Aboutement des fibres optiques

1. Problèmes rencontrés

Problème n°1 : la concentricité

L’aboutement ou mise bout à bout de deux fibres optiques consiste à les joindre entre elles par leurs extrémités. L’objectif consiste à ce que les axes de leurs cœurs respectifs soient en face l’un de l’autre, c’est-à-dire atteindre la meilleure concentricité possible. Sinon, le signal lumineux venant du cœur d’une fibre optique n’ira pas totalement dans le cœur de l’autre. Une partie de cette lumière partant dans la gaine ou étant réfléchie est synonyme de pertes de puissance du signal et donc de moindre distance pouvant être parcourue !

Concentricité : les cœurs des deux fibres optiques doivent être l’un en face de l’autre

Pour plus d’informations sur ce sujet, cf. la section Couplage entre fibre optique et fiche optique - Principe d’ajustement.

Problème n°2 : les dimensions en jeu

La seconde grande difficulté pour abouter deux fibres optiques réside dans les dimensions en jeu. Dans le langage courant, on entend : « Une fibre optique, c’est fin comme un cheveu ». De fait, une fibre optique recouverte de son revêtement primaire est plus épaisse qu’un cheveu. Mais, lorsque l’on souhaite les joindre bout à bout, alors, on prend réellement conscience de la taille du problème : on passe dans le domaine de la microtechnologie, les dimensions se mesurant en millièmes de millimètres....

1. Premières fiches optiques

Dès 1970 et la fabrication de la première fibre optique, la première fiche optique a été créée : FSMA (fiber subminiature type A), qui reprenait les principales caractéristiques de la connectique pour câbles en cuivre. Cette fiche optique avait un embout en acier et un verrouillage à vis. Elle acceptait les fibres optiques multimodales de 125, 140 ou 230 microns, ayant des diamètres de gaine jusqu’à 5,3 millimètres ainsi que les fibres optiques plastiques d’un millimètre.

Puis, dans le même esprit, ce fut mini BNC qui réutilisait l’idée des connecteurs coaxiaux en l’appliquant à la fibre optique. C’est une fiche optique en acier, avec un verrouillage à baïonnette, qui accepte les fibres optiques multimodales de 125 ou 140 microns, ayant des diamètres de gaine jusqu’à 3,2 millimètres.

Cela a été suivi par une lignée de fiches optiques apportant toutes des améliorations successives, certaines étant dédiées aux fibres unitaires, d’autres aux câbles bifibres et d’autres aux câbles multifibres optiques de type ruban.

2. Exemples de fiches pour fibre optique unitaire

Parmi la très large variété de fiches, raccords et connecteurs optiques, les plus connus et installés actuellement sont, pour les jonctions unifibre, les ST, SC et FC (fiber connector). Panorama :

1. Principe d’un raccordement classique

Pour insérer une fibre optique dans une fiche optique, les opérations se passent en plusieurs étapes :

Étapes du raccordement d’une fibre optique dans une fiche optique

2. Principe du collage

En ce qui concerne l’adhésion entre la fiche optique et la fibre optique, traditionnellement, la tenue de la fibre dans la fiche se fait par collage à chaud. Dans un premier temps, à l’aide d’une seringue, on injecte de la colle dans la fiche optique puis, dans un second temps, le passage dans un four assurera la prise de la colle.

Non seulement ces opérations sont longues et délicates mais, sans noircir le tableau, elles sont sources de difficultés. Il s’agit essentiellement du choix de la colle et du temps de séchage. Tout d’abord, il faut penser à vérifier la date limite d’utilisation ! Ensuite, la colle doit être d’un type recommandé sous peine de mauvais vieillissement. Alors, le raccordement ne tient plus dans le temps et le travail est à refaire au bout de quelques années. Quant au temps de séchage naturel, il pourrait atteindre une journée. Aussi, on utilise un four qui peut descendre à deux heures voire beaucoup moins en fonction du type de colle choisie et, surtout, de son prix.

Ces opérations ont été simplifiées avec l’arrivée de colles à froid qui évitent l’achat et l’installation d’un four, avec son alimentation électrique, sur le chantier.

3. Principe du sertissage

Depuis 1995, cette opération de collage est supprimée pour certaines fiches et remplacée par le sertissage. Par exemple, pour les fiches ST et SC « à sertir », une simple pince à sertir suffit pour assurer le maintien de la fibre optique dans ce type de fiche.

Schéma d’une fiche optique...

1. Principe du faisceau expansé

Dans des environnements difficiles, voire très sévères comme sur des chantiers, des sites miniers, des terrains militaires voire dans des zones de combat... la solution pour abouter deux fibres optiques consiste à utiliser la technique dite du faisceau expansé (expanded beam).

Cela consiste à élargir le faisceau lumineux en sortie de la première fibre optique à l’aide d’une lentille incluse dans la fiche optique, ensuite le signal se propage dans une interface d’air entre les deux fibres et, enfin, une seconde lentille le « resserre » afin qu’il entre dans la seconde fibre optique.

Schéma de principe d’une connectique à faisceau expansé

Le point noir est une perte de puissance du signal lumineux, compensé par des avantages de durée dans le temps car il n’y a pas d’usure à l’interface optique, et de fiabilité car il y a une meilleure tolérance aux impuretés et il est plus facile à nettoyer.

Schéma expliquant la meilleure tolérance aux impuretés du faisceau expansé

Exemples de caractéristiques

Par rapport à la connectique optique classique, la connectique à faisceau expansé est durcie. Quelques exemples de caractéristiques physiques...

1. Prolongateurs et épissures mécaniques

L’opération consiste à abouter deux fibres optiques dans un dispositif qui peut être démontable, si nécessaire, une dizaine de fois.

Cela peut être le cas pour des liaisons temporaires, des liaisons de tests, des aboutements avec des fibres amorces (pigtails), etc. Cela peut aussi convenir à une liaison fixe si on ne peut pas réaliser une épissure par fusion pour des raisons de matériel, de coût ou de conditions de chantier.

Les prolongateurs ou épissures mécaniques utilisés mettent les fibres correctement en face à face, mais il reste une couche d’air entre elles. Cette couche est synonyme de pertes par réflexion. Ce problème est résolu grâce à un gel dont l’indice est très proche de celui des fibres optiques, gel contenu dans le prolongateur et qui vient s’insérer entre les fibres, à la place de l’air. Il diminue les pertes par réflexion et accroît la réflectance, d’où un affaiblissement relativement faible, d’environ deux à trois dixièmes de décibel, qui ne pénalise pas trop le bilan optique de la liaison.

Cette alternative fiable à l’épissure par fusion est rapide, facile, économique et ne nécessite pas d’équipement spécialisé tout en offrant...

1. Contamination d’une face optique

Un point parfois ignoré est celui dit de la contamination de la face d’une fibre optique que l’on trouve dans les aboutements par connectique ou épissure mécanique. En fait, chaque fois que l’on va débrancher puis rebrancher une connexion optique, les grains de poussière vont se déplacer, créant des rayures sur les faces des fibres optiques. De plus, ils vont s’éclater en particules plus fines, contaminant ainsi, peu à peu, toute la face optique dont le cœur.

Aussi, si on ne prend pas la précaution de nettoyer les faces...