesures de rétrodiffusion effectuées par un OTDR sont les deuxièmes mesures les plus importantes, en particulier pour tester les installations de réseaux extérieurs et la résolution de problèmes. Les mesures des paramètres géométriques de la fibre et de la bande passante ou de la dispersion sont essentielles pour les fabricants de fibres, mais ne s’appliquent pas au test sur le terrain. La recherche, détection et résolution de problèmes (« troubleshooting ») sur les câbles et réseaux installés est requise dans chaque installation.

Inspection visuelle

Traçage visuel

La vérification de la continuité avec un traceur de fibre optique peut tracer le chemin d’une fibre d’un bout à l’autre à travers de nombreuses connexions, vérifier la continuité, les bonnes connexions et la polarité d’un connecteur duplex. Un traceur de fibre visuel ressemble à une lampe de poche ou à un instrument en forme de stylo avec une ampoule ou une source LED qui s’adapte à un connecteur de fibre optique. Fixez la fibre à tester sur le traceur visuel et regardez l’autre extrémité de la fibre pour voir la lumière transmise à travers le cœur de la fibre. S’il n’y a pas de lumière au bout, revenez aux connexions intermédiaires pour trouver la section du câble qui est en cause.

Un bon exemple de la façon dont un traceur visuel peut gagner du temps et de l’argent est de tester la fibre sur la bobine avant de l’installer pour vous assurer qu’elle n’a pas été endommagée pendant le transport. Commencez par rechercher des signes visibles de dommages à la fibre sur la bobine (comme des câbles fissurés ou cassés, des anomalies dans le câble, etc.). Au cours des tests, les traceurs visuels aident à identifier également la prochaine fibre à tester pour des pertes avec l’équipement de test. Lors de la connexion des câbles à un cabinet de raccordements, utilisez le traceur visuel pour vous assurer que chaque connexion est sur les deux bonnes fibres ! Afin de vous assurer que la bonne fibre est connectée entre l’émetteur et le récepteur, utilisez le traceur visuel à la place de l’émetteur et votre œil à la place du récepteur pour vérifier la connexion. Suivez toutes les règles de sécurité pour les yeux lorsque vous travaillez avec des traceurs visuels.

Localisation visuelle des défauts

Une version de puissance supérieure du traceur de fibres, appelée localisateur visuel de défauts (VFL), utilise un laser visible qui peut également trouver des défauts. La lumière laser rouge est assez puissante pour vérifier la continuité ou le tracé de fibres sur plusieurs kilomètres, identifier les épissures dans des plateaux d’épissures et montrer des ruptures de fibres ou des connecteurs à haute perte. Vous pouvez voir la perte de lumière provoquée par une rupture de fibre par la lumière rouge du VFL, même à travers l’enveloppe de nombreux câbles simplex jaunes ou oranges (pas avec des enveloppes noires ou grises, bien sûr). Son utilisation la plus importante est de trouver des défauts dans les câbles courts ou près du connecteur où l’OTDR ne peut pas les trouver.

Vous pouvez également utiliser le VFL pour vérifier visuellement et optimiser les épissures mécaniques ou les connecteurs optiques de type épissure prépolie. En minimisant visuellement la lumière perdue, vous pouvez obtenir des épissures de moindre perte. Aucune autre méthode ne vous assure un rendement élevé pour ces connecteurs.

Le VFL requiert un avertissement sur la sécurité des yeux. Les VFL utilisent la lumière visible. Le niveau de puissance est élevé et vous ne devriez pas la regarder directement. Vous verrez que c’est très inconfortable de regarder directement à la sortie d’une fibre illuminée par un VFL, donc lors du traçage des fibres, regardez en direction du côté de la fibre pour voir si la lumière du VFL est présente.

Inspection visuelle de connecteur par microscope

Les microscopes d’inspection de fibre optique sont utilisés pour inspecter les connecteurs, confirmer que le polissage est approprié et trouver des défauts, comme des rayures, des défauts de polissage ou de la saleté. Ils peuvent être utilisés pour vérifier la qualité de la procédure de terminaison et pour diagnostiquer les problèmes. Un connecteur bien fait aura une finition lisse, polie et sans rayures et la fibre ne montrera pas de signes de fissures ou des zones où la fibre est soit en saillie de l’extrémité de la férule, soit retirée à l’intérieur.

Le grossissement pour l’observation de connecteurs peut être de 30 à 400 fois, mais il est préférable d’utiliser un grossissement moyen. Si le grossissement est trop faible, des détails essentiels peuvent ne pas être visibles. Une inspection avec un très fort grossissement peut amener l’observateur à être trop critique, rejetant de bons connecteurs. Les connecteurs multimodes doivent utiliser des grossissements de l’ordre de 100 - 200X et la fibre monomode peut utiliser un plus fort grossissement, jusqu’à 400X. Une meilleure solution est d’utiliser un grossissement moyen, mais d’inspecter le connecteur de trois façons : observation directement à l’extrémité de la surface polie avec un éclairage coaxial ou oblique, l’observation directement avec la lumière transmise à travers le cœur et une vision sous une observation en angle avec un éclairage venant de l’angle opposé ou avec un éclairage très oblique.

L’observation directe permet de voir la fibre et le trou de la férule, de déterminer si le trou de la férule est de la taille appropriée, si la fibre est centrée dans le trou et si une quantité appropriée d’adhésif a été appliquée. Seules les plus grandes rayures peuvent être visibles de cette façon, cependant. Ajouter de la lumière transmise à travers le cœur rendra visibles les fissures dans l’extrémité de la fibre, provoquées par la pression ou la chaleur pendant le processus de polissage.

Observer l’extrémité du connecteur sous un certain angle, tout en illuminant du côté opposé à peu près avec le même angle ou utiliser un éclairage à un angle restreint et regarder directement permettra une meilleure inspection de la qualité du polissage et des rayures possibles. L’effet d’ombre de l’observation ou de l’éclairage angulaire améliore le contraste des rayures sur la surface du verre, lisse comme un miroir.

Il faut être prudent dans l’inspection des connecteurs, cependant. La tendance est d’être parfois trop critique, surtout à fort grossissement. Seuls les défauts sur le cœur de fibre sont généralement considérés comme un problème. Des éclats de verre autour de l’extérieur de la gaine ne sont pas rares et n’auront aucun effet sur la capacité du connecteur à coupler la lumière dans le cœur des fibres multimodes. De même, les rayures sur le revêtement ne devraient pas causer de problèmes de perte.

Les meilleurs microscopes vous permettent d’inspecter le connecteur sous plusieurs angles, soit en inclinant le connecteur, soit en ayant un éclairage d’angle pour obtenir la meilleure image de la situation. Assurez-vous que le microscope dispose d’un adaptateur facile à utiliser pour fixer les connecteurs pertinents au microscope.

Des microscopes à lecture vidéo sont maintenant disponibles qui permettent de faciliter la visualisation de l’extrémité du connecteur et certains ont même un logiciels qui analyse la finition. Même s’il est vrai qu’ils sont beaucoup plus chers que les microscopes optiques normaux, ils rendent l’inspection plus facile et augmentent considérablement la productivité.

N’oubliez pas de vérifier qu’aucune lumière n’est présente dans le câble avant de regarder dans un microscope pour protéger vos yeux ! Le microscope concentre toute la puissance de la fibre et la dirige vers l’œil, ce qui peut avoir des résultats potentiellement dangereux. Certains microscopes ont des filtres pour arrêter le rayonnement infrarouge des émetteurs et minimiser ce problème.

Puissance optique

Pratiquement toutes les mesures effectuées sur la fibre optique se réfèrent à la puissance optique. La sortie d’un émetteur ou l’entrée d’un récepteur sont des mesures « absolues » de puissance optique, c’est-à-dire que vous mesurez la valeur réelle de la puissance. La perte est une mesure de puissance « relative », c’est-à-dire la différence entre la puissance couplée dans un composant, comme un câble, une épissure ou un connecteur, et la puissance qui est transmise à travers celui-ci. Cette différence de niveau de puissance avant et après le composant est ce que nous appelons la perte optique et elle définit la performance d’un câble, connecteur, épissure ou autre composant.

