TEL146 Laboratoire1 E15 - Initiation Fibre Optique Rev3.2-Final

TEL146 Rseaux optiques Ethernet mtropolitains

LABORATOIRE 1 Initiation la fibre optique et aux quipements de tests optiques

Professeur responsable : Christine TREMBLAY

Rdaction : Jean-Philippe SAVOIE, Auxiliaire denseignement, 2008

Rvision 1.0 : C. Tremblay, G. Mantelet, 2011 Rvision 1.1 : A. Mortelette, 2012 Rvision 2.0 : C. Tremblay, 2013

Rvision 3.0 : Martin Leclerc, 2014 Rvision 3.1 : M. Leclerc, 2015

Rvision 3.2 : A. Ali Houfaneh, 2015

Table des matires

TABLE DES MATIRES.................................................................................................................................... 2

1.0 INTRODUCTION .......................................................................................................................................... 3

1.1 PRINCIPAUX OBJECTIFS .......................................................................................................................... 3

1.2 QUIPEMENTS ET COMPOSANTS UTILISS ...................................................................................... 3

1.3 DROULEMENT DE LA SANCE DE LABORATOIRE ....................................................................... 4

2.0 MESURES DE SCURIT LASER ............................................................................................................ 4

2.1 CONSIGNES DE SCURIT ....................................................................................................................... 4

2.2 MANIPULATIONS RISQUE .................................................................................................................... 5

2.3 PRCAUTIONS PRENDRE ..................................................................................................................... 5

2.3.1 Branchement/dbranchement de connecteurs ...................................................................................... 5 2.3.2 Observation de lextrmit dune fibre optique avec un fiberscope ............................................... 5

3.0 CONNECTEUR ET PISSURE .................................................................................................................. 6

3.1 ANATOMIE DE LA FIBRE OPTIQUE ET CONNEXION ...................................................................... 6

3.2 CONNECTEURS FIBRES OPTIQUES ................................................................................................... 8

3.2.1 Types de connecteurs ........................................................................................................................... 8 3.2.2 Extrmit de ferrules ............................................................................................................................ 9 3.2.3 Manchons (Mating Sleeves) ................................................................................................................. 9

3.3 NETTOYAGE DES CONNECTEURS OPTIQUES ................................................................................. 10

3.3.1Nettoyage des connecteurs trs sales .................................................................................................. 10 3.3.2 Nettoyage avant chaque connexion .................................................................................................... 12

3.4 RALISATION DUNE PISSURE .......................................................................................................... 12

DMONSTRATION : RALISATION DUNE PISSURE FUSIONNE ................................................. 16

3.5 CARACTRISATION DUNE PISSURE ............................................................................................... 16

3.5.1 RFLECTOMTRE OPTIQUE (OPTICAL TIME-DOMAIN REFLECTOMETER, OTDR) ........... 16

3.5.1 ANALYSE .................................................................................................................................................. 22

3.5.2 TEST 1 : CARACTRISATION DE LPISSURE AVEC UN OTDR ............................................... 22

3.5.3 TEST DE CONTINUIT AVEC UN PUISSANCEMTRE OPTIQUE ............................................. 23

4.0 ANALYSE DE TRACES OTDR AVEC EXFO TOOLBOX OFFICE .................................................... 24

4.1 RAPPORT DE LABORATOIRE ............................................................................................................... 28

5.0 RFRENCES ............................................................................................................................................. 29

6.0 ANNEXE I CLASSIFICATION DES LASERS ..................................................................................... 30

TEL146 Laboratoire1 E15 v3. C. Tremblay (TS, Gnie lectrique) 3

1.0 Introduction

Dans le monde des tlcommunications, un vaste ventail dquipements ont permis daccomplir une multitude de prouesses technologiques. videmment, au fil des ans, une volution considrable des technologies de transmission sest produite. La transmission par fibre optique sest ainsi impose comme tant la meilleure solution pour transporter une quantit importante de donnes sur de longues distances en raison notamment de la trs grande bande passante et des pertes de transmission trs faibles de la fibre optique. Il existe maintenant une grande varit de fibres optiques, avec pour chacune des caractristiques spciales. Cest aussi le cas pour les quipements de transmission qui sont conus pour des applications trs spcifiques, en termes de capacit, de porte et de performance. Les instruments de tests sont par ailleurs des lments essentiels la caractrisation de la couche physique des rseaux optiques. Une introduction au monde des communications optiques sera donc faite dans le cadre de cette sance de laboratoire.

1.1 Principaux objectifs

Les objectifs gnraux de cette sance sont les suivants :

1. acqurir les connaissances pratiques de base sur la fibre optique; 2. se familiariser avec les quipements de tests optiques de base.

Les objectifs spcifiques sont les suivants :

3. dvelopper les habilets de base pour la manipulation des fibres optiques; 4. apprendre raliser une pissure (fusionner de deux fibres optiques); 5. apprendre le principe de fonctionnement de deux instruments de tests optiques :

puissancemtre power meter ; rflectomtre optique Optical Time-Domain Reflectometer , OTDR;

6. caractriser une fibre optique (pertes, attnuation) au moyen dun OTDR et dun puissancemtre.

