Différents types de fibre duplex monomode et multimode

Les câbles à fibres optiques sont le support de choix dans les infrastructures de télécommunications, permettant la transmission du trafic voix, vidéo et données à haut débit dans les réseaux des entreprises et des fournisseurs de services. Selon le type d'application et la portée à atteindre, différents types de fibre peuvent être envisagés et déployés, tels que la fibre duplex monomode et le câble à fibre optique duplex multimode.

Les fibres se présentent sous plusieurs configurations différentes, chacune parfaitement adaptée à une utilisation ou une application différente. Les premières conceptions de fibre qui sont encore utilisées aujourd'hui incluent la fibre monomode et multimode. Depuis que Bell Laboratories a inventé le concept de fibres spécifiques à une application au milieu des années 1990, des conceptions de fibres pour des applications de réseau spécifiques ont été introduites. Ces nouvelles conceptions de fibre - utilisées principalement pour la transmission des signaux de communication - comprennent la fibre à dispersion non nulle (NZDF), la fibre à pic d'eau nul (ZWPF), la fibre multimode optimisée pour le laser 10 Gbit/s (câble à fibre optique OM3) et les fibres conçues spécifiquement pour les applications sous-marines. Les conceptions de fibres spécialisées, telles que les fibres à compensation de dispersion et les fibres dopées à l'erbium, remplissent des fonctions qui complètent les fibres de transmission. Les différences entre les différents types de fibres de transmission entraînent des variations dans la gamme et le nombre de longueurs d'onde ou de canaux différents sur lesquels la lumière est transmise ou reçue, les distances que ces signaux peuvent parcourir sans être régénérés ou amplifiés, et les vitesses auxquelles ces signaux Peut voyager.

Il existe deux types de câbles à fibre optique : multimode et monomode (MMF et SMF). Les deux sont utilisés dans une large gamme d'applications de télécommunications et de réseaux de données. Ces types de fibres dominent le marché des fibres commerciales depuis les années 1970. La différence distinctive, et la base de la dénomination des fibres, réside dans le nombre de modes autorisés à se propager dans le cœur d'une fibre. Le « mode » est un chemin autorisé pour que la lumière se propage dans une fibre. Une fibre multimode permet de nombreux trajets de propagation de la lumière, tandis qu'une fibre monomode ne permet qu'un seul trajet de la lumière.

Dans la fibre multimode, le temps de propagation de la lumière dans une fibre est différent pour chaque mode entraînant un étalement de l'impulsion en sortie de fibre appelé dispersion intermodale. La différence de délai entre les modes est appelée délai de mode différentiel (DMD). La dispersion intermodale limite la bande passante de la fibre multimode. Ceci est important car la bande passante d'une fibre détermine sa capacité de transport d'informations, c'est-à-dire jusqu'à quel point un système de transmission peut fonctionner à un taux d'erreur binaire spécifié.

La fibre optique guide la lumière lancée dans le cœur de la fibre (Figure 1). La gaine est une couche de matériau qui entoure le noyau. La gaine est conçue pour que la lumière lancée dans le coeur soit contenue dans le coeur. Lorsque la lumière lancée dans le cœur frappe la gaine, la lumière est réfléchie par l'interface cœur-gaine. La condition de réflexion interne totale (lorsque toute la lumière lancée dans le noyau reste dans le noyau) est fonction à la fois de l'angle auquel la lumière frappe l'interface noyau-gaine et de l'indice de réfraction des matériaux. L'indice de réfraction (n) est un nombre sans dimension qui caractérise la vitesse de la lumière dans un milieu spécifique par rapport à la vitesse de la lumière dans le vide. Pour confiner la lumière dans le cœur d'une fibre optique, l'indice de réfraction de la gaine (n1) doit être inférieur à l'indice de réfraction du cœur (n2).

Les fibres sont classées en partie selon leurs dimensions de cœur et de gaine. La fibre duplex monomode a un diamètre de noyau beaucoup plus petit que le câble à fibre optique duplex multimode. Cependant, le diamètre de champ de mode (MFD) plutôt que le diamètre du cœur est utilisé dans les spécifications de fibre monomode. Le MFD décrit la distribution de la puissance optique dans la fibre en fournissant un diamètre "équivalent", parfois appelé taille de spot. Le MFD est toujours plus grand que le diamètre du noyau avec des valeurs nominales comprises entre 8 et 10 microns, tandis que les diamètres du noyau de la fibre monomode sont d'environ 8 microns ou moins. Contrairement à la fibre monomode, la fibre multimode est généralement désignée par ses diamètres de cœur et de gaine. Par exemple, une fibre avec un cœur de 62,5 microns et un diamètre de gaine de 125 microns est appelée fibre 62,5/125 microns. Les offres de produits multimodes populaires ont des diamètres de cœur de 50 microns ou 62,5 microns avec un diamètre de gaine de 125 microns. Les fibres monomodes ont également des diamètres de gaine de 125 microns.

Une fibre monomode, ayant un seul mode de propagation et donc pas de dispersion intermodale, a une bande passante plus élevée qu'une fibre multimode. Cela permet des débits de données plus élevés sur des distances beaucoup plus longues que celles réalisables avec la fibre multimode. Par conséquent, les applications de télécommunications longue distance n'utilisent que la fibre monomode, et celle-ci est déployée dans presque toutes les configurations métropolitaines et régionales.

Opérateurs interurbains, cloches locales et gouvernementles agences transmettent le trafic sur une fibre monomode posée sous les rues de la ville, sous les champs de maïs ruraux et accrochée aux poteaux téléphoniques. Bien que la fibre duplex monomode ait une bande passante plus élevée, la fibre multimode prend en charge des débits de données élevés sur de courtes distances. Le plus petit diamètre de cœur de la fibre duplex monomode augmente également la difficulté de coupler une puissance optique suffisante dans la fibre. Des tolérances assouplies sur les exigences de couplage optique offertes par la fibre multimode permettent l'utilisation de tolérances de conditionnement d'émetteur qui sont moins précises, permettant ainsi des émetteurs-récepteurs ou des lasers à moindre coût. En conséquence, le câble à fibre optique duplex multimode a dominé dans les applications LAN à courte distance et sensibles aux coûts.