Fibre optique

Fibre optique Transmission de données haut débit

La transmission des données par fibre optique (FO) offre de nombreux avantages. Elle autorise des débits de données élevés jusqu'à 40 Gbit/s sur des distances de plusieurs kilomètres, n'impacte pas les lignes adjacentes et est insensible aux influences électromagnétiques. Les différents types de fibres (POF, PCF, GOF) et les catégories de fibres OM1 à OM5 ainsi que OS2 permettent de réaliser des concepts de câblage sur mesure, qui répondent aux exigences spécifiques.

Avantages

  • Câbles et conducteurs à fibres optiques jusqu'à 90 % plus fins que les câbles en cuivre
  • Pas de concept de blindage nécessaire en raison de la transmission sans métal
  • Faible utilisation de matériel pour le câblage passif
  • Transmission de plusieurs signaux dans différentes longueurs d'onde sur la même fibre optique grâce à de grandes largeurs de bande de transmission
Tablette avec livre blanc au sujet de la fibre optique

Livre blanc sur la technologie de la fibre optique

Transmission sûre et fiable de données à haut débit par fibre optique : cette technologie permet de transmettre des données sur de longues distances sous forme de lumière. Découvrez les avantages qui en découlent dans notre livre blanc. Informez-vous sur les différents types de câbles et de fibres ainsi que sur les applications pour lesquelles la technologie est adaptée.

Principe de la transmission optique des données

Principe de la transmission optique des données

Le principe de la transmission par fibre optique

Les fibres optiques (FO) transmettent les données sous forme de lumière sur de longues distances. Pour ce faire, les signaux électriques sont transformés en signaux optiques au niveau de l'émetteur et sont envoyés au récepteur via des fibres synthétiques ou en verre. Là, les signaux lumineux transmis sont à nouveau transformés en signaux électriques, avant d'être analysés et traités.

Les câbles et conducteurs sont jusqu'à 90 % plus légers et plus fins que les câbles en cuivre et couvrent ainsi des distances de transmission plus importantes et des débits de données allant jusqu'à 40 Gbit/s. Dans le même temps, des concepts de blindage élaborés sont inutiles puisque le système est absolument résistant aux interférences CEM et ESD grâce à une transmission sans métal.

Les matériaux utilisés et les coûts associés pour le câblage passif sont généralement inférieurs à ceux du câblage en cuivre. En outre, de grandes largeurs de bande de transmission avec une densité de signal élevée permettent de transmettre plusieurs signaux dans différentes longueurs d'onde sur la même fibre optique (multiplexage).

Transmission des données dans un data center

Le câblage fibre optique optimise la transmission des données dans un data center

Les fibres optiques en application

Peu importe la distance, courte, moyenne ou longue, avec des vitesses inférieures à 100 Mbit/s ou allant jusqu'à 40 Gbit/s, ou encore au sein de structures de bus ou Ethernet : il existe un câble adapté à la transmission des données par fibre pour la quasi-totalité des exigences dans l'automatisation industrielle et semi-industrielle. Même en cas d'utilisation dans des conditions difficiles, p. ex. dans des parcs éoliens, les fibres optiques accomplissent leur tâche de manière fiable.

Les champs d'application vont de la construction automobile et du câblage industriel jusqu'aux réseaux étendus, en passant par les réseaux locaux (LAN) dans les data centers. Le choix du type et de la catégorie de fibre appropriés est décisif pour le câblage.

À chaque utilisation sa fibre Chaque type de fibre convient à un domaine d'application précis. Plus le diamètre extérieur de la fibre est petit, plus le comportement de la fibre est délicat lors de l'assemblage. Des diamètres d'âme de fibre plus petits permettent des débits de données et des distances plus élevés. Cliquez sur les spots turquoises pour plus d'informations.