1.2 quipements et composants utiliss

1. Fusionneuse et cliveuse Ericsson FSU995PM et FK11 2. Fusionneuse Corning OptiSpliceTM 3. Fiberscope EXFO FOMS400X 4. Cliveuse Corning FBC-006 5. Puissancemtre optique EXFO FPM-300 6. FTB7300D OTDR dans une plateforme EXFO FTB-400 7. Trousse dinspection de connecteurs et de dgainage de fibre optique 8. Cble optique connectoris SC/UPC 9. Tubes protecteurs dpissure thermortractables


1.3 Droulement de la sance de laboratoire

Avant de commencer la sance de laboratoire, il est ncessaire davoir lu les mesures de scurit laser et que vous retrouvez la section 2. La sance de laboratoire est divise en 4 parties : La partie 1 se veut une sance dintroduction la connexion de fibres optiques entre

elles. Expos sur les connecteurs, manchons et dmonstration de fusion. La partie 2 est consacre la prsentation et les rglages dun OTDR. La partie 3 consiste analyser diverses traces acquises avec un OTDR

La partie 4 consiste raliser une pissure et de la valider laide dun OTDR.

2.0 Mesures de scurit laser

Figure 1: tiquette source Laser

La Figure 1 ci-dessus reprsente une tiquette danger qui se trouve sur tout quipement comportant un laser. Elle est gnralement accompagne de la classe du laser en question (voir Annexe I pour les diffrentes classes de lasers).

2.1 Consignes de scurit Les longueurs dondes utilises en communications par fibre optique, 850nm,

1310nm, 1550nm, sont dans linfrarouge (IR) proche et invisible lil nu. Il est impossible de vrifier lil si une fibre optique est allume .

Assurez-vous de connatre la classe des lasers que vous utilisez afin de prendre les mesures prventives ncessaires votre scurit.

Toujours protger (recouvrir) de faon adquate lembout dun connecteur optique non utilis.

Sassurer deffectuer le branchement de tous les connecteurs optiques avant dalimenter une carte ou une source laser.


Toujours manipuler une fibre optique en gardant lesprit quelle peut tre allume (i.e. quun signal optique sy propage).

Ne jamais pointer lextrmit dune fibre optique en direction des yeux et de la peau. Toujours porter des quipements de protection personnels, lorsque requis. Rapporter immdiatement votre superviseur toute situation potentiellement

dangereuse et toute blessure aux yeux et la peau.

2.2 Manipulations risque Un systme de transmission (ou station de test) en opration ne prsente aucun risque en utilisation normale (c.--d. avec tous les connecteurs branchs). Trois situations peuvent gnrer un risque pour les yeux :

1. lors des oprations de branchement ou dbranchement des connecteurs sur la carte ou devant la station;

2. lors de lobservation de lextrmit dune fibre optique avec un fiberscope ; 3. lors doprations dentretien, de vrification ou de rparation des quipements.

2.3 Prcautions prendre

2.3.1 Branchement/dbranchement de connecteurs 1. effectuer les oprations de branchement / dbranchement aprs avoir coup

lalimentation de la source laser; 2. toujours effectuer les branchements / dbranchements hauteur de la taille en

position debout; 3. rapporter au responsable du laboratoire tout bris dquipement ou exposition au

rayonnement; 4. ne jamais laisser dquipements ou des composants en opration sans surveillance; 5. ne jamais approcher un connecteur ou lextrmit dune fibre moins de 50 cm de

lil (distance minimum suggre qui couvre la totalit des applications); 6. ne jamais laisser une personne non autorise utiliser de lquipement risque.

2.3.2 Observation de lextrmit dune fibre optique avec un fiberscope 1. ne jamais observer directement lil nu lextrmit dune fibre optique sans stre

assur que la source laser soit teinte; 2. ne jamais regarder directement dans un fiberscope pour observer lextrmit

dune fibre optique allume ; 3. lobservation dune fibre optique allume doit tre effectue avec une camra

relie un fiberscope ou directement au moyen dun video fiberscope .


3.0 Connecteur et pissure

3.1 Anatomie de la fibre optique et connexion

La Figure 2 illustre la structure dune fibre optique. Il existe 2 grandes catgories de fibres optiques, soit les fibres optiques monomodes et les fibres optiques multimodes.

Figure 2: Structure d'une fibre optique [1]

Chaque type de fibre optique possde un profil dindice de rfraction spcifique dont dpendent notamment ses caractristiques de dispersion, tel quillustr la Figure 3. La courbe dattnuation typique dune fibre optique est illustre la Figure 4. La fentre principale de transmission pour les applications WDM est la bande C (conventionnelle) situe entre les longueurs donde de 1530 et 1565 nm. Le coefficient dattnuation dune fibre monomode utilise dans la bande C est denviron 0.2 dB/km. Les autres plages de transmission sont les suivantes :

bande O (original, 1260 1360 nm),

bande E (extended, 1360 1460 nm),

bande S (short, 1460 1530 nm),

bande C (conventionnelle, 1530 1565 nm)

bande L (long, 1565 1625),

bande U (ultra long, 1625 1675 nm).


Figure 3: Diffrents types de fibre optique [1]

Figure 4: volution de la courbe d'attnuation de la fibre optique depuis son invention [1, Fig. 3.2]

Attenuation peak in early fibers

P(x) = P0e-ax

= (10/x) log P0/P(x)


3.2 Connecteurs fibres optiques

3.2.1 Types de connecteurs Tel que prsent au Tableau 1, il existe diffrents types de connecteurs fibres optiques, avec pour chacun des caractristiques (et applications) spcifiques : pertes dinsertion (Insertion Loss, IL), caractristiques en termes de rptabilit de connexion (dune mesure lautre), etc.