Les résultats des tests réalisés sur des réseaux à fibres optiques sont toujours affichés sur un appareil. Les mesures de puissance sont exprimées en « dB », l’unité de mesure de la puissance et des pertes dans la fibre optique. La perte optique est mesurée en « dB », tandis que la puissance optique est mesurée en « dBm ». La perte est un nombre négatif (comme -3,2 dB), tout comme le sont de nombreuses mesures de puissance. Les mesures en dB peuvent parfois être source de confusion.

Dans les premiers temps de la fibre optique, la puissance de sortie de la source était généralement mesurée en milliwatts, une échelle linéaire, et la perte était mesurée en dB ou décibels, une échelle logarithmique. Au fil des ans, toutes les mesures ont migré vers le dB pour plus de commodité, ce qui cause beaucoup de confusion. Les mesures de perte sont généralement effectuées en dB puisque le dB est un rapport de deux niveaux de puissance, dont l’un est considéré comme la valeur de référence. Le dB est une échelle logarithmique où 10 dB correspondent à un rapport de 10 fois. L’équation réelle utilisée pour calculer les dB est

dB = 10 log (mesure de la puissance / puissance de référence).

Ainsi, 10 dB est un rapport de 10 fois (soit 10 fois plus que ou un dixième de), 20 dB est un rapport de 100, 30 dB est un rapport de 1’000, etc. Lorsque les deux puissances optiques comparées sont égales, dB = 0, une valeur pratique qui est facile à retenir. Si la puissance mesurée est supérieure à la puissance de référence, dB sera un nombre positif, mais si elle est inférieure à la puissance de référence, dB sera négatif. Ainsi les mesures de pertes sont généralement exprimées par un nombre négatif.

Les mesures de puissance optique comme la sortie d’un émetteur ou à l’entrée d’un récepteur sont exprimées en unités de dBm. Le « m » de dBm se réfère à une puissance de référence de 1 milliwatt. Ainsi, une source d’un niveau de 0 dBm de puissance a une puissance de 1 milliwatt. De la même manière, -10 dBm est 0,1 milliwatt et +10 dBm est 10 milliwatts.

Pour mesurer la perte dans un système de fibre optique, on effectue deux mesures de la puissance, une mesure de référence avant le composant que nous testons et une mesure de perte après que la lumière a passé à travers le composant. Puisque nous mesurons la perte, la puissance mesurée sera inférieure à la puissance de référence, de sorte que le rapport de la puissance mesurée à la puissance de référence est inférieur à 1 et le log est négatif, ce qui fait de dB un nombre négatif. Lorsque on définit la valeur de référence, le mesureur indique « 0 dB » parce que la valeur de référence qu’on définit et la valeur que l’appareil mesure est la même. Ensuite, lorsque l’on mesure la perte, la puissance mesurée est inférieure, de sorte que le mesureur indique « - 3,0 dB », par exemple, si la puissance testée est la moitié de la valeur de référence. Bien que les appareils mesurent un nombre négatif pour la perte, par convention la perte est exprimée comme un nombre positif : on dit que la perte est de 3,0 dB lorsque le mesureur affiche - 3,0 dB.

Les instruments qui mesurent en dB peuvent être soit des mesureurs de puissance optique, soit des équipements de test de perte optique (OLTS). Le mesureur de puissance optique lit habituellement en dBm pour les mesures de puissance ou en dB par rapport à une valeur de référence définie par l’utilisateur pour la perte. Alors que la plupart des mesureurs de puissance a des gammes de +3 à -50 dBm, la plupart des sources est dans le spectre de +10 à -10 dBm pour les lasers et de -10 à -20 dBm pour les diodes électroluminescentes (LED). Seuls les lasers utilisés dans la TVCA ou les systèmes téléphoniques longue distance ont des puissances suffisamment élevées pour être vraiment dangereuses, jusqu’à +20 dBm ; cela correspond à 100 milliwatts ou un dixième de watt.

Il est important de se rappeler que le dB sert à mesurer la perte et le dBm sert à mesurer la puissance et que plus un nombre est négatif, plus la perte est élevée. Déterminez votre référence zéro avant de mesurer la perte et vérifiez-la de temps en temps tout en faisant des mesures.

L’étalonnage des mesures électriques

L’étalonnage du matériel de mesure de la puissance de la fibre optique requiert la mise en place d’une norme de référence qui puisse se rapporter à un laboratoire national de normalisation comme le National Institute of Standards and Technology aux États-Unis à des fins de comparaison lors de l’étalonnage de chaque mesureur de puissance ou autre instrument. La norme du NIST pour toutes les mesures de puissance est un ECPR, ou radiomètre pyroélectrique étalonné électriquement, qui mesure la puissance optique en comparant la puissance de chauffage de la lumière à la puissance de chauffage bien connue d’une résistance. L’étalonnage est fait à 850, 1300 et 1550 nm. Parfois, la longueur d’onde des lasers à 1310 nm est utilisée par les fabricants comme longueur d’onde étalonnée sur un mesureur de puissance, mais le standard pour l’étalonnage du mesureur de puissance est de 1300 nm. Pour transférer facilement leurs normes de laboratoire aux laboratoires d’étalonnage des fabricants de mesureurs de puissance de fibre optique, le NIST utilise actuellement un mesureur de puissance optique de laboratoire qui est envoyé aux laboratoires comme étalon de transfert.

Les mesureurs calibrés de cette manière ont une incertitude d’étalonnage de l’ordre de +/- 5% par rapport aux étalons primaires du NIST. Les limites de l’incertitude sont les décalages inhérents au couplage optique, d’environ 1% à chaque transfert, ainsi que de légères variations dans l’étalonnage de la longueur d’onde. Le NIST travaille en permanence avec les fabricants d’instruments et les laboratoires d’étalonnage privés pour tenter de réduire l’incertitude de ces étalonnages.

Le recalibrage des instruments doit être effectué chaque année, mais l’expérience a montré que l’exactitude des compteurs change rarement de façon significative au cours de cette période, tant que l’électronique de l’appareil ne souffre d’aucun disfonctionnement. L’étalonnage des mesureurs de puissance de fibre optique exige des investissements considérables dans les biens d’équipement, de sorte que les mesureurs doivent être retournés au fabricant d’origine ou au laboratoire d’étalonnage privé pour leur étalonnage.

Comprendre l’incertitude de mesure du mesureur de puissance de la FO

Beaucoup d’attention a été accordée à l’élaboration de normes de transfert pour les mesures de puissance de la fibre optique. Le NIST des USA, à Boulder (Colorado) et les organismes de normalisation de la plupart des autres pays ont travaillé pour fournir de bonnes normes à partir desquelles travailler. Nous pouvons maintenant assurer la traçabilité de nos étalonnages ; cependant les erreurs dans la prise de mesures ne peuvent pas être ignorées. Même lorsque les mesureurs de puissance de fibre optique sont calibrés dans le cadre des spécifications, l’incertitude de la mesure peut aller jusqu’à +/- 5% (environ 0,2 dB) par rapport aux normes. Comprendre les erreurs de mesureurs de puissance et leurs causes probables assurera un point de vue réaliste sur les mesures de puissance de la fibre optique.

La première source d’erreur est de couplage optique. La lumière de la fibre se diffuse en expansion en un cône. Il est important que le détecteur s’adapte à la géométrie de la fibre de manière à assurer que toute la lumière provenant de la fibre frappe le détecteur, sinon la mesure sera inférieure à la valeur réelle. Mais chaque fois que la lumière passe à travers une interface verre-air, telle que la fenêtre sur le détecteur, une petite quantité de lumière est réfléchie et perdue. Enfin, la propreté des surfaces optiques impliquées peut causer de l’absorption et de la diffusion. La somme totale de ces erreurs potentielles sera fonction du type de connecteur, de la longueur d’onde, de la taille et de l’ouverture numérique (NA) de la fibre.

