Fibres multimodales en silice et fibres en plastique

Introduction

L’ensemble des fibres optiques multimodales, c’est-à-dire des fibres à plusieurs modes de transmission du signal, peut être découpé en deux grands types :

Les fibres optiques multimodales en silice, qui sont essentiellement utilisées dans les réseaux locaux d’entreprise (local area network - LAN), les centres informatiques (data centers), les entrepôts de données (data warehouse ou mammoth data center), les centres de calcul des supercalculateurs (high performance computing - HPC), etc. Plusieurs organismes interviennent dans leur normalisation (cf. la section suivante : Organismes de normalisation). La variété de ces fibres et leurs caractéristiques associées sont présentées à la section Fibres optiques multimodales en silice.
Les fibres multimodales en plastique, qui ont des performances débit x distance bien moindres mais qui sont très faciles à installer. D’amélioration en amélioration, elles élargissent leurs domaines applicatifs et trouvent peu à peu leur place dans les réseaux grâce aux fibres supportant le débit 1 Gbit/s. La section Fibres optiques multimodales en plastique fait le tour de ces fibres.

Organismes de normalisation

1. Correspondances entre organismes

Alors que pour les fibres optiques unimodales, c’est l’UIT-T qui est l’organisme de normalisation le plus important, il n’en est pas de même pour les fibres optiques multimodales. Certes, il y a bien la recommandation UIT-T G.651.1 (cf. section Fibres optiques multimodales en silice - Recommandation UIT-T G.651.1) qui définit les caractéristiques des fibres optiques multimodales 50/125 µm. Mais trois organismes comptent dans ce domaine :

L’Organisation internationale de normalisation (OSI ou International standardisation organisation - ISO) avec, entre autres, la norme ISO 11801-1 concernant les systèmes de câblage et les fibres multimodales (optical multimode - OM) des types OMx avec x = 1, 2, 3, 4 ou 5 (cf. section Fibres optiques multimodales en silice - Fibres optiques multimodales OMx pour les réseaux locaux).
La CEI, avec le document CEI 60793-2-10:2022, fournit les caractéristiques d’un certain type de fibres optiques multimodales identifiées A1-OMx où x correspond à 1, 2, 3, 4 ou 5. Les fibres A1-OM2 à A1-OM5 sont des fibres 50/125 et existent en deux variantes : a et b. Ces deux variantes définissent deux niveaux de performances de résistance aux pertes par macro courbure. Les fibres A1-OM1 sont des 62,5/125 mais avec une variante A1d pour les fibres 100/400.
L’ANSI (American National Standards Institute) via l’association des industriels TIA pour...

Fibres optiques multimodales en silice

1. Rappel historique et ancêtres à gros cœur

a. Rappel historique des fibres multimodales en silice

Certes, les fibres optiques unimodales se sont taillées la part du lion dans le domaine des réseaux en fibres optiques (cf. chapitre Panorama des fibres optiques unimodales) et c’est par centaines de millions de kilomètres que se comptent leurs déploiements. Mais, il ne faudrait pas oublier que cette aventure a commencé avec les fibres optiques multimodales.

Les éléments clés historiques datent de la décennie 1960-1970 : d’abord, en 1960, avec la première démonstration d’un laser, ensuite, en 1966, avec l’émergence de l’idée qu’une fibre optique pourrait être un bon exemple d’utilisation de cet équipement. La difficulté, à ce moment-là, tenait aux pertes qui étaient de l’ordre de 1 000 dB/km et donc rédhibitoires.

Le basculement eut lieu en 1970 lorsque, d’une part, ces pertes ne furent plus que de 20 dB/km dans une région proche de 1 000 nanomètres et, d’autre part, que les lasers pouvaient fonctionner à des températures de bureaux. Ceci entraîna des recherches plus poussées pour développer les systèmes de communication par fibres optiques.

La première étape notable démarre vers 1975 avec un système opérant aux environs de 850 nanomètres via un laser semi-conducteur à l’arséniure de gallium (AsGa) et une fibre optique multimodale. Après trois à quatre ans de recherche et tâtonnements, les premiers systèmes commercialement viables ont été installés en 1980. Ils pouvaient transmettre un débit d’une trentaine de mégabits par seconde sur une distance d’une dizaine de kilomètres entre répéteurs. C’est cette distance, environ dix fois plus importante que les systèmes à base de câbles coaxiaux en cuivre, complétée par un moindre coût d’installation et d’entretien des répéteurs, qui motivèrent la persévérance dans les recherches.

Les spécificités des systèmes pour cette première...

Fibres optiques multimodales en plastique

1. Généralités sur les fibres optiques en plastique

Les fibres optiques en plastique n’ont, à proprement parler, ni cœur ni gaine. Elles sont constituées par un tube en plastique transparent, de un à deux millimètres de diamètre, entouré d’une gaine en plastique noir afin qu’il y ait réflexion sur l’interface transparent-opaque. Les pertes sont importantes limitant fortement le produit débit x distance mais leur coût et leur facilité de mise en œuvre - fibres très faciles à raccorder - leur ouvrent des niches de marché.

On les trouve essentiellement dans l’éclairage automobile, l’architecture intérieure, la décoration de vitrines, la signalisation, l’audiovisuel et aussi dans la communication voix-données-images en entreprise et en milieu industriel.

Leurs principaux avantages sont la simplicité d’usage et d’installation, l’immunité aux interférences électromagnétiques, l’isolation galvanique (pas de risque d’étincelle), la vérification immédiate de fonctionnement grâce à la lumière visible et la sécurité des transmissions contrairement au possible piratage des lignes en cuivre sans oublier leur large ouverture numérique.

Large ouverture numérique pour les fibres optiques en plastique

2. Fibres optiques en plastique type PMMA

Plusieurs types de fibres optiques en plastique sont fabriquées grâce au polymère « polyméthacrylate de méthyle » que l’on trouve souvent écrit PMMA (acronyme de l’anglais, polymethyl methacrylate). Non seulement il permet une excellente transmission de la lumière - jusqu’à 92 % de la lumière visible, soit plus que le verre -, mais c’est le seul polymère qui soit transparent aux ultraviolets.

Composition du PMMA

La courbe de l’atténuation spectrale des fibres optiques en plastique de type PMMA est bien caractéristique du fort affaiblissement que subit la transmission du signal lumineux. Au vu de cette courbe, on comprend que les émissions se fassent autour des 650 nanomètres.

Atténuation spectrale des fibres en plastique...