Connecteurs IL Repeatability Type de fibre Applications

FC

0.50-1.00 dB 0.20 dB SM, MM Datacom, Telecommunications

FDDI

0.20-0.70 dB 0.20 dB SM, MM Fiber Optic Network

LC

0.15 dB (SM) 0.10 dB (MM) 0.2 dB SM, MM

High Density Interconnection

MT Array

0.30-1.00 dB 0.25 dB SM, MM High Density Interconnection

SC

0.20-0.45 dB 0.10 dB SM, MM Datacom

SC Duplex

0.20-0.45 dB 0.10 dB SM, MM Datacom

ST

Typ. 0.40 dB (SM)

Typ. 0.50 dB (MM)

Typ. 0.40 dB (SM)

Typ. 0.20 dB (MM)

SM, MM Inter-/Intra-Building, Security, Navy

Tableau 1: Types de connecteurs (images tires de [3])


3.2.2 Extrmit de frules Les connecteurs ont aussi des spcifications particulires concernant lembout de la frule, tel que prsent au Tableau 2. Ainsi, un connecteur PC sera muni dune frule termine angle droit, alors quune frule APC est termine par un certain angle (typ. 8-9 degrs), ce qui permet de rduire les pertes par rflexion du connecteur.

Tableau 2: Types de finition de connecteurs (tir de [4])

Notez que les frules termines angle droit (Flat, PC, UPC) ont gnralement un botier de connecteur de couleur bleue. Les frules termines angle (APC, AFC) ont un botier de connecteur de couleur verte.

3.2.3 Manchons (Mating Sleeves) Pour raliser une connexion entre les connecteurs, il faut les insrer dans un manchon (Mating Sleeve). Pour la connexion de fibres monomodes, les manchons doivent obligatoirement tre en Zirconia, matriau trs dur qui assure le positionnement et la rptabilit mcanique des curs de fibres.

www.Newport.com


www.Thorlabs.com

Figure 5 : Manchons de zirconia et adaptateurs

3.3 Nettoyage des connecteurs optiques

3.3.1 Nettoyage des connecteurs trs sales

Toutes les manipulations de connexion doivent TOUJOURS tre effectues avec le plus grand soin afin dviter dgratigner ou dendommager les extrmits polies des connecteurs optiques, ce qui pourrait avoir pour effet daffecter srieusement la transmission du signal, voire la rendre impossible. Linspection et le nettoyage des connecteurs sont une TAPE OBLIGATOIRE ESSENTIELLE. Avant de procder quelque exprience ou manipulation que ce soit avec des cbles fibre optique, il est important de TOUJOURS procder linspection et au nettoyage des connecteurs.


Figure 6(a): Connecteur gratign [2]

Figure 6(b) Connecteur abm [2]

Les tapes dinspection et de nettoyage sont les suivantes :

1. Vrifier ltat du connecteur laide du fiberscope et effectuer un nettoyage sil est

sale. 2. Replier le tissu de nettoyage en deux pour obtenir une plus grande paisseur. 3. Imbiber une partie du tissu avec de lalcool. 4. Manipuler le tissu le moins possible de faon rduire la contamination. 5. Nettoyer les cts du connecteur (la frule) en linsrant dans le tampon imbib et en

le faisant tourner plusieurs reprises afin denlever les possibles contaminants. 6. Frotter ensuite par des mouvements circulaires lembout de la frule sur une partie du

tampon encore imbib dalcool qui na pas t utilis. Pour ce faire, utiliser lindex de lautre main en guise de support de lautre ct du tampon, tel quillustr la Figure 7.

7. Frotter dlicatement ensuite la frule sur le tissu sec par un mouvement en ligne droite afin denlever tout surplus dalcool sur lembout.

8. Observer lembout du connecteur avec le fiberscope afin de vrifier ltat du connecteur. Sil est encore sale, refaire toutes les tapes prcdentes de nettoyage.

Figure 7 : Nettoyage du connecteur d'une fibre optique [2]


3.3.2 Nettoyage avant chaque connexion Les frules de connecteurs protges par leur capuchon se salissent peu. Le nettoyage sec avec un ruban faible peluchage est suffisant. Ce nettoyage doit tre fait immdiatement avant chaque connexion.

Figure 8 : Nettoyage du connecteur d'une fibre optique [8]

3.4 Ralisation dune pissure Une pissure ( splice ) est une jonction permanente entre deux sections de fibre optique, entrainant le minimum de perte possible pour le signal transmis. Pour ce faire, une fusion du verre est produite pour joindre les deux bouts de fibre optique. Lobjectif est videmment de crer un joint qui est robuste sur le plan mcanique avec la perte optique la plus faible possible. Un schma gnral montrant les principaux lments dune fusionneuse est illustr la Figure 9.

Figure 9: Schma gnral montrant les lments d'une fusionneuse (tir du livre [5])

Les principales tapes pour raliser une pissure laide dune fusionneuse sont prsentes la Figure 10.