Au-delà des erreurs de couplage, il y a les erreurs liées à l’étalonnage de la longueur d’onde. Les détecteurs à semi-conducteurs utilisés dans les instruments de fibres optiques (et les systèmes aussi) ont une sensibilité qui dépend de la longueur d’onde. Etant donné que la longueur d’onde réelle de la source est rarement connue, il existe une erreur associée à la sensibilité spectrale du détecteur. Par convention de l’industrie, les trois longueurs d’onde cardinales (850, 1300 et 1550 nm) sont utilisées pour toutes les mesures de puissance, et non la longueur d’onde exacte de la source.

Une autre source d’erreur existe pour des mesures de hauts et bas niveaux. À des niveaux élevés, la puissance optique peut surcharger et saturer le détecteur, induisant une erreur dans la mesure. A bas niveau, le bruit inhérent au détecteur s’ajoute au signal et devient une erreur. Si le signal est 10 dB au-dessus du plancher de bruit (10 fois le bruit), l’erreur de décalage est de 10% ou 0,4 dB.

Résolution de l’instrument vs incertitude de la mesure

Compte tenu de l’incertitude de la plupart des mesures de la fibre optique, les fabricants d’instruments fournissent des mesureurs de puissance et de perte possédant une résolution de mesure généralement beaucoup plus grande que nécessaire. L’incertitude des mesures de puissance optique est d’environ 0,2 dB (5 %), les mesures de pertes sont plutôt susceptibles d’avoir des incertitudes de 0,2-0,5 dB ou plus et les mesures de perte de retour optique ont une incertitude de 1 dB.

Les instruments qui ont des lectures avec une résolution de 0,01 dB ne sont généralement appropriés que pour des mesures, en laboratoire, de très faibles pertes d’appareils ou de changements causés par des fluctuations environnementales. Dans le laboratoire, une résolution de 0,01 dB peut être extrêmement utile, car on mesure souvent des pertes de connecteurs ou d’épissures qui sont de moins de 0,1 dB ou des changements dans la perte liés à un stress environnemental qui sont en dessous de 0,1 dB. La stabilité des sources et le stress physique sur les câbles limite l’incertitude de mesure à environ 0,02 à 0,05 dB par jour, mais la résolution de 0,01 dB peut être utile dans la détermination de petits changements dans les performances des composants.

Les mesures de terrain ont une plus grande incertitude, car plus de composants sont évalués à la fois et les pertes sont plus élevées. Pratiquement, les mesures sont meilleures lorsque la résolution de l’appareil est limitée à 0,1 dB. Les lectures seront plus susceptibles d’être stables à la lecture et plus représentatives de l’incertitude de mesure.

Mesureurs de puissance de fibre optique

Mesurer la puissance requiert un appareil de mesure de puissance avec un adaptateur qui corresponde au connecteur de fibre optique sur le câble à tester, et si vous souhaitez tester un émetteur, un câble de fibre optique reconnu comme bon (de la bonne taille de fibre, puisque la puissance couplée est fonction de la taille du cœur de la fibre) et d’un peu d’aide de l’électronique du réseau pour activer l’émetteur. Rappelez-vous que quand vous mesurez la puissance, l’appareil doit être réglé sur les bonnes longueur d’onde et unité (généralement dBm, parfois microwatts, mais jamais « dB » - c’est une unité de puissance relative utilisée seulement pour tester la perte). Reportez-vous aux instructions fournies avec l’équipement de test pour les instructions d’installation et de mesure.

Pour mesurer la puissance, fixez le mesureur au câble attaché à la source qui a la sortie que vous voulez mesurer. Cela peut être au niveau du récepteur pour mesurer la puissance au récepteur, ou en utilisant un cordon de raccordement (« patchcord ») ou câble de référence de test (testé et reconnu comme bon) qui est attaché à l’émetteur pour mesurer la puissance de sortie. Allumez l’émetteur / la source et donnez-lui quelques minutes pour se stabiliser. Réglez le mesureur de puissance sur la longueur d’onde correspondante et notez la puissance que le mesureur détecte. Comparez-la à la puissance spécifiée pour le système et assurez-vous qu’elle est suffisante mais pas trop élevée.

Perte optique ou perte d’insertion

La perte optique est le principal paramètre de performance de la plupart des composants de fibres optiques. Pour les fibres, c’est la perte par unité de longueur ou coefficient d’affaiblissement. Pour les connecteurs, c’est la perte de connexion lorsqu’ils sont joints à un autre connecteur. Pour les câbles, c’est la perte totale des composants du câble, y compris les connecteurs, les fibres, les épissures et des autres composants sur le parcours du câble à tester. Nous allons utiliser les câbles pour illustrer la perte d’insertion, avant d’envisager d’autres composants.

La perte d’un câble est la différence entre la puissance couplée au câble à l’extrémité de l’émetteur et ce qui sort à l’extrémité du récepteur. Le test de perte requiert qu’on mesure la quantité totale de puissance optique perdue dans un câble (y compris l’atténuation ou affaiblissement de la fibre, la perte des connecteurs et la perte des épissures) avec une source de lumière à fibre optique et un mesureur de puissance (LSPM) ou un équipement de test de perte optique (OLTS). Le test de perte est effectué aux longueurs d’onde appropriées pour la fibre et son utilisation. La fibre multimode est généralement testée à 850 nm et éventuellement à 1300 nm avec des sources LED. La fibre monomode est testée à 1310 nm et éventuellement à 1550 nm avec des sources laser.

La plupart des tests de perte est effectuée sur des faisceaux de câbles, soit des cordons de raccordement ou des ensembles de câbles installés. Mais les fabricants de fibre testent la perte de toutes les fibres pour calculer leur coefficient d’atténuation. Les fabricants de connecteur testent de nombreux connecteurs pour obtenir une valeur moyenne de perte du connecteur lorsqu’il est terminé sur la fibre. D’autres fabricants de composants testent également la perte de leurs composants afin de vérifier leur performance.

La mesure de la perte d’insertion est réalisée par l’accouplement du câble à tester sur des câbles de référence bien connus avec une puissance de lancement calibrée qui devient la référence de perte « 0 dB ». Pourquoi avez-vous besoin de câbles de référence pour mesurer la perte ? Le test avec des câbles de référence sur chaque extrémité simule une installation de câbles avec des cordons de raccordement la connectant à l’équipement de transmission. Vous avez besoin d’un câble pour mesurer la puissance de sortie de la source pour l’étalonnage de la référence de perte « 0 dB ».

En outre, afin de mesurer la perte des connecteurs à l’extrémité d’un câble, vous devez les accoupler à un connecteur similaire et reconnu comme bon. C’est un point important, souvent mal compris. Quand on dit « perte de connecteur », on désigne en fait la « perte de connexion » - la perte d’une paire jointe de connecteurs. Ainsi, le test des connecteurs nécessite leur accouplement à des connecteurs de référence qui doivent être des connecteurs de haute qualité eux-mêmes afin de ne pas nuire à la perte mesurée lors de l’accouplement à un connecteur inconnu.

En plus d’un mesureur de puissance, vous avez besoin d’une source de test (source de lumière) pour mesurer la perte. La source de test devrait être compatible avec le type de fibre à tester (généralement une LED pour multimode ou laser pour monomode et la longueur d’onde (850, 1300, 1550 nm) qui sera utilisée sur le câble de fibre optique que vous testez. Si vous testez à certaines normes, vous devrez peut-être ajouter certains conditionnements de modes, comme un enroulage sur mandrin (« mandel wrap »), pour vous mettre en adéquation aux conditions de lancement standard.