Carte d'image interactive : diamètres de l'âme de fibre et de la gaine pour les fibres optiques
POF pour les circuits de transmission courts jusqu'à 70 m et jusqu'à 100 Mbit/s
Dans le cas des câbles POF (Polymer Optical Fiber), l'âme et la gaine (Cladding) sont en plastique. Le diamètre d'âme typique est de 980 µm et celui de la gaine est de 1 000 µm. Avec des distances de transmission courtes allant jusqu'à 70 m et des débits de données de 100 Mbit/s maximum, selon le composant actif, les câbles POF sont utilisés pour le câblage dans la construction automobile ou pour le câblage industriel. La robustesse et la taille de la fibre permettent de l'assembler facilement sur le terrain. En raison de l'atténuation et de la dispersion importantes, ce type de fibre ne convient pas pour les débits de données élevés et les longues distances.
POF pour les circuits de transmission courts jusqu'à 70 m et jusqu'à 100 Mbit/s
PCF pour les lignes de transmission moyennes jusqu'à 500 m et jusqu'à 1 Gbit/s
Les PCF (Polymer Clad Fiber) sont des fibres optiques en verre et revêtues de plastique. Les câbles, qui ont diverses dénominations comme PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) et HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), sont robustes et permettent une confection aisée. Les fibres PCF avec un diamètre d'âme typique de 200 µm et un diamètre de gaine de 230 µm sont souvent utilisées dans le câblage industriel pour des longueurs moyennes allant jusqu'à 300 m et des débits de données principalement ≤100 Mbit/s. Les autres domaines d'application sont l'automobile, les capteurs et la technologie médicale.
PCF pour les lignes de transmission moyennes jusqu'à 500 m et jusqu'à 1 Gbit/s
GOF multimode pour les grandes lignes de transmission jusqu'à 550 m avec 10 Gbit/s
Avec les GOF multimodes (Glass Optical Fiber), la fibre de verre présente une âme en verre de quartz entourée d'une couche de verre réfléchissant. Pour les câbles multimodes, le diamètre de l'âme est de 50 µm ou 62,5 µm. Le diamètre plus grand permet de coupler davantage d'énergie lumineuse au début des fibres, mais entraîne simultanément une atténuation plus importante sur toute la longueur des fibres. Les fibres multimodes sont principalement utilisées dans les réseaux locaux (LAN) et dans les data centers, où elles peuvent atteindre des distances de transmission de 550 m avec 10 Gbit/s.
GOF multimode pour les grandes lignes de transmission jusqu'à 550 m avec 10 Gbit/s
GOF monomode pour les grandes lignes de transmission jusqu'à 50 km et jusqu'à 40 Gbit/s
Les fibres monomodes GOF (Glass Optical Fiber) se caractérisent par un diamètre d'âme nettement plus petit d'env. 8 µm. Dans le cas des fibres monomodes, il faut distinguer le diamètre de l'âme et le diamètre du champ modal. Le diamètre du champ modal dépend de la longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est grande, plus le diamètre du champ modal est important. Étant donné que les fibres ne peuvent transmettre qu'un mode de lumière, elles peuvent recevoir et transmettre une puissance très élevée. Le coefficient d'atténuation des fibres est très faible dans la plage de transmission. Les faibles valeurs d'atténuation et de dispersion sont parfaitement adaptées à l'utilisation des fibres monomodes dans le cas de distances supérieures à 50 km et de débits de données allant jusqu'à 40 Gbit/s.
GOF monomode pour les grandes lignes de transmission jusqu'à 50 km et jusqu'à 40 Gbit/s

Les catégories de fibres OM1, OM2, OM3, OM4 pour fibres multimodes ainsi que OS1 et OS2 pour les fibres monomodes sont définies à l'échelle internationale dans la norme ISO/CEI 11801. Elles indiquent les bandes passantes de transmission et les valeurs d'atténuation par fibre. En raison de l'augmentation constante des bandes passantes de transmission, les catégories futures deviennent également plus nombreuses, p. ex. OM5 pour les vitesses de transmission jusqu'à 400 Gbit/s.

Fibres optiques et pertes

L'atténuation désigne une perte de la puissance lumineuse qui se produit lors du transport de la lumière de l'émetteur vers le récepteur. Le but est de transporter l'énergie lumineuse jusqu'au récepteur avec le moins d'atténuation possible. Il faut distinguer l'atténuation qui se produit concrètement à un endroit précis et l'atténuation liée à la longueur, c'est-à-dire le coefficient d'atténuation. Le coefficient d'atténuation des fibres optiques se réfère à une longueur de 1 km.