La premire tape ( stripping ), appele dgainage, peut tre ralise par une approche mcanique laide dune pince dnuder, ou par une attaque chimique avec un produit solvant. Le revtement dacrylique 250-m ou dacrylique-PVC 909m de la fibre optique doit tre enlev sur la distance prescrite par la dimension des supports de la fusionneuse et de la cliveuse. La seconde tape est le clivage ( cleaving ) qui consiste cliver angle droit lextrmit de la fibre optique avec une cliveuse. Cette tape est cruciale; la qualit de la fusion dpend de la qualit du clivage (et de langle droit rsultant). La Figure 11 montre un exemple de cliveuse (Ericsson). Ensuite, il faut nettoyer avec un tampon faible peluchage imbib dalcool isopropylique 99%. Ltape suivante est la fusion ( joint formation ) comme telle. La Figure 12 montre un exemple de fusionneuse (Ericsson). Les deux extrmits de fibres optiques clives doivent tre places et alignes - de manire passive, active ou avec un processus appel LID (Light Injection Detection) - sur la fusionneuse. Une prfusion est ensuite effectue, ce qui engendre la pulvrisation de tous les dbris qui pourraient se trouver lextrmit des fibres optiques.

Figure 10: tapes de ralisation d'une pissure (tir de [5])

Une fois la fusion termine, il faut normalement valider lpissure. Les fusionneuses du laboratoire font une estimation de la qualit de la fusion avec un algorithme danalyse dimage, et donnent une apprciation de la qualit de limage en dB. Ne pas confondre cette indication avec lattnuation relle qui sera mesure avec un OTDR. Suit ensuite un test de traction mcanique lanc par la touche approprie ou lorsque le couvercle est ouvert.


proof testing / slice packaging . La zone fusionne demeure fragile, des stress mcaniques demeurent dans le verre lors du refroidissement. Pour la protection de lpissure, plusieurs approches sont possibles, allant mme jusquau dpt dune couche supplmentaire dacrylique ( recoating ), dpendamment de lapplication finale et du contexte. On peut aussi utiliser des gaines de plastique ou des tubes thermortrcissants renforcs dune tige mtallique ou plastique. Dans ce dernier cas, il faut aussi prvoir une source de chaleur (petit four qui accompagne gnralement la fusionneuse) pour mouler la forme du tube de plastique autour de la fusion. Ce petit four introduit de la chaleur de faon graduelle partir du centre vers chaque extrmit. Ne pas utiliser un schoir ( heat gun ) pour faire cette opration, vous risqueriez dintroduire des stress supplmentaires.

Figure 11: Cliveuse Corning Figure 12: Fusionneuse Corning Voici la liste dtaille de toutes les tapes suivre pour raliser lpissure :

1. Insrer sur lune ou lautre des fibres la gaine thermortrcissante renforce. 2. Dgainer les deux sections de fibre optique afin denlever le revtement dacrylique

( coating ). Il est important de dgainer la fibre optique sur une longueur suffisante (quelque cm) pour permettre dutiliser correctement la cliveuse.

3. Nettoyer les sections dnudes de fibre optique laide dun tampon imbib dalcool isopropylique 99%.

4. Effectuer lune ou lautre des manipulations suivantes : (1) si vous utilisez une fusionneuse Ericsson : placer les fibres optiques dans les

supports ( holders ) cet effet et cliver angle droit les deux sections de fibre optique avec la cliveuse. Gardez en tout temps les fibres optiques dans leur support !

(2) si vous utilisez une fusionneuse Corning : couper les deux sections de fibre optique avec la cliveuse.


5. Placer les supports contenant les fibres optiques sur la fusionneuse, leurs positions respectives (dans le cas dune fusionneuse Corning, placer les fibres dans les supports de la fusionneuse).

6. laide des commandes, effectuer lalignement des fibres optiques selon les deux directions.

7. Lancer lexcution de la fusion automatique qui dbutera par une prfusion. 8. Si les embouts sont corrects aprs le nettoyage et la coupe, excuter la fusion. Faire

ensuite un test dattnuation pour valider lpissure.

9. Faire glisser le tube protecteur de plastique sur la fusion et le mettre en place dans lespace ddi sur la fusionneuse.

La Figure 13 montre des photos prises lors du positionnement (a), de lalignement (b) et de la fusion (c) des fibres optiques.

Figure 13: Photos illustrant les tapes dune fusion de fibres optiques (tir de [5])


Dmonstration : Ralisation dune pissure fusionne

3.5 Caractrisation dune pissure 3.5.1 Rflectomtre optique (Optical Time-Domain Reflectometer, OTDR)

Un OTDR est un outil de test optique essentiel pour la caractrisation de la couche physique dun rseau optique. Cet instrument permet de dtecter, de localiser et de caractriser les sections de fibres optiques, connecteurs, pissures, etc. dune liaison optique. Le principe de fonctionnement dun OTDR, semblable celui dun radar, bas, permet de caractriser une liaison fibre optique partir de la mesure de la rtrodiffusion Rayleigh et des rflexions de Fresnel des impulsions optiques injectes une extrmit de la fibre optique. Le signal rtrodiffus en chaque point de la liaison est capt par un photodtecteur trs sensible (habituellement de type APD pour la sensibilit). Le signal est moyenn et trait, avec pour rsultat une trace OTDR illustrant la puissance relative rflchie et rtrodiffuse en fonction de la distance. Lanalyse de la trace OTDR permet de dterminer le coefficient dattnuation et la longueur de chacun des segments de fibre optique, de localiser les pissures et connecteurs et de quantifier les pertes de ces lments. Il permet galement de localiser les ventuels bris et macro-courbures dans la fibre optique.

coupleur

Source/Laser

APD Photodiode

pros

dB

Temps=distanceMartin Leclerc 10 dcebre 2012

Figure 14: Diagramme synoptique dun OTDR La Figure 15 gauche illustre la plateforme universelle EXFO FTB-400TM dans laquelle diffrents modules de test (OTDR, dispersion chromatique, PMD) peuvent tre insrs dpendamment des besoins de caractrisation. Dans ce cas-ci, cest un module OTDR FTB7300D qui sera utilis. La Figure 15 droite montre un MaxTester 715b, OTDR et iOLM.