Sources de test pour la fibre optique

Une source de test de fibre optique doit être choisie pour être compatible avec le type de fibre utilisée (monomode ou multimode, avec le diamètre de cœur approprié) et la longueur d’onde souhaitée pour la réalisation du test. La plupart des sources sont soit des LED soit des lasers du type couramment utilisé comme émetteur dans les systèmes réels de fibres optiques, ce qui les rend représentatifs des applications réelles et accroît l’utilité du test. Des tests en laboratoire, tels que la mesure de l’atténuation de la fibre dans une plage de longueurs d’onde, requièrent une source de longueur d’onde variable, qui est généralement une lampe au tungstène avec un monochromateur pour faire varier la longueur d’onde de la source lumineuse.

Les longueurs d’onde typiques de sources sont de 650 ou 665 nm (fibres de matière plastique), 820, 850 et 870 nm (fibres multimode à courte longueur d’onde) et 1300 (fibres multimode à grande longueur d’onde) ou 1310 nm et 1550 nm (fibres monomode à grande longueur d’onde). Les LED sont généralement utilisées pour les tests de fibre multimode et les lasers sont utilisés pour la fibre monomode, bien qu’il puisse y avoir des mélanges. Les LAN à grande vitesse qui utilisent de la fibre multimode peuvent être testés avec des VCSEL comme les sources de système et les courts câbles de raccordement (« jumpers ») monomodes peuvent être testés avec des LED.

La longueur d’onde de la source peut être un problème critique pour la prise de mesures de perte précises sur les liaisons longues, puisque le coefficient d’atténuation de la fibre est sensible à la longueur d’onde. Ainsi, toutes les sources de test doivent être étalonnées en longueur d’onde pour le cas où des corrections dues à des variations de longueurs d’onde sont nécessaires.

Les sources de test ont presque toujours des connecteurs fixes. Des câbles de raccordement hybrides de test avec des connecteurs compatibles avec la source à une extrémité et le connecteur à tester de l’autre côté doivent être utilisés comme câbles de référence. Cela peut affecter le type de mode de réglage de référence utilisé pour les tests de perte.

Les facteurs liés à la source affectant la précision des mesures sont : la stabilité de la puissance de sortie et la distribution modale lancée dans une fibre multimode. La stabilité de la source est essentiellement un facteur du circuit électronique dans la source. Les normes de l’industrie ont des exigences sur la sortie modale des sources de test pour la fibre multimode qui sont importantes pour les fabricants des sources de test. Diverses normes exigeaient des brouilleurs de mode, des filtres et des dénudeurs (« strippers ») pour ajuster la répartition modale dans la fibre et s’approcher ainsi des conditions réelles d’exploitation. Aujourd’hui, la plupart des normes requièrent que les sources soient en adéquation aux exigences de sorties et qu’un filtre de mode de type enroulage sur mandrin soit utilisé dans les tests. Les effets de la distribution de puissance de mode sur les mesures multimode sont couverts dans le chapitre sur la fibre optique.

Câbles de référence

Les tests de perte requièrent un ou deux câbles de référence, en fonction du test réalisé, et les adaptateurs d’accouplement appropriés pour les connecteurs. Les câbles de référence sont typiquement de 1 à 2 mètres de long, avec des fibres et des connecteurs correspondant aux câbles à tester. La précision de la mesure dépendra de la qualité des câbles de référence, car ils seront accouplés au câble à tester. La qualité et la propreté des connecteurs sur les câbles de lancement et de réception sont deux des facteurs les plus importants dans la précision des mesures de perte. Testez toujours les câbles de référence par le cordon de raccordement (« patchcord ») ou la méthode à deux extrémités (« double-ended method ») montrée ci-dessous pour vous assurer qu’ils sont en bon état avant de commencer à tester d’autres câbles.

Les groupes de normalisation n’ont pas été en mesure de préciser avec succès la qualité des câbles de référence en termes de composants à tolérance réduite comme la fibre et les connecteurs. Les normes qui exigent des câbles de test de qualité de référence spéciaux précisent maintenant qu’il doit s’agir de câbles avec des connexions à faible perte. La meilleure recommandation pour la qualification de câbles de référence est de choisir des câbles à faible perte, testés avec la méthode à une extrémité selon la norme de test de câble FOTP -171, comme décrit ci-dessous.

Seuls les adaptateurs d’accouplement de haute qualité devraient être utilisés pour les tests, car ils sont également un facteur de perte. Les adaptateurs bon marché ont généralement des manchons d’accouplement en plastique pour aligner les férules de connecteurs qui s’usent rapidement, ce qui entraîne une forte perte, même avec de bons connecteurs. Utilisez uniquement des adaptateurs d’accouplement avec des manchons d’accouplement en métal ou de préférence en céramique et qui sont spécifiés pour les connecteurs multimode et monomode.

Tester la perte

Il existe deux méthodes qui sont utilisées pour mesurer la perte d’insertion avec une source de lumière et un mesureur de puissance, un « test du cordon de raccordement » (« patchcord test »), aussi appelé « perte à une extrémité » (« single-ended loss ») par la norme TIA FOTP-171, et un « test de câbles installés » ou « perte à deux extrémités » (« double-ended loss ») par la norme TIA OFSTP-14 (multimode) et OFSTP-7 (monomode). La différence entre ces deux tests est que les tests de perte à une extrémité utilisent seulement un câble de lancement et ne testent que le connecteur fixé au câble de lancement plus la fibre optique et tout autre composant dans le câble. Les tests à une extrémité sont principalement utilisés pour tester les cordons de raccordement ou les câbles courts puisqu’ils permettent de tester chaque connecteur individuellement.

Les tests de perte à deux extrémités utilisent un câble de lancement et un câble de réception connecté au mesureur et mesurent la perte des connecteurs aux deux extrémités du câble testé.

Les tests à une extrémité sont généralement utilisés sur les cordons de raccordement pour permettre de tester les connecteurs individuellement à chaque extrémité d’un câble court pour s’assurer que les deux sont bons et permettre de trouver quel connecteur pourrait être mauvais s’il y a un problème. Le test à deux extrémités est utilisé avec des câbles installés pour s’assurer que l’installation des câbles a été bien faite et comparer les résultats des tests aux calculs du budget de pertes.

La perte à une extrémité est mesurée par l’accouplement du câble que vous voulez tester au câble de lancement de référence ; on mesure ensuite la puissance de sortie à l’autre extrémité avec le mesureur. Lorsque vous faites cela, vous ne mesurez que la perte du connecteur accouplé au câble de lancement et la perte de toute fibre, épissure ou connecteurs sur le câble que vous testez. Puisque vous dirigez le connecteur sur l’extrémité du câble vers un détecteur sur le mesureur de puissance au lieu de l’accoupler à un autre connecteur, il n’a effectivement pas de perte, de sorte qu’il n’est pas inclus dans la mesure. Cette méthode est décrite dans FOTP-171 et est représentée dans le dessin. Un avantage de ce test est que vous pouvez résoudre des problèmes de câbles pour trouver un mauvais connecteur puisque vous pouvez inverser le câble pour tester les connecteurs sur chaque extrémité individuellement. Lorsque la perte est élevée, le mauvais connecteur est couplé au câble de référence.

Dans un test à deux extrémités, vous branchez le câble à tester entre deux câbles de référence, l’un attaché à la source et l’autre au mesureur. De cette façon, vous mesurer les pertes des connecteurs à chaque extrémité, plus la perte de tout le câble, y compris les connecteurs et épissures, entre les deux. C’est la méthode spécifiée dans OFSTP-14 (pour le multimode ; le test monomode est OFSTP-7) et c’est le test standard pour la perte dans un ensemble de câbles installés.

Régler la référence « 0 dB » pour le test de perte

Afin de mesurer la perte, il est d’abord nécessaire de définir une puissance de lancement de référence pour la perte qui devient la valeur 0 dB. Le réglage correct de la puissance de référence 0 dB est essentiel à la prise de bonnes mesures de perte.

