Si vous avez déjà conçu ou installé un réseau PON, un système de distribution CATV ou une prise de surveillance de fibre, vous avez utilisé un coupleur de fibre optique. Et si vous avez choisi le mauvais - mauvais rapport de répartition, mauvaise technologie, mauvaise fenêtre de longueur d'onde -, vous avez découvert à vos dépens que les abonnés au bout de la ligne ne recevaient aucun signal ou que vos lectures OTDR n'avaient aucun sens.
Les coupleurs à fibre optique sont des dispositifs passifs qui divisent, combinent ou redistribuent les signaux optiques. Ils semblent simples. Le processus de sélection ne l’est pas. Ce guide explique comment les deux principales technologies de fabrication diffèrent réellement en termes de performances, comment calculer le budget de perte pour votre ratio de répartition spécifique et comment choisir le bon coupleur pour le FTTH, la surveillance du centre de données, le CATV et les applications de test.
Ce que fait réellement un coupleur de fibre optique
Un coupleur de fibre optique prend un signal optique provenant d'une ou plusieurs fibres d'entrée et le distribue à deux ou plusieurs fibres de sortie - ou inversement. Le signal reste tout le temps dans le domaine optique. Aucune conversion électrique. Aucune source d'alimentation requise. C'est pourquoi on les appelle appareils passifs.
Le hic : diviser la lumière signifie diviser le pouvoir. Chaque fois que vous divisez un signal, chaque port de sortie reçoit moins de puissance que l'entrée. Une répartition parfaite de 1 × 2 50/50 donne à chaque sortie exactement la moitié de la puissance d'entrée -, soit une perte minimale de 3,0 dB par port de sortie, uniquement à cause de la physique de la division de l'énergie. Les appareils du monde réel-ajoutent une petite quantité de perte excédentaire en plus de ce minimum théorique.
Cette perte est cumulative. Un partage 1 × 4 coûte au moins 6,0 dB. Un 1 × 8 coûte 9,0 dB. Un 1 × 32 coûte 15,0 dB. Comprendre cela est le fondement de chaque décision de sélection de coupleur - si votre budget de liaison ne peut pas absorber la perte divisée, aucun coupleur au monde ne fera fonctionner le réseau.
FBT vs PLC : les deux technologies qui comptent
Il existe de multiples façons de fabriquer des coupleurs de fibres optiques, mais en pratique, deux technologies dominent : le FBT (Fused Biconical Taper) et le PLC (Planar Lightwave Circuit).
Coupleurs FBT
Les coupleurs FBT sont fabriqués en tordant deux ou plusieurs fibres nues ensemble, puis en chauffant et en étirant (fusion et effilage) la jonction jusqu'à ce que les cœurs de fibres soient suffisamment proches pour que la lumière puisse se coupler entre eux. Le rapport de division est contrôlé par la longueur et le degré de conicité.
Points forts :
- Coût inférieur pour un faible nombre de ports (1 × 2, 1 × 4, 2 × 2)
- Peut être réglé facilement et à moindre coût sur des rapports de répartition inégaux (par exemple, 10/90, 20/80, 30/70)
- Bonnes performances dans une fenêtre de longueur d'onde étroite
- Petit format pour des fractionnements simples
Limites:
- L'uniformité se dégrade à mesure que le nombre de ports augmente - un FBT 1 × 8 a une répartition de puissance sensiblement inégale entre les sorties
- Perte dépendante de la longueur d'onde- : les performances à 1 310 nm et 1 550 nm peuvent différer considérablement, sauf si elles sont spécifiées comme double-fenêtre.
- Pratiquement limité à 1×32 maximum, avec une faible uniformité au-delà de 1×8
- Chaque étage divisé supplémentaire est une jonction fusionnée distincte, augmentant les pertes excédentaires cumulées
Idéal pour :coupleurs de prise pour la surveillance (90/10, 95/5), petite distribution CATV, coupleurs bidirectionnels 2 × 2, divisions à faible nombre-sensibles aux coûts-.
Répartiteurs PLC
Répartiteurs CPLutiliser la lithographie à semi-conducteurs pour graver des circuits de guides d'ondes optiques sur un substrat en verre de silice. La division se produit sur une puce - considérez-la comme une petite carte de circuit optique. Des réseaux de fibres d'entrée et de sortie sont liés à la puce.