Figure 15: gauche, OTDR EXFO FTB-7300D dans une plateforme FTB-400

droite, Maxtester 715b Lutilisation dun OTDR permet dobtenir une reprsentation visuelle des pertes de puissance associes aux discontinuits (appeles vnements ) dans une liaison fibre optique, de faon prcise dans lespace, avec une rsolution (fonction de la dure des impulsions optiques) pouvant atteindre quelques centimtres peine. La Figure 16 montre diffrents types dvnements quil est possible de reprer et de caractriser avec un OTDR. Tel quillustr, il est possible de mesurer le coefficient dattnuation de la fibre optique, de localiser des connecteurs et des pissures. La Figure 17 montre lenvironnement graphique de lapplication OTDR EXFO. La plupart des instruments des autres fournisseurs dquipements de tests offrent des environnements similaires, avec des options semblables en termes de paramtrage (rsolution, temps de mesure, longueur donde de test, etc.).

Figure 16: vnements typiques dune trace OTDR [6]

Figure 17: Exemple d'une trace OTDR [2]


Figure 18: Zones mortes dun OTDR [1]

LOTDR permet de faire des mesures de lOptical Return Loss. Il est cependant limit lorsquil faut mesurer les rflexions proches et lintrieur de la zone morte. Cest la raison pour laquelle on lui prfre un Optical Return Loss Meter pour faire la mesure de lOptical Return Loss. Lire Keyser, 4e d., pages 594 596. Rglages de lOTDR Graph

Graph/OTDR permet de rgler :

Distance : la distance doit tre rgle selon la longueur de liaison caractriser, ici de 0,1 260 km.

Pulse : La dure des impulsions (5 ns 20 s typ.) est un paramtre important. Des impulsions plus longues vont permettre de caractriser une fibre optique sur une plus grande distance, mais avec une rsolution moins leve. Alors que des impulsions plus courtes, gnralement utilises pour de plus courtes distances, permettent une plus grande rsolution.

tntctvl

== 81022

o : l distance (m), v vitesse de propagation, ou group delay (m/s), t longueur des impulsions (s), c vitesse de la lumire dans le vide (2.99792458 m/s), n indice de rfraction


Ainsi les impulsions qui durent 5 ns ont une longueur de 0,5 m et celles de 20 s ont une longueur de 2 km. Cela affecte la rsolution et la capacit de distinguer 2 vnements proches.

Time : Le temps dacquisition (15 secondes 3 minutes) est un autre paramtre important; un temps dacquisition plus long permet daugmenter le rapport signal/bruit par le biais du moyennage.

Longlet General permet de rgler les units de distance : km, miles ou 1000 pieds. Les impulsions peuvent tre prsentes en secondes ou en mtres. Une impulsion de 5 ns sera affiche 0,5 m; 100 ns, 10 m; et 20 s, 2 km. Set resolution rgle le nombre de dcimales pour laffichage des valeurs des paramtres illustrs.

Le mode Advanced nous permet de rgler presque tout nous-mmes. En mode auto, lOTDR fait un premier test et dtermine pour nous le rglage des paramtres dacquisition.


Paramtres importants :

IOR : Indice de rfraction du cur de la fibre. Cette fraction de la vitesse de la lumire combine au temps de vol des impulsions dtermine la distance. Lindice de rfraction du cur de la fibre se trouve dans les feuillets de spcifications des fibres optiques.

RBS : Rayleigh Backscatter Coefficient. Cest le rapport du nombre de photons qui

reviennent par rtrodiffusion de Rayleigh sur le nombre de photons incidents. Il en revient pas beaucoup, do la prsence de la diode APD comme rcepteur. Paramtre aussi donn dans les feuillets de spcifications des fibres optiques. Ce paramtre affecte les mesures dattnuation qui seront faites par lappareil.

Helix Factor : Dans les cbles, les fibres sont gnralement places dans des tubes qui sont toronns pour donner de la flexibilit mcanique. La torsade fait en sorte


quil y a plus long de fibre que de cble. Par exemple, un facteur de 5% donne LFibre = 1,05 * LCble. Cette mesure est donne par le manufacturier de cble.

Splice loss Threshold : Seuil de dtection des vnements pissures lors de lanalyse.

Reflectance Threshold : Seuil de dtection des vnements rflchissants comme des

connecteurs lors de lanalyse

End of Fiber Threshold : Seuil de dtection de lvnement fin de fibre lors de lanalyse.

Span Start et Span End: Le premier connecteur sera noy dans la zone morte du dbut

de la mesure et le connecteur ouvert la fin prsentera une rflexion trs leve. Pour permettre de caractriser le connecteur du dbut, on ajoute une longueur de fibre amorce, assez longue pour loigner le connecteur de dbut de la zone morte. Il en va de mme pour le connecteur de fin, on utilise une fibre de fin de longueur similaire la fibre amorce.