Pour le test à une extrémité, la puissance de référence pour 0 dB est fixée à l’extrémité du câble de référence. Il suffit de fixer le mesureur de puissance à l’extrémité du câble, de mesurer la puissance de sortie et, avec la plupart des mesureurs, de définir cette mesure comme la référence pour les mesures de perte. Le mesureur lira alors la perte de chaque câble testé directement.

Il existe trois méthodes de réglage de la référence pour un test à deux extrémités : en utilisant un, deux ou trois câbles de référence ; la méthode choisie aura une incidence sur la perte mesurée. Pourquoi y a-t-il trois méthodes ? Les trois méthodes ont été développées en raison des variations dans les styles de connecteurs et la façon dont l’équipement de test est conçu.

Référence à un câble

La plupart des connecteurs de fibres optiques est construite de telle sorte que la fibre est maintenue dans une férule en saillie ; c’est ce qu’on appelle un connecteur de type « plug ». Deux connecteurs « plug » sont accouplés à l’aide d’un adaptateur d’accouplement qui tient les férules dans l’alignement et leur permet de se rencontrer au centre. Si des connecteurs comme ceux-ci sont testés et si l’équipement de test possède des interfaces qui correspondent à ces connecteurs, la référence à un seul câble (OFSTP-14 Méthode B) peut être utilisée. Cette méthode est la méthode la plus simple et généralement considérée comme la méthode de choix, étant donné qu’aucune connexion n’est incluse lors de la définition de la référence 0 dB.

Après le réglage de la référence, le câble de lancement est détaché du mesureur, mais pas la source. Le câble de lancement de référence ne doit jamais être retiré de la source après que la référence a été définie, et ce pour assurer que la puissance de lancement reste constante. Le câble de réception est attaché au mesureur, puis les deux câbles de référence sont fixés au câble à tester. La lecture de la perte inclura les deux connexions au câble testé et la perte de la fibre et de tout autre composant le long du câble lui-même.

Référence à deux câbles

Si l’équipement de test dispose d’une interface pour un autre type de connecteur, de sorte que les connecteurs des câbles à tester ne peuvent pas être attachés aux instruments, une méthode de référence à deux câbles (OFSTP-14 Méthode A) peut être utilisée. Les câbles de référence doivent être des câbles hybrides avec des connecteurs sur une extrémité pour faire correspondre les interfaces des instruments et sur l’autre extrémité pour s’accoupler aux connecteurs sur le câble à tester. La référence 0 dB est définie en fixant les deux câbles de référence aux instruments et en reliant les autres extrémités avec un adaptateur d’accouplement. Après le réglage de la référence, les deux câbles sont déconnectés au milieu et le câble à tester inséré entre les deux.

La lecture de la perte inclura les deux connexions vers le câble en test et la perte de la fibre et de tout autre composant dans le câble lui-même moins la perte de la connexion entre les deux câbles de référence au moment de la définition de la référence. Ainsi, la perte mesurée en utilisant la référence à deux câbles sera inférieure à celle de référence à un seul câble de par la connexion incluse lors de l’établissement de la référence. L’incertitude de cette perte de connexion incluse dans la référence ajoute également à l’incertitude de la mesure de la perte de tous les câbles testés de cette manière.

Référence à trois câbles

Certains connecteurs de fibres optiques sont des connecteurs de type « plug » et « jack » où l’un dispose d’une férule en saillie tandis que l’autre a un « jack » ou réceptacle. Certains ont des repères d’alignement (une petite tige ou « pin ») qui sont d’un seul côté, comme le connecteur MTP où les repères (la petite tige) sont utilisés sur le côté « jack ». Ils sont généralement utilisés avec des plugs sur les deux extrémités des cordons de raccordement (« patchcords ») et les jacks ou réceptacles sur les câbles installés définitivement et terminés dans des racks ou prises.

Ces deux types de connecteurs ne peuvent être accouplés qu’à un type de connecteur approprié, ce qui fait qu’il est difficile d’effectuer une référence à un ou deux câbles. La solution est une référence à trois câble (OFSTP-14 Méthode C), où les câbles hybrides attachés aux instruments pour les câbles de référence sont terminés en plugs et un troisième câble terminé en jacks est inséré entre les deux pour créer une référence à 3 câbles. Après le réglage de la référence, les deux câbles de référence sont déconnectés du troisième câble au milieu et le câble à tester inséré entre les deux à la place du câble de référence.

Comme précédemment, la lecture de la perte inclura les deux connexions vers le câble en cours de test et la perte de la fibre et d’autres composants du câble lui-même moins la perte des deux connexions entre le troisième câble de référence et les deux câbles de référence lors de la définition de la référence. Puisque le troisième câble est habituellement seulement une courte longueur de fibre avec des connexions sur chaque extrémité, la perte de la fibre peut être ignorée. La perte mesurée en utilisant la référence à trois câbles sera inférieure à celle de la référence à un seul câble de par les connexions incluses lors de la définition de la référence. L’incertitude de ces deux pertes de connexion incluses dans la référence ajoute à l’incertitude de la mesure de la perte de tous les câbles testés de cette manière.

Bien que cette méthode à trois câbles ait la plus forte incertitude, elle est la seule méthode qui fonctionne pour tous les connecteurs et tous les équipements de test. Par conséquent, elle est devenue la méthode préférée de plusieurs normes internationales.

La méthode la plus populaire et la méthode exigée par la norme TIA-568 est la méthode à un câble, la « méthode B » selon sa désignation OFSTP-14.

Choisir une méthode de référence

Certains livres de référence et manuels montrent le réglage de la puissance de référence pour la perte en n’utilisant qu’un câble de référence de lancement, un câble de lancement et un câble de réception accouplés avec un adaptateur d’accouplement, voire même trois câbles de référence. Les normes de l’industrie, en fait, incluent les trois méthodes de définition d’une référence de « perte de 0 dB ». Les méthodes à deux ou trois câbles de référence sont acceptables pour des tests et sont la seule façon dont vous puissiez tester certains connecteurs, mais elles réduiront la mesure de perte de par la quantité de perte entre les câbles de référence lorsque vous définissez votre référence de « perte de 0 dB ». En outre, si l’un des câbles de référence est mauvais, définir la référence avec les câbles ne révèle pas ce problème. Ensuite, vous pouvez commencer à tester avec de mauvais câbles de lancement en effectuant mal toutes vos mesures de perte. Cela signifie qu’il est très important d’inspecter et de tester les câbles de référence afin de s’assurer qu’ils sont en bon état.

Conditionnement modal pour les fibres multimodes

La plupart des normes pour les tests de fibre optique multimode comprend un certain conditionnement modal pour assurer des résultats reproductibles. La méthode habituelle consiste à utiliser une source dont la sortie réponde à un critère standard, couplée à un câble de lancement de référence, sur lequel un enroulage sur mandrin est utilisé pour éliminer les modes d’ordre supérieur. Les différentes normes peuvent avoir différentes méthodes, mais celle qui est utilisée dans la norme TIA 568 est la plus commune. Plus d’informations sur les effets modaux sur les mesures de la fibre multimode et l’enroulage sur mandrin se trouvent sur le site de la FOA.

Quelle perte devriez-vous obtenir lors des tests de câbles ?

Avant les tests, de préférence au cours de la phase de conception, vous devriez calculer un budget de perte pour l’installation de câbles à tester pour comprendre les résultats de mesure attendus. En plus de vous fournir des valeurs de perte de référence en comparaison desquelles vous allez tester, celui-ci confirme que l’équipement de transmission de réseau fonctionnera correctement sur ce câble. Bien qu’il soit difficile de généraliser, voici quelques lignes directrices :

- Pour chaque connecteur, considérer 0,3-0,5 dB de perte pour les connecteurs adhésifs/polissage, 0,75 pour les connecteurs prépoli/épissure (0,75 max selon TIA-568)

- Pour chaque épissure, considérer 0,2 dB (0,3 max selon TIA-568)

- Pour la fibre multimode, la perte est d’environ 3 dB par km pour des sources de 850 nm, 1 dB par km pour 1300 nm. Cela se traduit à peu près par une perte de 0,1 dB par 100 pieds à 850 nm, 0,1 dB par 300 pieds à 1300 nm.