Points forts :
- Excellente uniformité sur tous les ports de sortie - un automate 1×32 fournit une puissance presque identique à chaque port
- Conception à large bande : fonctionne sur une plage de 1 260 à 1 650 nm sans variation dépendante de la longueur d'onde-
- S'adapte efficacement à un nombre élevé de ports (1 × 64, 2 × 64)
- Compact pour des ratios de partage élevés - un automate 1×32 est à peine plus grand qu'un FBT 1×4
- Meilleures-stabilité et performances thermiques à long terme
Limites:
- Coût plus élevé que FBT pour un faible nombre de ports (1 × 2, 1 × 4)
- Moins flexible pour les ratios de répartition inégaux personnalisés - la plupart des répartiteurs PLC sont divisés à parts égales-uniquement
- Perte d'insertion minimale légèrement plus élevée à 1 × 2 par rapport au FBT (généralement 3,8 dB contre . 3.4 dB)
Idéal pour :Déploiements GPON/XGS-PON FTTH (1×8, 1×16, 1×32, 1×64), toute application nécessitant une distribution d'énergie uniforme, systèmes à large bande transportant plusieurs longueurs d'onde.
La comparaison
| Paramètre | Coupleur FBT | Répartiteur PLC |
|---|---|---|
| Technologie | Cône de fibre fondue | Guide d'onde lithographique sur puce de silice |
| Ports maximum pratiques | 1×32 (1×8 optimal) | 1×64 (ou 2×64) |
| Uniformité (1×8) | Variation de ±1,0 à 2,0 dB | Variation de ±0,5 à 0,8 dB |
| Plage de longueurs d'onde | Fenêtre simple ou double (1 310/1 550 nm) | Large bande 1 260-1 650 nm |
| Rapports de répartition inégaux | Facile et pas cher (10/90, 20/80, etc.) | Commande difficile / personnalisée |
| Température de fonctionnement | -20 degrés à +70 degrés typiques | -40 degrés à +85 degrés typiques |
| Coût (1×2) | $ | $$ |
| Coût (1×32) | $$$ (FBT en cascade) | $$ (puce unique) |
Le point de croisement est d’environ 1×8. En dessous, FBT est généralement moins cher. Au-delà de cela, le PLC gagne à la fois en termes d’uniformité et de coût.
Ratios de partage et pertes : les calculs dont vous avez besoin
Chaque coupleur/séparateur a une perte d'insertion minimale théorique déterminée par le rapport de division. Voici le tableau de référence :
| Rapport de division | Perte minimale théorique | Perte typique de l'automate | Perte FBT typique |
|---|---|---|---|
| 1×2 | 3,0 dB | 3,2 à 3,8 dB | 3,2 à 3,6 dB |
| 1×4 | 6,0 dB | 6,5 à 7,2 dB | 6,5 à 7,5 dB |
| 1×8 | 9,0 dB | 9,5 à 10,5 dB | 10,0 à 12,0 dB |
| 1×16 | 12,0 dB | 12,5 à 13,5 dB | 13,5 à 16,0 dB |
| 1×32 | 15,0 dB | 15,5 à 17,0 dB | 17,0 à 21,0 dB |
| 1×64 | 18,0 dB | 18,5 à 21,0 dB | Pas pratique |
Remarquez comment la perte FBT diverge de celle du PLC à mesure que le nombre de ports augmente. À 1 × 32, un coupleur FBT peut être 4 à 5 dB pire qu'un PLC -, c'est la différence entre une liaison FTTH fonctionnelle et une liaison morte.
Exemple concret- : budget de liaison FTTH GPON
Un système GPON standard (ITU-T G.984) a un budget optique maximum de 28 dB entre l'OLT et l'ONT. Voici comment se déroule un déploiement 1 × 32 typique :
| Composant | Perte |
|---|---|
| Répartiteur CPL (1×32) | 17,0 dB |
| Fibre d'alimentation (10 km × 0,35 dB/km) | 3,5 dB |
| Fibre de distribution (2 km × 0,35 dB/km) | 0,7 dB |
| Connecteurs SC-APC(6 paires × 0,3 dB) | 1,8 dB |
| Points d'épissure (4 × 0,1 dB) | 0,4 dB |
| Total | 23,4 dB |
| Marge restante | 4,6 dB |
Cette marge de 4,6 dB tient compte du vieillissement, des variations de température et des futures épissures. Si vous aviez utilisé un coupleur FBT à 21 dB au lieu d'un PLC à 17 dB, vous seriez à 27,4 dB - dangereusement proche de la limite de 28 dB avec seulement 0,6 dB de marge. Un connecteur sale et vous êtes éliminé.
C'est pourquoi chaque opérateur FTTH utilise des répartiteurs CPL pour 1×16 et plus. Le budget des pertes ne pardonne pas les pertes excédentaires du FBT à des ratios de partage élevés.
Formes de coupleur et à quoi ils servent
Au-delà du rapport de division et de la technologie, les coupleurs se présentent sous différentes configurations topologiques :
Coupleur Y (1×2) :La scission la plus simple. Une entrée, deux sorties. Utilisé pour l'exploitation des signaux, les chemins de redondance et la surveillance bidirectionnelle. Disponible en FBT ou PLC.
