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Fibre optique : comprendre la différence entre le multimode et le monomode

Publié le: 13/11/2017  
Fibre optique : comprendre la différence entre le multimode et le monomode

Par Robert Luijten, Expert Test & Mesures chez FLUKE NETWORKS

Le câblage fibre optique est disponible en deux types : multimode et monomode. Les distances de câblage multimode sont plus courtes que le monomode, et le monomode est donc déployé pour les applications de fibre optique longue distance en extérieur, tandis que le multimode est le premier choix pour les centres de données et les applications sur site.

La fibre optique monomode est cependant de plus en plus populaire dans les applications à plus courte portée en raison de ses capacités de bande passante intrinsèquement plus élevées. Dès lors, un nombre croissant de techniciens sont confrontés à la mise en place d’installations à la fois monomode et multimode de fibre optique. Tâchons de bien comprendre la différence entre ces deux types.

Des différences évidentes…

Certaines des différences les plus évidentes incluent bien sûr la couleur du câble, les sources lumineuses et les tests. Une autre différence clé est la source de lumière et le coût associé de l’équipement de transmission. La fibre monomode nécessite une source de lumière laser à faible largeur spectrale, ce qui requiert des émetteurs-récepteurs plus coûteux. Bien que le câble monomode lui-même soit moins cher que le câble multimode, les émetteurs-récepteurs monomodes coûtent de 1,5 à 4 fois plus cher que les émetteurs-récepteurs multimodes.

… et d’autres plus complexes

Qu’est-ce qu’un mode ? Dans la transmission de données par fibre optique, le terme « mode » est utilisé pour décrire les moyens par lesquels un signal lumineux traverse l’âme en verre de la fibre - un mode est donc simplement le chemin que suit la lumière. Ainsi, dans une fibre optique monomode, la lumière parcourt un chemin, tandis que dans une fibre multimode, la lumière parcourt plusieurs chemins.

Si la fibre monomode prend en charge une bande passante et des distances significativement plus grandes, c’est parce que l’envoi de la lumière en un seul mode élimine ce que l’on appelle le retard en mode différentiel (DMD), qui est le principal facteur limitant la bande passante de la fibre multimode.

Retard limiteur de bande passante (DMD)

Lorsque plusieurs modes de transport traversent une fibre multimode, certains se déplacent vers le centre, tandis que d’autres empruntent des chemins plus proches de l’interface de gainage du noyau. Ceux qui se déplacent sur le bord extérieur sont appelés modes d’ordre supérieur, tandis que ceux qui se trouvent près du centre du noyau sont des modes d’ordre inférieur. Les modes d’ordre supérieur et inférieur se déplacent à des vitesses différentes et le DMD est la différence de temps de parcours.

Plus le DMD est petit, moins les impulsions de lumière s’étalent au fil du temps et plus la bande passante est élevée. Lorsque la différence de temps entre les impulsions est plus grande, le récepteur peut ne pas être en mesure de distinguer correctement les impulsions. Le DMD est directement lié à la distance, il augmente à mesure que la longueur de la fibre augmente. C’est pourquoi la fibre multimode a des exigences de distance beaucoup plus courte que la monomode, jusqu’à environ 500 mètres pour la multimode par rapport à 10 kilomètres pour la fibre optique monomode.

Le DMD peut également être causé par des imperfections dans la fibre optique et les fabricants de fibres ont appris à limiter le DMD en optimisant soigneusement le profil de l’indice de réfraction de la fibre. Plutôt que les modes viennent se réfracter uniquement là où le noyau rencontre le revêtement, la fibre multimode utilise un profil d’indice de fibre gradué qui change continuellement du centre du noyau à la limite du revêtement du noyau. Cela crée une voie parabolique (c’est-à-dire une courbe symétrique) qui ralentit le déplacement des modes d’ordre inférieur parcourant la plus courte distance près de l’âme de la fibre et des modes d’ordre supérieur parcourant de plus longues distances près du bord du noyau pour se déplacer plus rapidement. Cela minimise les retards de temps entre les impulsions, diminuant ainsi le DMD et permettant une plus grande bande passante.

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