- Pour la fibre monomode, la perte est d’environ 0,5 dB par km pour des sources de 1300 nm, 0,4 dB par km à 1550 nm. Cela se traduit à peu près par une perte de 0,1 dB par 600 pieds à 1300 nm, 0,1 dB par 750 pieds à 1300 nm.

Donc, pour la perte d’une installation de câble, calculez la perte approximative comme suit :

(0,5 dB X # connecteurs) + (0,2 dB x # épissures) + perte de la fibre sur la longueur totale de câble

Conseils de résolution des problèmes

La plupart des problèmes de haute perte de câbles est causée par des connecteurs sales ou mauvais, des épissures à perte élevée ou de la perte liée au stress causé lors de l’installation. Les connecteurs peuvent être inspectés avec un microscope pour la saleté, les fissures, les rayures ou d’autres dommages. Les localisateurs visuels de défauts peuvent vérifier la continuité, la qualité des connexions et, si l’enveloppe du câble le permet, des courbures ou coupures à pertes élevées.

Si vous avez une perte élevée dans un câble, inversez-le pour le tester dans le sens inverse en utilisant la méthode à une extrémité si possible. Puisque le test à une extrémité ne teste le connecteur qu’à une seule extrémité, vous pouvez isoler un mauvais connecteur de cette façon : c’est celui qui est à l’extrémité du câble de lancement accouplé au câble de lancement sur le test quand vous mesurez une perte élevée.

Une perte élevée dans le test à deux extrémités doit être isolée par un nouveau test à une extrémité et une inversion du sens de test pour voir si le connecteur d’extrémité est mauvais. Si la perte est la même, vous devez soit tester chaque segment séparément pour isoler le mauvais segment ou, si le câble est assez long, utiliser un réflectomètre optique temporel (OTDR).

Test par OTDR

Les OTDR (réflectomètre optique temporel) sont des instruments de fibres optiques plus complexes qui peuvent prendre un instantané d’une fibre, montrer l’emplacement des épissures, connecteurs, défauts, etc. Les OTDR sont des instruments de test puissants pour les installations de câbles de fibre optique, si l’on comprend comment configurer correctement l’instrument pour le test et interpréter les résultats. Lorsqu’il est utilisé par un opérateur compétent, l’OTDR peut localiser les défauts, mesurer la longueur du câble et vérifier la perte d’épissure. Dans certaines limites, on peut également mesurer la perte d’un réseau de câbles. Le seul paramètre de fibre optique qu’il ne mesure pas est la puissance optique à l’émetteur ou au récepteur. Il existe un grand nombre d’informations dans le tracé de l’OTDR, comme le montré le tracé ci-dessous.

Les OTDR sont presque toujours utilisés sur les câbles de réseaux extérieurs pour vérifier la perte de chaque épissure et trouver des points de stress causés par une installation. Ils sont aussi largement utilisés comme outils de dépannage en réseau extérieur, car ils peuvent identifier les problèmes tels que la perte causée par le stress exercé sur un câble lors de l’installation. La plupart des ODTR n’ont pas la résolution de distance pour une utilisation sur les câbles plus courts, typiques des réseaux locaux. Les OTDR sont disponibles dans des versions adaptées aux systèmes de fibre optique standardisés, monomode ou multimode, aux longueurs d’onde appropriées. Pour utiliser un OTDR correctement, il est nécessaire de comprendre comment cela fonctionne, comment régler l’appareil correctement et comment analyser des tracés. Les OTDR offrent une option « auto-test », mais utiliser cette option sans comprendre l’OTDR et vérifier manuellement son travail conduit souvent à des problèmes.

Comment l’OTDR fonctionne

Contrairement aux sources et mesureurs de puissance qui mesurent la perte de l’installation de câbles à fibre optique directement, l’OTDR travaille indirectement. La source et le mesureur répliquent l’émetteur et le récepteur d’une liaison de transmission à fibre optique, de sorte que la mesure est bien corrélée avec la perte réelle du système.

L’OTDR, cependant, utilise la lumière rétrodiffusée de la fibre pour en déduire la perte. L’OTDR fonctionne comme un RADAR : il envoie une impulsion de lumière laser de grande puissance dans la fibre et recherche des signaux du retour de la lumière rétrodiffusée dans la fibre elle-même ou de la lumière réfléchie par les connecteurs ou joints d’épissure. La quantité de lumière rétrodiffusée est très faible, de sorte que l’OTDR envoie de nombreuses impulsions et fait une moyenne des résultats.

A tout moment, la lumière que l’OTDR voit est la lumière diffusée par l’impulsion traversant une région de la fibre. Seule une petite quantité de lumière est diffuée vers l’arrière en direction de l’OTDR, mais avec des impulsions de test plus larges, des récepteurs sensibles et un moyennage du signal, il est possible de faire des mesures sur des distances relativement longues. Étant donné qu’il est possible de calibrer la vitesse de l’impulsion lors de son passage dans la fibre, l’OTDR peut mesurer le temps, calculer la position de l’impulsion dans la fibre et effectuer une corrélation de ce qu’il voit dans la lumière rétrodiffusée avec un emplacement réel dans la fibre. Ainsi, on peut créer un instantané de la fibre, un affichage à un point quelconque de la fibre.

Etant donné que l’impulsion s’atténue dans la fibre au fur et à mesure de son passage et qu’elle subit des pertes aux connecteurs et épissures, la quantité d’énergie dans l’impulsion de test diminue à mesure qu’elle passe le long de la fibre dans le réseau de câbles en cours de test. Ainsi, la partie de la lumière rétrodiffusée sera réduite en conséquence, générant par la-même une image de la perte réelle se produisant dans la fibre. Certains calculs sont nécessaires pour convertir ces informations en un affichage, étant donné que le processus se produit deux fois, une fois à la sorties de l’OTDR et une autre fois sur le trajet de retour à la diffusion de l’impulsion de test.

Il y a beaucoup d’informations dans un affichage OTDR. La pente du tracé de la fibre montre le coefficient d’atténuation (ou affaiblissement) de la fibre (perte par longueur) et est calibrée en dB/km par l’OTDR. La baisse du tracé de la fibre à un connecteur ou épissure permet de mesurer la perte en dB. Le pic provoqué par la réflexion d’un connecteur ou d’une épissure mécanique peut également être mesuré. Alors que certains utilisateurs de mesurent la perte d’un réseau de câbles à fibre optique de bout-en-bout avec un OTDR, cela nécessite un câble de réception sur l’autre extrémité du câble à tester pour tester des connecteurs sur les deux extrémités et cela ne mesure pas de la même façon qu’une source de lumière et un mesureur de puissance (ou l’émetteur et le récepteur du système) de sorte que le résultat pourrait ne pas être corrélé avec la perte du système.

Notez la grande impulsion initiale sur le tracé de l’OTDR ci-dessus. Elle est causée par l’impulsion de forte puissance du test se reflétant sur le connecteur de l’OTDR et surchargeant le récepteur de l’OTDR. Le rétablissement du récepteur provoque la « zone morte » à proximité de l’OTDR. Pour éviter les problèmes causés par la zone morte, il est nécessaire de toujours utiliser un câble de test d’une longueur suffisante lors des tests des câbles.

Les connecteurs et épissures sont appelés « événements » dans le jargon OTDR. Les deux devraient montrer une perte, mais les connecteurs et épissures mécaniques montreront également un pic de réflexion afin que vous puissiez les distinguer des épissures par fusion. En outre, la hauteur de ce pic indique le montant de la réflexion à l’événement, sauf si elle est si grande qu’elle sature le récepteur OTDR. Le pic aura un sommet plat et une queue à l’autre bout, indiquant que le récepteur a été surchargé. La largeur du pic indique la résolution en distance de l’OTDR, ou à quelle distance il peut détecter des événements.

