TP FIBRE OPTIQUE PROGRAMME DE COURS I. RAPPELS DES NOTIONS ESSENTIELLES SUR LES FIBRES OPTIQUES 1. Les caractéristiques d’une fibre optique L’ouverture numérique Le Produit Bande Passante*Longueur La dispersion chromatique L’atténuation linéique La dispersion intermodale 2. Les différents types de fibres optiques La fibre monomode La fibre multimode La fibre compensatrice 3. Les raccordements des fibres optiques Les différents types de connecteurs Les différents types de raccordements Les pertes dans les fibres optiques 4. Les pertes dans les fibres optiques Les pertes liées au défaut de positionnement Les pertes de Fresnel Les pertes d’insertion Les pertes de soudure Le coefficient de couplage 5. Principe du réflectomètre 6. Architecture de système de communication par fibre optique II. Rôle des différents composants Les détecteurs Les amplificateurs Les émetteurs TRAVAUX PRATIQUES Préambule : A défaut de disposer d’un laboratoire équipé pour les réaliser les manipulations, nous avons choisi d’utiliser le logiciel Optiperformer qui est un excellent outil de simulation des architectures à base de fibres optiques. Les différents travaux réalisés avec ce logiciel permettront à l’étudiant de comprendre de façon très précise le rôle et l’importance de chaque composant d’une architecture de communication à base de fibre optique. TP N°1 : Mesure de la puissance optique Il s’agit dans cette partie de réaliser les mesures de puissance optique à travers le logiciel optiperformer avant et après chaque bloc. Ceci permet de relever les pertes liées à chaque composant et ainsi choisir les amplificateurs à cet effet. On considère une puissance d’entrée de 4.5dBm 1. Déterminer par calcul analytique l’équivalent de cette puissance en mW (indiquer tous les passages mathématiques) 2. Imposer ce dernier comme puissance d’entrée du laser 3. Choisir une atténuation de 13dB et un gain de 5dB. Calculer de façon analytique la puissance de sortie en mW et en dBm et comparer les résultats avec ceux du logiciel. 4. Répéter l’analyse comparative entre simulation et calcul analytique pour les valeurs suivantes : Puissance d’entrée(dBm) 0 3 6 12 Atténuation(dB) 3 7.2 2.6 4.3 Gain(dB) Puissance de sortie(mW) Puissance de sortie(dBm) 12 9.8 8.4 8.7 5. Tracer la courbe d’évolution de la puissance de sortie en fonction de celle d’entrée TP N°2 : Fonctionnement d’un coupleur/Atténuation linéique d’une fibre Cette activité d’apprentissage interactif vous permet de familiariser avec le fonctionnement d’un coupleur de type « tap coupler » caractérisé par une perte en excès de 0.3dB et par des coefficients de partages 90/10 (C1=10% C2=90%). Question A1 : fixer la puissance du laser à 2dBm et sa longueur d’onde à 1500nm. Relever les puissances à la sortie et vérifier si les valeurs attendues des coefficients de partages et des pertes en excès sont compatibles avec les simulations. Indiquer la totalité des passages algébriques que vous avez fait. Question A2 : Fixer la puissance du laser à 5dBm, toujours avec la longueur d’onde fixe à 1500nm. Les lectures des puissances changent. Et les valeurs des coefficients de partage et des pertes en excès changent-elles aussi Question A3 : Fixer la puissance du laser à 5dBm et varier la longueur d’onde du laser entre 1250nm et 1700nm : les valeurs des puissance aux sorties du coupleur changent elles ? Et les valeurs des coefficients de couplage et les pertes en excès ? Partie B : atténuation linéique d’une fibre optique Dans la pratique, l’accès à un réseau en fibre optique s’effectue par des bornes spécifiques, ou points d’accès. Ces points sont en général situés dans des armoires protégées aux bords des routes ou dans le sous-sol. A la tête du réseau on trouve un transmetteur, ici schématisé par un laser. Un coupleur optique (coefficients de partage 90/10 et pertes en excès de 0.3dB) permet d’effectuer une mesure de puissance sans interruption du service. Egalement la même mesure peut être effectué après 20km de câble, toujours à l’aide d’un coupleur 90/10 cette fois ci équipé par deux mesureurs de puissance (voir figure Question B1: Fixer LaserPower à 3dBm. La fonction de trasfert de chaque coupler est connue depuis la partie A. Preparer un tableau où il y a les lectures des trois mesureurs de puissance en fonction de différentes longueurs d’onde laser. Faire varier la longueur d’onde entre 1250nm et 1700nm. Question B2: Considérer les lectures des power meters nommés “1 PORT OUT 1” et “2 PORT OUT 1” en fonction des différentes longueurs d’ondes. En sachant que la fibre optique est homogène et que sa longueur est de 20km, en sachant aussi que les puissances d’entrée et de sortie peuvent être calculés a partir de ces lectures de puissances et des coefficients de partage et des pertes en excès des coupleurs, calculer les pertes linéiques de la fibre optique en dB/km en fonction de la longueur d’onde. Détailler vos calculs par un tableau récapitulatif et une représentation graphique. Question B3 : Considérer les lectures des power meters nommés “1 PORT OUT 1” et “2 PORT OUT 2” : quelles sont les pertes linéiques de la fibre optique d’après ces couples de lectures ? Détailler vos calculs par un tableau récapitulatif et une représentation graphique. TP N°3 : Modulation d’un signal optique Dans cette activité vous pouvez observer le spectre et le diagramme de l’œil pour deux transmetteurs à 2.5Gbit/s. Le premier transmetteur est pour un format NRZ, le deuxième pour le format RZ. Les récepteurs RZ et NRZ sont équipés d’un filtre électrique ayant une bande réglable avec le paramètre EFF. 1) Comparer et commenter les spectres des signaux RZ et NRZ. Quelles sont les différences ? Quelles conséquences pourra amener l’avoir un signal a spectre plus ou moins large ? 2) Comparer et commenter les diagrammes de l’œil RZ et NRZ pour un filtre électrique ayant une bande de 2.5GHz (valeur de default). 3) La valeur de default pour la bande du filtre électrique est de 2.5GHz donc le 100% du bit rate. Comparer les diagrammes de l’œil des deux formats si la bande spectrale du filtre électrique est réduite au 75%, 50%, 30% du bit rate. Quel format est sujet à la distorsion majeure suite à une réduction de la bande du filtre électrique au récepteur ?