Longlet Thresholds permet de rgler des seuils qui gnrent messages pour chaque vnement. Ici, un avertissement est gnr lorsque la perte dpissure excde 0.3dB et un chec lorsque la perte excde 0.5dB.

Ce petit onglet permet dimposer une modulation au signal transmis par lOTDR. Cette modulation peut tre dtecte par un puissancemtre optique apte dtecter cette modulation pour aider identifier les fibres. a najoute rien la mesure, mais cest commode sur le terrain pour identifier les fibres.


3.5.1 Analyse Le bouton analyse permet de faire faire lanalyse des traces enregistres par lOTDR selon les paramtres rgls dans les onglets prcdents.

va produire un tableau des vnements.

Exemple de tableau des vnements

Ici, notez que Loc. est spcifi en km, Loss en dB, Ref. en dB, Att. en dB/km et Cumul. en km.

Signification des pictogrammes du tableau des vnements.

3.5.2 Test 1 : Caractrisation de lpissure avec un OTDR

La prochaine tape de la dmonstration consiste caractriser lpissure ralise prcdemment laide de lOTDR (muni dun cordon de raccordement prconnectoris qui devra rester en place pour tous les tests) et dun montage exprimental compos de 2 rouleaux de fibre optique au centre desquels se trouve la fusion. Lobjectif est de pouvoir dterminer le coefficient dattnuation moyen de la fibre optique la longueur donde de test, de reprer les diffrents vnements sur la trace OTDR, et de caractriser lpissure ralise prcdemment. Trois paramtres de test doivent tre ajusts avant deffectuer une mesure OTDR :

1. La dure des impulsions. 2. Le temps dacquisition (15 s 3 minutes) est un autre paramtre important; un temps

dacquisition plus long permet daugmenter le rapport signal/bruit par le biais du moyennage.

3. Enfin, la distance (1.3 320 km) doit tre rgle selon la longueur de liaison caractriser.


Voici les instructions suivre pour la mesure OTDR :

1. Connatre les limites dutilisation et les prcautions spciales (suivre les instructions spciales reues du charg de laboratoire) afin de vous assurer que lOTDR soit utilis de manire scuritaire et sans risque de lendommager.

2. Sassurer que les capuchons protecteurs la sortie de lOTDR sont en place en tout temps lorsque celui-ci nest pas en fonction.

3. Toujours sassurer que les connecteurs de la fibre optique tester sont propres, tout comme le connecteur situ lextrmit de la fibre amorce dj connecte lOTDR. Si ce nest pas le cas, il faut les nettoyer. Gardez en tout temps la fibre de lancement connecte lOTDR afin dviter dendommager le connecteur dentre!

4. Mettre lOTDR en fonction si ce nest dj fait. 5. Slectionner lapplication OTDR.

6. Une fois charge linterface du module, ajuster les paramtres de mesure, , dure des impulsions, dure du test et porte.

7. Connecter la fibre optique tester la fibre amorce dj relie au module OTDR et sassurer que celle-ci est bien fixe en place.

8. Appuyer sur START lorsque vous tes prt effectuer la mesure. 9. Lorsque le laser est en marche, une DEL rouge sallume sous licne laser vue

prcdemment. Attendre que la mesure soit termine et que cette DEL soit teinte avant de retirer la fibre optique. Il vous est possible de sauvegarder la trace qui a t prise.

10. Dbrancher votre cble optique et remettre les capuchons protecteurs sur les connecteurs des 2 rouleaux de fibres optiques.

3.5.3 Test de continuit avec un puissancemtre optique

Un test simple peut tre fait avec un Visual Fault Locator (VFL). Un VFL est une source laser qui met dans le visible, soit environ 670 nm. De la lumire jaillira l o il y a des dfauts ou lautre connecteur sil ny a pas de bris. Remarquez quune fibre dont le cur est denviron 9 m sera multimode cette longueur donde. Lattnuation est trs importante, la lumire est rapidement diffuse et perdue.


Figure 19: Puissancemtre EXFO FPM-300

Voici les instructions suivre pour les mesures de puissance :

1. Connatre les limites dutilisation de lappareil, notamment la puissance maximum quil peut recevoir en entre (suivre les instructions spciales reues du charg de laboratoire).

2. Sassurer que les connecteurs de la fibre optique utilise sont propres. Si ce nest pas le cas, il faut les nettoyer selon la mthode vue prcdemment.

3. Mettre le puissancemtre en fonction. 4. Ajuster la longueur donde dopration. 5. Slectionner lunit de mesure de puissance (Watts ou dBm). 6. Effectuer les mesures de puissance optique.

4.0 Analyse de traces OTDR avec EXFO ToolBox Office

Nous allons utiliser la version shareware du logiciel ToolBox Office qui permet de visualiser et analyser un certain nombre de traces enregistres avec des OTDR de modles diffrents. Les dossiers portent lextension .trc. Ce logiciel est disponible sur le site www.EXFO.com. La version vendue permet beaucoup plus de manipulations et danalyses ainsi que la production de rapports.

et ensuite choisir Ouvrir le fichier 01_1310_1550.trc

Permet de changer de trace ou de longueur donde pour un enregistrement plusieurs longueurs donde. Choisir longlet vnement et faire faire lanalyse pour = 1310 nm et pour =1550 nm.