L’OTDR peut également détecter les problèmes dans le câble causés lors de l’installation. Si une fibre est cassée, il apparaîtra que la fibre est beaucoup plus courte que le câble ou une épissure de perte élevée au mauvais endroit. Si un stress excessif est exercé sur le câble en raison d’une torsion ou d’un rayon de courbure trop serré, cela ressemble à une épissure au mauvais endroit. Rien n’aide autant le dépannage avec un OTDR que d’avoir de la bonne documentation, de sorte qu’on peut savoir ce que l’OTDR devrait montrer tout au long de la fibre.

Prendre des mesures avec l’OTDR

Tous les OTDR affichent le tracé sur un écran et offrent deux marqueurs ou plus à placer sur l’écran pour mesurer la perte et la distance. Ceci peut être utilisé pour la mesure de la perte d’une longueur de fibre, où l’OTDR calcule le coefficient d’atténuation de la fibre, ou la perte d’un connecteur ou d’une épissure.

Coefficient d’atténuation de la fibre

Pour mesurer la longueur et l’atténuation de la fibre, on place les marqueurs à chaque extrémité de la section de la fibre qu’on veut mesurer. L’OTDR va calculer la différence de distance entre les deux marqueurs et donner la distance. Il va également lire la différence entre les niveaux de puissance aux deux points où les marqueurs se trouvent sur le tracé et calculer la perte, ou la différence entre les deux niveaux de puissance en dB. Enfin, il va calculer le coefficient d’atténuation de la fibre en divisant la perte par la distance et présenter le résultat en dB/km, les unités normales pour l’atténuation. Si le segment de fibre est bruyant ou n’a pas l’air d’être droit, l’OTDR peut faire la moyenne des mesure avec une méthode appelée analyse des moindres carrés (en anglais, « LSA »).

Perte d’épissure ou de connecteur

L’OTDR mesure la distance à l’événement et la perte à un événement – un connecteur ou une épissure – entre les deux marqueurs. Afin de mesurer la perte d’épissure, déplacez les deux marqueurs à proximité de l’épissure à mesurer, en les plaçant chacun à environ la même distance du centre de l’épissure. L’OTDR calcule la perte en dB entre les deux marqueurs, vous donnant une lecture de la perte en dB.

Les mesures de perte de connecteur ou d’épissure avec une certaine réflectance seront très similaires, sauf que vous verrez un pic au niveau du connecteur, causé par la rétro-réflexion du connecteur. L’OTDR peut également utiliser une méthode des moindres carrés pour réduire les effets de bruit et supprimer l’erreur causée par la perte de la fibre entre les deux marqueurs.

Réflectance

Pour mesurer la réflectance, l’OTDR mesure la quantité de lumière qui est renvoyée à la fois par la rétrodiffusion dans la fibre et réfléchie par un connecteur ou une épissure. Le calcul de réflectance est un processus complexe qui fait intervenir le bruit de fond de l’OTDR, le niveau de rétrodiffusion et de puissance dans le pic réfléchi. Comme toutes les mesures de rétrodiffusion, il y a une incertitude de mesure assez grande, mais l’OTDR a l’avantage de montrer où se trouvent les événements réfléchissants afin qu’ils puissent être corrigées si nécessaire.

La comparaison des tracés

La comparaison de deux tracés dans la même fenêtre est utile pour confirmer la collecte de données et faire une analyse comparative de différentes méthodes de test sur la même fibre. Des comparaisons sont également utilisées pour comparer des tracés de fibres pendant le dépannage ou la restauration avec des tracés pris juste après l’installation pour voir ce qui a changé. Tous les OTDR offrent cette fonctionnalité, vous pouvez copier un tracé et le coller sur un autre pour les comparer.

L’incertitude de mesure de l’OTDR

La plus grande source d’incertitude de mesure qui se produit lors du test avec un OTDR est une fonction du coefficient de rétrodiffusion des fibres testées, la quantité de lumière de l’impulsion de test sortante qui est rétrodiffusée vers l’OTDR. La lumière rétrodiffusée utilisée pour la mesure n’est pas une constante, mais une fonction de l’atténuation de la fibre et du diamètre du cœur de la fibre.

Si vous regardez deux fibres différentes épissées ou connectées ensemble dans un OTDR, la différence de rétrodiffusion de chaque fibre est une source importante d’erreur. Si les deux fibres sont identiques, comme dans le cas de la réparation d’une fibre cassée par épissage, la rétrodiffusion sera la même sur les deux côtés de l’articulation, de sorte que l’OTDR mesurera la perte réelle de l’épissure. Cependant, si les fibres sont différentes, les coefficients de rétrodiffusion inégaux provoqueront qu’un pourcentage différent de la lumière sera renvoyé à l’OTDR.

Si la première fibre a plus de diffusion (ou dispersion, qui s’affiche comme un affaiblissement) que celle qui se trouve après la connexion, le pourcentage de lumière de l’impulsion de test de l’OTDR va baisser, de sorte que la perte mesurée sur l’OTDR comprendra la perte réelle plus une erreur de perte provoquée par le niveau de rétrodiffusion plus faible, ce qui rend la perte affichée supérieure à ce qu’elle est en réalité. En regardant dans l’autre direction, à partir d’une fibre de faible affaiblissement vers une fibre de haut affaiblissement, on trouvera que la rétrodiffusion augmente, ce qui rend la mesure de perte inférieure à ce qu’elle est en réalité. En effet, si la variation de la rétrodiffusion est plus grande que la perte de l’épissure, un gain apparaîtra, ce qui est une grande confusion pour les nouveaux utilisateurs d’OTDR.

Bien que cette source d’erreur soit toujours présente, elle peut être pratiquement éliminée en effectuant des lectures dans les deux sens et en faisant la moyenne des mesures ; de sorte que bien des OTDR ont cette méthode programmée dans leurs routines de mesure. C’est la seule façon de tester la perte sur des épissures « in-line » et d’obtenir des résultats précis.

Les « fantômes » de l’OTDR

Si vous testez des câbles courts avec des connecteurs très réfléchissants, vous rencontrerez probablement des fantômes. Ceux-ci sont provoqués par la lumière réfléchie par le connecteur de fond qui est réfléchie vers l’avant et vers l’arrière dans la fibre jusqu’à ce qu’elle soit atténuée au niveau du bruit. Les fantômes sont très troublants, car ils semblent être des événements réels, réfléchissants comme des connecteurs, mais aucune perte ne sera affichée. La meilleure façon de déterminer si une réflexion est réelle ou s’il s’agit d’un fantôme est de la comparer à la documentation de l’installation de câbles. Vous pouvez éliminer les fantômes en réduisant les reflets, par exemple en utilisant un fluide d’adaptation d’indice sur l’extrémité du câble de lancement.

Les limitations de l’OTDR

La résolution de distance limitée de l’OTDR le rend très difficile à utiliser dans des réseaux locaux ou dans des environnements de bâtiments où les câbles ne mesurent généralement pas plus de quelques centaines de mètres de long. La plupart des OTDR ont beaucoup de difficulté à résoudre les évènements typiques d’un câble court d’une installation de réseau local ; ils sont susceptibles de montrer des « fantômes » issus des réflexions aux connecteurs, confondant ainsi l’utilisateur de l’OTDR. Sur de très longs câbles, l’OTDR montrera une augmentation du bruit loin de l’instrument. En utilisant des impulsions de test plus larges et plus de moyennage du signal, on augmentera la capacité de l’OTDR sur la distance.

Utiliser l’OTDR correctement

Lorsque vous utilisez un OTDR, il y a quelques précautions à prendre qui rendront vos tests plus faciles et plus compréhensibles. Utilisez toujours un long câble de lancement, qui permet à l’OTDR de se stabiliser après l’impulsion initiale et fournit un câble de référence pour tester le premier connecteur sur le câble. Si tester le connecteur final sur le câble est souhaité, un câble de réception à l’autre bout de l’installation de câbles est nécessaire.

