Le rôle critique des tests de dispersion chromatique dans la caractérisation des fibres optiques

La vitesse et la précision sont deux exigences clés des réseaux de fibre optique transportant des communications critiques, qu'il s'agisse de relier des communautés ou d'enjamber des continents. Les abonnés ont besoin de liaisons FTTH plus rapides et d'un accès à la connectivité mobile 5G pour la télésanté, les véhicules autonomes, la vidéoconférence et d'autres applications gourmandes en bande passante. Avec la prolifération massive des centres de données et les progrès rapides de l'IA et de l'apprentissage automatique, associés à des vitesses de réseau plus rapides et à des flux vers 800G et au-delà, la caractérisation complète de la fibre devient indispensable.  

Selon la norme G.650.3 de l'UIT-T, les tests optiques avec un réflectomètre optique temporel (OTDR) et l'ensemble de test de perte optique (OLTS) et les tests de dispersion chromatique (CD) et de dispersion du mode de polarisation (PMD) sont nécessaires pour effectuer une caractérisation complète de la fibre et garantir des performances élevées du réseau. La gestion de la CD est donc essentielle pour garantir l'intégrité et l'efficacité de la transmission. 

Si la dispersion chromatique est une caractéristique naturelle de toutes les fibres optiques, qui se traduit par une expansion de l'impulsion du spectre haut débit sur une longue distance, elle devient problématique pour les fibres transportant des débits de données supérieurs à 10 Gbit/s, conformément à la norme G.650.3 de l'UIT-T. La dispersion chromatique peut avoir un impact significatif sur la qualité du signal, en particulier dans les systèmes de communication à grande vitesse, et les tests sont la clé de la gestion de ce défi. 

Qu'est-ce que la dispersion chromatique ?

Lorsque des impulsions lumineuses de différentes longueurs d'onde circulant dans une fibre optique sont soumises à la dispersion chromatique, l'étalement de la lumière peut entraîner un chevauchement des impulsions, une distorsion et, en fin de compte, une dégradation du signal transmis. Il existe deux formes de dispersion chromatique : la dispersion des matériaux et la dispersion des guides d'ondes.  

La dispersion des matériaux est un facteur inhérent à tous les types de fibres, qui fait que les différentes longueurs d'onde se déplacent à des vitesses variables, ce qui fait que les longueurs d'onde arrivent à l'émetteur-récepteur le plus éloigné à des moments différents.  

La dispersion du guide d'ondes résulte de la structure du guide d'ondes de la fibre, le signal optique voyageant à la fois dans le cœur et dans la gaine de la fibre, qui ont des indices de réfraction différents. Cela fait varier le diamètre du champ de mode, ce qui entraîne une variation de la vitesse du signal par longueur d'onde.    

Il est important de conserver un certain niveau de CD pour éviter que d'autres effets non linéaires ne se produisent, de sorte que le CD zéro n'est pas souhaitable. Mais il est impératif de gérer le CD à des niveaux acceptables pour éviter tout impact négatif sur l'intégrité du signal et la qualité du service. 

Quel est l'impact des types de fibres sur la dispersion chromatique ? 

Si, comme indiqué précédemment, la dispersion chromatique est une caractéristique naturelle inhérente à toute fibre optique, le type de fibre joue un rôle crucial dans la gestion de la dispersion chromatique. Les opérateurs de réseaux peuvent choisir des fibres à dispersion "naturelle" ou des fibres dont la courbe de dispersion a été décalée pour réduire l'impact de la CD dans certaines gammes de longueurs d'onde.  

La fibre optique la plus fréquemment déployée dans les réseaux actuels est la fibre optique standard ITU-T G.652 à dispersion naturelle. Les fibres à dispersion nulle UIT-T G-653 ne prennent pas en charge la transmission DWDM, et les fibres à dispersion non nulle G.655 ont une CD plus faible mais sont optimisées pour les longues distances et sont plus chères.  

En fin de compte, il est important que les opérateurs sachent quel type de fibre est présent dans leur réseau. Si la plupart des fibres sont de type G.652, mais que certaines sont d'un autre type, la qualité du service pourrait être compromise si la dispersion chromatique n'est pas visible sur toutes les liaisons. 

Comment relever les défis de la dispersion chromatique ? 

Dans les réseaux où le type de fibre est connu et où les émetteurs-récepteurs peuvent être alignés en conséquence, les tests CD peuvent sembler moins critiques. Cependant, dans les réseaux hétérogènes où les types de fibres sont mélangés, il est impératif de procéder à une caractérisation et à des tests complets des fibres.  

L'utilisation d'émetteurs-récepteurs aléatoires sur des types de fibres inconnus peut entraîner des erreurs et des interruptions de service. Des effets non linéaires peuvent se produire lorsque des émetteurs-récepteurs et des amplificateurs cohérents à longue portée ont été déployés sur une fibre à dispersion décalée, par exemple.  

L'analyseur de dispersion unilatérale FTBx-570 d'EXFO change la donne dans ce scénario. Cette solution novatrice est le seul appareil de ce genre dans l'industrie qui permet d'effectuer rapidement des tests unilatéraux de CD et de PMD dans le cadre de la routine de caractérisation complète de la fibre d'un opérateur de réseau.  

Prenant en charge des vitesses de réseau allant jusqu'à 800G et au-delà, le FTBx-570 garantit l'intégrité du service sur les réseaux métropolitains, centraux, DCI et xhaul cellulaires/mobiles. Sa capacité de test unilatéral permet aux techniciens de caractériser efficacement plusieurs liaisons optiques en moins de 30 secondes à partir d'un seul endroit, réduisant ainsi le temps de déploiement et les coûts opérationnels.  

Un regard sur l’avenir 

La dispersion chromatique reste un défi à relever pour garantir la fiabilité et l'efficacité des systèmes de communication à grande vitesse. La caractérisation et les tests des fibres sont essentiels pour comprendre et gérer les complexités de la dispersion chromatique, offrant aux techniciens et aux ingénieurs les informations nécessaires pour concevoir, déployer et maintenir l'infrastructure qui supporte les communications critiques mondiales. À mesure que les réseaux évoluent et se développent, EXFO continuera d'innover et d'apporter des solutions sur le marché pour rester en avance et soutenir l'adoption des technologies avancées.