Coupleur en T (séparation inégale) :Un 1×2 avec une répartition intentionnellement inégale - 90/10, 80/20, 70/30. Presque toujours FBT. Utilisé pour le contrôle des prises où vous souhaitez échantillonner une petite partie du signal sans réduire de manière significative la puissance du chemin principal.
Coupleur X (2×2) :Deux entrées, deux sorties. Fonctionne simultanément comme séparateur et combinateur. Indispensable pour la communication bidirectionnelle sur une seule fibre et pour la construction de capteurs interférométriques. Toujours FBT.
Coupleur étoile (N×N) :Entrées multiples, sorties multiples avec répartition égale. Utilisé dans les topologies LAN existantes et certains réseaux de capteurs. Moins courant aujourd'hui.
Coupleur d'arbre (1×N) :Une entrée vers plusieurs sorties. La configuration performante pourRépartiteurs CPL en FTTH/PON - 1×8, 1×16, 1×32, 1×64.
Conseils d'installation et de sélection
Faites correspondre le type de connecteur à votre réseau.La plupart des répartiteurs FTTH se terminent parConnecteurs SC-APCpour une faible perte de rendement. Les robinets de surveillance des centres de données utilisent généralement LC UPC. La distribution extérieure utilise des séparateurs à queue de cochon (fibre nue) pour l'épissage par fusion. Spécifiez le connecteur au moment de la commande - champ-terminal du répartiteur PLCnattesfait perdre du temps et introduit des pertes supplémentaires.
Ne mettez pas en cascade les répartiteurs FBT lorsque vous pouvez utiliser un seul automate.Nous avons vu des installateurs construire une division 1 × 16 en mettant en cascade quatre étages de coupleurs FBT 1 × 2. Cela fonctionne sur papier. En pratique, la perte excédentaire cumulée provenant de quatre jonctions d'épissure/connecteur et de quatre dispositifs FBT distincts brûle le budget de la liaison. Un seul répartiteur PLC 1×16 fait le même travail dans un seul appareil avec une perte totale inférieure.
Choisissez des répartitions inégales pour surveiller les robinets.Si vous insérez une prise de surveillance permanente dans une fibre sous tension pour l'OTDR ou la surveillance de l'alimentation, utilisez un coupleur FBT 95/5 ou 90/10. Le chemin principal ne perd que 0,2 à 0,5 dB tandis que le port de dérivation reçoit suffisamment de signal pour la mesure. N'utilisez pas une répartition 50/50 pour la surveillance -, vous réduiriez de moitié la puissance du chemin principal sans raison.
Vérifiez la compatibilité des longueurs d'onde.Si votre système transporte simultanément 1 310 nm, 1 490 nm et 1 550 nm (typique dans GPON avec superposition vidéo), utilisez un répartiteur PLC large bande, et non un FBT à fenêtre unique. Les coupleurs FBT à fenêtre unique- peuvent présenter une perte supplémentaire de 1 à 3 dB à des longueurs d'onde en dehors de leur fenêtre de conception.
Test après installation.Mesurez la perte d'insertion sur chaque port du répartiteur avec un wattmètre optique calibré. Comparez avec la fiche technique du fabricant. Si un port dépasse les spécifications de plus de 0,5 dB, vérifiez les connecteurs sales ou les mauvaises épissures avant de blâmer le répartiteur.
Foire aux questions
Quelle est la différence entre un coupleur, un répartiteur et un combineur ?
Ce sont tous des sous-ensembles de la même famille d’appareils. Un répartiteur a une entrée et plusieurs sorties (1×N). Un combineur a plusieurs entrées et une sortie (N×1) - physiquement identique à un séparateur utilisé en sens inverse. Un coupleur est le terme général couvrant toute configuration : 1×N, N×1, 2×2, N×N.
Puis-je utiliser un coupleur multimode sur une fibre monomode- ?
Non. Les coupleurs monomodes- et multimodes sont conçus pour différentes tailles de cœur (9 µm contre. 50 µm). L'utilisation d'un coupleur multimode sur une fibre monomode- entraîne une perte excessive extrême car la géométrie du guide d'onde ne correspond pas. Adaptez toujours le coupleur au type de fibre.
Comment choisir entre FBT et PLC ?
Pour les fractionnements 1×2 ou 2×2, notamment avec des ratios inégaux, utilisez FBT -, c'est moins cher et plus performant. Pour 1 × 8 et plus, ou toute application nécessitant des performances à large bande (PON multi- longueurs d'onde), utilisez PLC. Les avantages en matière d'uniformité et de perte du PLC avec un nombre de ports élevé sont décisifs.
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