L’opérateur OTDR doit soigneusement mettre en place l’instrument pour chaque câble. Encore une fois, une bonne documentation aidera au réglage des paramètres de test. Commencez toujours par le paramétrage de l’OTDR pour la plus courte largeur d’impulsion pour une meilleure résolution et une gamme d’au moins deux fois la longueur du câble que vous testez. Faites un tracé initial et voyez comment vous devez modifier les paramètres de test pour obtenir de meilleurs résultats. Certains utilisateurs sont tentés d’utiliser la fonction d’auto-test de l’OTDR. Des novices utilisant l’auto-test causent plus de problèmes que toute autre difficulté d’utilisation de l’OTDR. N’utilisez jamais l’auto-test avant qu’un technicien compétent ait paramétré correctement l’OTDR et vérifié que l’auto-test donne des résultats acceptables.

Autres tests

Les fabricants de composants de fibres optiques font de nombreux tests pour qualifier la conception de leurs composants, vérifier les procédures de fabrication et tester les produits avant leur expédition aux clients. Sur les fibres, on teste : les dimensions (taille du cœur et de la gaine, ovalité et concentricité), la performance (coefficient d’atténuation, bande passante ou dispersion), les caractéristiques physiques (force, flexibilité, etc.) et la capacité à résister aux conditions environnementales (température, humidité et bien d’autres encore, y compris sur de longues périodes de temps). Pour les câbles s’ajoutent des tests environnementaux encore plus stricts.

Les connecteurs et épissures sont testés en grandes séries pour déterminer les pertes moyennes attendues dans des installations normales. Le pendant de ces tests sont, pour les câbles, les tests d’environnement, mais des tests pour des applications spéciales peuvent être ajoutés, tels que des tests de résistance aux vibrations pour une utilisation sur les véhicules, navires et aéronefs. Les émetteurs-récepteurs, WDM, amplificateurs à fibre et autres composants de fibre optique subissent des tests à la fois liés à la performance des fibres et à la performance électrique. La plupart de ces tests ont été normalisés afin de permettre une comparaison équitable entre les produits de différents fabricants.

Il existe d’autres tests sur le terrain pour les installations de câbles qui sont de plus en plus fréquents sur les longs câbles monomodes : la dispersion modale de polarisation (DMP) et la dispersion chromatique (DC). Ceux-ci deviennent importants pour de très longues distances à des débits très élevés. Ils sont hautement spécialisés et nécessitent une instrumentation complexe, qui dépasse le cadre de ce livre.

Questions de révision

Vrai/Faux

Indiquez si l’affirmation est vraie ou fausse.

____ 1. Les câbles testés avec un OTDR ne requièrent pas d’être testés pour la perte d’insertion avec une source et un mesureur ou un OLTS.

____ 2. Les connecteurs à chaque bout de l’installation de câbles ne devraient pas être pris en compte dans le calcul de la perte de l’installation de câbles.

____ 3. L’ OTDR ne devrait jamais être utilisé sans un « câble de lancement », également appelé « suppresseur de pulsation ».

Choix multiple

Identifiez l’option qui complète le mieux l’affirmation ou répond à la question.

____ 4. La perte d’une installation de câble devrait être estimée durant la phase de __________.

A.	Conception
B.	Installation
C.	Test
D.	Recherche et solution des problèmes (« troubleshooting »)

____ 5. La méthode standard pour tester des câbles multimode installés est décrite dans __________.

A.	FOTP-34
B.	ISO 11801
C.	FOTP-57
D.	OFSTP-14

____ 6. Quel(s) instrument(s) de test est/sont utilisé(s) pour tester la perte d’insertion ?

A.	OLTS (équipement de test de perte optique) ou LSPM (source de lumière et mesur﷽﷽﷽﷽﷽urce lumineuse et mesureur de puissancel'mesureur de puissance)
B.	VFL
C.	OTDR (réflectomètre optique temporel)

____ 7. Les câbles de fibre optique multimode en verre à gradient d’indice sont testés avec des sources __________ à des longueurs d’onde de __________ et __________.

A.	LED, 650, 850 nm
B.	LED, 850, 1300 nm
C.	Laser, 980, 1400 nm
D.	Laser, 1310, 1550 nm

____ 8. Quel type de sources est utilisé pour tester la fibre monomode ?

A.	LED
B.	VCSEL
C.	Laser

____ 9. Combien de méthodes sont incluses dans les normes pour régler la référence « 0 dB » pour tester la perte ?

A.	Une
B.	Deux
C.	Trois
D.	Quatre

____ 10. Quelle méthode de référence est prescrite par la norme TIA 568 ?

A.	La référence à un câble
B.	La référence à deux câbles
C.	La référence à trois câbles
D.	N’importe quelle méthode, pourvu qu’elle soit documentée

____ 11. Les câbles de référence doivent coïncider avec le/la __________ du câble testé.

A.	Taille et type de la fibre
B.	Taille de la fibre et type de connecteur
C.	Type de connecteur
D.	La taille de la fibre et la spécification de perte

____ 12. La perte totale de la fibre dans l’installation de câble se calcule en multipliant le coefficient d’atténuation de la fibre par le/la __________.

A.	Longueur
B.	Nombre de liaisons
C.	Nombre de connecteurs
D.	Nombre d’épissures

____ 13. Le principe de fonctionnement de l’OTDR est similaire à __________.

A.	Un mesureur de puissance et des sources
B.	Un radar
C.	Des miroirs
D.	Des lentilles

____ 14. Les OTDR sont utilisés dans les câbles de réseaux extérieurs pour __________.

A.	Vérifier la perte d’épissure
B.	Mesurer la longueur
C.	Trouver des défauts
D.	Tout ce qui précède

____ 15. Dans les applications de réseaux locaux, l’utilité des OTDR est limitée par leur __________.

A.	Puissance de sortie
B.	Capacité de distance
C.	Résolution de distance
D.	Logiciel

Etudes complémentaires et projets

Le test est l’un des sujets les plus étendus de la fibre optique. Le Guide de référence en ligne de la FOA a de nombreuses pages d’informations sur les tests. Nous vous recommandons de les lire toutes, en commençant par celles-ci :

· « Five Different Ways to Test Fiber Optic Cables According to International Standards » (Cinq manières différentes de tester les câbles de fibre optique selon les normes internationales)

· « Differences in OTDR and Insertion Loss Measurements » (Les différences dans les mesures d’OTDR et de perte d’insertion)

· Toutes les pages de la section « Testing & Troubleshooting Fiber Optic Systems » (Tester et résoudre les problémes des systèmes de fibre optique)

Exercices de laboratoire

Mesurer la puissance optique avec un mesureur de puissance optique de fibre. Changer la longueur d’onde d’étalonnage à une autre longueur d’onde pour voir la différence dans le calibrage.

Utilisez une source de lumière et un mesureur de puissance pour mesurer la perte d’un câble de fibre optique. Testez-le en utilisant chacune des méthodes pour définir une référence de « 0 dB » et voyez de quelle manière les pertes changent. Déterminez les effets des enroulements de mandrin sur le câble de lancement en testant une installation de câbles avec une source de lumière et un mesureur de puissance à l’aide d’un simple câble de référence de lancement, puis en utilisant différents enroulements de mandrin.

Utilisez un OTDR pour apprendre comment le paramétrer et analyser les tracés. Mesurez l’affaiblissement (ou atténuation) de la fibre, la perte d’une épissure ou d’un connecteur et la réflectance. Voyez comment la mesure change lorsque l’on mesure la perte avec les méthodes de deux points et LSA. Testez la même installation de câbles avec une source de lumière et un mesureur de puissance et avec un OTDR en utilisant uniquement un câble de lancement puis à la fois un câble de lancement et un câble de réception. En quoi la perte mesurée diffère-t-elle selon la méthode ?

Table des matières

The Fiber Optic Association, Inc.

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