Quelle est la longueur de la fibre = 1310 nm et =1550 nm? Pour = 1310 ou =1550 nm, on suppose que les fusions ont une perte infrieure 0.25 dB et les connecteurs APC ont une perte suprieure 0.25 dB. Notez la position des connecteurs et des fusions, le dbut de la fibre est la position 1. Quelle est la perte moyenne de la fibre = 1310 nm? Quelle est lattnuation de la section 2(situe entre vnement2 et 3), = 1310 nm? Expliquez la diffrence entre ces mesures. Quelle est la perte moyenne de la fibre = 1550 nm? Quelle est lattnuation de la section 2(situe entre vnement2 et 3), = 1550 nm? Expliquez la diffrence entre ces mesures. Fermez cette trace. Ouvrir dans une mme fentre les fichiers 02_FTB7300D_1500_10ns.trc et 02_FTB7300D_1500_30ns.trc. Les traces sont faites sur la mme fibre, mais avec des impulsions de dures de 10 ns et de 30 ns respectivement. Il y a 3 vnements autres que le dbut et la fin de fibre. Dcrire (type, perte, rflexion et position) de lvnement situ 7 km. Faire un zoom sur lvnement situ 13,5 km pour pouvoir dterminer assurment de quel type (connecteur UPC ou APC - fusion) il sagit. Quel est le type de cet vnement ? Quel est le dfaut le plus important de lvnement situ 20 km? Faire un zoom en distance sur la fin de la fibre. Pour tre en mesure de qualifier le connecteur de fin, une petite longueur de fibre a t ajoute. Quelle longueur a cette fibre? A quoi peut-on sattendre cet endroit si les impulsions pour faire la mesure ont une dure de 300 ns ? Fermez ces traces. Ouvrir le fichier 03_7500E_1550_1625.trc. Mesurez avec les curseurs la longueur de lvnement qui se situe 80 km pour =1625nm). Quelle est la longueur de lvnement ? Calculez la longueur des impulsions qui ont servi prendre ces mesures (n=1.5). Comparez la longueur mesure et celle des impulsions. (Un technicien se rend sur place et y trouve 2 patch panels et 3 cordons optiques) Comparez lattnuation moyenne de chaque longueur donde. Fermez cette trace.


Ouvrir le fichier 04_Test7km_01 et 04_Test7km_02 Est-il possible de mesurer la perte du connecteur de fin, justifiez ? Les impulsions ont la mme dure pour chaque enregistrement. Quelle fin (trace _01 ou _02) apparait la plus longue, justifiez ? Dans [Rsultats] [Rapport/Documentation], Trouvez ce qui a t fait pour diminuer la rflexion de la trace _02. Fermez ces traces. Ouvrir le fichier 05_7400E_1310_1383_1550.trc. Comparez lattnuation moyenne = 1310 nm et =1550 nm. Que nous indique la trace = 1383 nm? Fermez cette trace. Ouvrir le fichier 06_Fibre8_tube3.trc. Cette fibre se trouve dans un cble toronn. Quelle est la longueur relle de fibre? Quelle est la latence du signal? Prenez n=1.5 Fermez cette trace. Ouvrir le fichier 07_1310_1550_1625.trc. La longueur donde 1625 nm est la plus sensible aux pertes par macrocourbures que =1550 nm. Remplir le tableau pour comparer les pertes.

Pertes =1550nm =1625 nm vnement 2 3 4 5

Quel vnement reprsente une macrocourbure ? Fermez cette trace. Ouvrir les fichiers 08_PON_AB.trc, 08_PON_CD.trc et 08_PON_EF.trc. La mesure de la trace comporte un diviseur par n. Lors de la mesure, une seule fibre client est branche, une terminaison non rflchissante est place sur chacun des autres ports. Il peut y avoir des PON 1X4, 1X8, 1X16, 1X32 ou 1X64 Dterminez par mesure et calculs le ratio du PON AB. Dterminez par mesure et calculs le ratio du PON CD.


Dterminez par mesure et calculs le ratio du PON EF. Fermez ces traces. Ouvrir les fichiers 09_PON_A.trc et 09_PON_B.trc. Notez que sur ces traces, la position du dbut de lien a t dcale la fin de la fibre amorce. Quelle est la longueur de fibre amorce ? Sur la trace PON_A il y a une seule fibre client. Quel est le ratio du diviseur ? Sur la trace PON_B, une seconde fibre (plus courte) est ajoute. Les deux fibres en parallle ne devraient-elles pas relever la trace au niveau qui prcde le diviseur ? Ce qui est certain, cest quil faut indiquer lOTDR la topologie du rseau pour que lanalyse soit adquate. La trace PON_B seule ne signifie rien. Fermez ces traces. Ouvrir le fichier 10_Pon_0018.trc. Il sagit dun PON contenant 2 diviseurs. Le premier environ 4,5 km, ratio 1X2. Le second se trouve 7,7 km. Lanalyse sarrte 7,7 km. Avec longlet mesure et la position des curseurs A et B, mesurez la perte 7,7 km et en dduire le ratio cet endroit. quelle distance du CO se trouve le client le plus loign ? Maintenant, des fibres SMF de caractristiques diffrentes dans un lien. On va utiliser lOTDR en mode bidirectionnel :

Ouvrir les fichiers 11_AB_65KM_AMORCE-FIN-1000ms45s.trc et 11_BA_65KM_AMORCE-FIN-1000ms45s.trc avec OTDR Bidirectional. Les traces ont t faites avec une fibre amorce et une fibre de fin dune longueur nominale de 7 km. Il y a deux vnements sur ce lien, une fusion (ou connecteur APC) et un connecteur UPC. Attention, chaque trace se trouve maintenant en direction oppose lune de lautre. Pour chaque trace, notez avec tous les chiffres significatifs possibles la longueur de chacune des 4 :

A->B section 1-2 amorce = A->B section 5-6 fin =


B->A section 1-2 amorce = B->A section 5-6 fin =

Dans longlet , positionnez le dbut et fin de chaque trace. entrez la longueur de A->B section 1-2 amorce

entrez la longueur de B->A section 5-6 fin On confirme avec Ceci replace les vnements des 2 traces les unes vis--vis des autres Pour et , il y a un calcul faire. Il faut soustraire de la position affiche la section de fibre amorce ou fin correspondante. Prsentez le graphique bidirectionnel rsultant.

Pour chaque position, 20 km et 42 km, prsentez dans un tableau semblable la perte calcule, la perte A->B et la perte B->A. 20 km, il y a une fusion ou un connecteur ? Dites pourquoi. 42 km, il y a une fusion ou un connecteur ? Dites pourquoi. Sur chaque trace individuelle, on observe un vnement qui a une perte ngative. Expliquez pourquoi.

4.1 Rapport de laboratoire La note qui vous sera attribue (5% de la note finale) sera fonction de la qualit de votre participation la sance de laboratoire. Deux points seront valus plus particulirement :

(a) votre prsence (obligatoire durant TOUTE la sance pnalit en cas de retard); Vous devrez remettre pour le dbut de la sance de laboratoire 4 un court rapport de laboratoire (4 pages maximum excluant la page titre pnalit en cas de dpassement : mon solutionnaire tient sur 3 feuilles) contenant les lments suivants : Page titre

Dans lordre des noms (numros) de fichiers, tableaux et rponses aux questions de la section 4.0 Analyse de traces OTDR avec EXFO ToolBox Office

Inclure les calculs. Pour le fichier 11_..., inclure le graphique bidirectionnel avec dbut et fin replacs.


5.0 Rfrences 1. KEISER, G., Optical Fiber Communications, 4th Ed., Mc-Graw-Hill, 2011: Chap. 2 - 3. 2. Site web EXFO : http://documents.exfo.com/appnotes/anote058-ang.pdf 3. Site web sur la fibre optique : http://www.fiber-optics.info/articles/connector-care.htm 4. Site web dOZ Optics : http://www.ozoptics.com/ALLNEW_PDF/DTS0079.pdf 5. Andrew D. Yablon. 2005. Optical Fiber Fusion Splicing. Springer, 306 pages. 6. Andrew Oliviera, Bill Woodward. Cabling: the Complete Guide to Copper and Fiber-

Optic Networking, 4me edition. Sybex, 1146 pages. 7. Universit du Kentucky Environmental Health and Safety. Fact Sheet Laser Safety.

http://ehs.uky.edu/radiation/laser_fs.html (consult le 1er Mars 2012). 8. www.NTT-AT.com fabriquant de CLETOP-S


6.0 Annexe I Classification des lasers Une classification des lasers (tires de [7]) et des dangers associs est prsente au Tableau 3.

Classe Norme ANSI

Z-136.1

Puissance longueur donde

de 1400 100 000 nm

Exposition directe un laser

Exposition un laser via FIBRE OPTIQUE

I < 10 mW (10 dBm) Non reconnue pour

des dangers aux yeux Non reconnue pour des

dangers aux yeux

II

0.4 1mW (< 0 dBm)

Sapplique au visible seulement. (protg par

laversion naturelle)

Danger de blessures permanentes aux yeux si lexposition >0.25 s

Non reconnue pour des dangers aux yeux

IIIA 10 500 mW (> 27 dBm)

* Danger de blessures permanentes aux yeux ou la peau lors dune exposition directe, diffuse ou

rflchie lintrieur de la Zone Nominale de Danger.

Lmission directe peut causer un incendie. Tableau 3 Tableau de classification des lasers (tir de [7])

Table des matires1.0 Introduction1.1 Principaux objectifs1.2 quipements et composants utiliss1.3 Droulement de la sance de laboratoire2.0 Mesures de scurit laser2.1 Consignes de scurit2.2 Manipulations risque2.3 Prcautions prendre2.3.1 Branchement/dbranchement de connecteurs2.3.2 Observation de lextrmit dune fibre optique avec un fiberscope

3.0 Connecteur et pissure3.1 Anatomie de la fibre optique et connexion3.2 Connecteurs fibres optiques3.2.1 Types de connecteurs3.2.2 Extrmit de frules3.2.3 Manchons (Mating Sleeves)

3.3 Nettoyage des connecteurs optiques3.3.1 Nettoyage des connecteurs trs sales3.3.2 Nettoyage avant chaque connexion

3.4 Ralisation dune pissureDmonstration : Ralisation dune pissure fusionne3.5 Caractrisation dune pissure3.5.1 Rflectomtre optique (Optical Time-Domain Reflectometer, OTDR)3.5.1 Analyse3.5.2 Test 1 : Caractrisation de lpissure avec un OTDR3.5.3 Test de continuit avec un puissancemtre optique4.0 Analyse de traces OTDR avec EXFO ToolBox Office4.1 Rapport de laboratoire5.0 Rfrences6.0 Annexe I Classification des lasers

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TEL146 Laboratoire1 E15 - Initiation Fibre Optique Rev3.2-Final