Fibres optiques et atténuation
Fibres optiques et atténuation
Fibres optiques et atténuation
Fibres optiques et atténuation

Pertes d'insertion et de couplage : celles-ci peuvent se produire lorsque la lumière est introduite dans la fibre, à la fois à partir de l'émetteur ou également lorsqu'elle est connectée au moyen de fiches et d'épissures sur la liaison et au niveau du récepteur. Les causes de ce type de perte sont multiples. Très souvent, elles sont causées par des saletés sur la face des connecteurs.

Le couplage de différents diamètres d'âme dans une liaison entraîne également des pertes. Les épissures, réalisées par fusion, présentent peu de pertes et se situent sous 0,1 dB. Les décalages longitudinaux, transversaux et angulaires des extrémités des fibres peuvent également entraîner une atténuation. Les éraflures et les fissures sur les surfaces, non seulement augmentent l'atténuation, mais peuvent également endommager la surface couplée sur le côté opposé. Les erreurs de montage, p. ex. une entaille de l'extérieur sur la fibre de verre pendant le montage, peuvent entraîner une atténuation, voire une rupture sur le long terme.

Fibres optiques et atténuation

Les rayons de courbure minimum sont indiqués dans les fiches techniques des différentes fibres optiques. En cas de dépassement, les pertes et l'atténuation augmentent en conséquence. Une partie de la lumière s'échappe de l'âme. Il y a quelque temps déjà, les fibres GOF autorisant une courbure importante avaient été développées pour les câbles monomodes et multimodes. Des rayons de courbure inférieurs à 10 mm peuvent être obtenus avec des fibres moins sensibles à la flexion. Les fibres sont spécifiées à l'échelle internationale dans les normes correspondantes de la série CEI 60793-x et ITU-Tx. L'avantage est la pose en cas de conditions d'installation défavorables dans les bâtiments, les résidences et les environnements industriels.

Fibres optiques et atténuation

Le matériau utilisé pour fabriquer la fibre optique ainsi que le processus de production sont des sources d'atténuation. Les causes peuvent être spécifiques au matériau ou p. ex. relatives à la présence d'impuretés. Les fibres de verre sont fabriquées pour une utilisation dans des plages précises de longueurs d'ondes. Dans ces plages, l'atténuation doit être aussi faible que possible. Les coefficients d'atténuation qui s'appliquent à ces longueurs d'ondes sont indiqués dans les fiches techniques correspondantes. Les fibres optiques doivent être exploitées dans ces plages.

Fibres optiques et dispersion

Distorsion du signal pendant le trajet de l'émetteur au récepteur

Effets de la dispersion

La dispersion limite également les débits de données et les largeurs de bande de transmission des câbles à fibres optiques. Une dispersion désigne la déformation d'un signal. Au cours du trajet de l'émetteur au récepteur, le signal perd de son amplitude. Les flancs chutent de plus en plus. Si deux signaux convergent successivement, le récepteur ne peut plus dire s'il s'agit d'un ou de deux signaux.

Des erreurs se produisent ainsi lors de la transmission. Plus la largeur de bande de transmission est élevée et plus la longueur de la liaison est longue, plus il est important de se concentrer sur une faible dispersion. C'est un facteur décisif pour une qualité de transmission fiable et sans erreur, en particulier pour les longues liaisons monomodes.

La gamme de produits FO de Phoenix Contact

Vaste gamme de produits pour le câblage de la fibre optique

Produits pour le câblage de données à base de fibre optique

Phoenix Contact vous propose une vaste gamme de produits de câblage de la fibre optique et de connecteurs de données à fibre optique. En plus d'un large choix de câbles et de la technologie de raccordement appropriée, les raccordements des appareils, les panneaux de jonction, les coupleurs et répartiteurs pour rails DIN viennent compléter la gamme.

• Vitesses de transmission jusqu'à 40 Gbit/s
• Solutions pour IP20, IP65/67 et IP68
• Pour tous les types de fibres courants
• Pour toutes les interfaces courantes
• Sécurité maximale contre les influences CEM et ESD

Conviennent parfaitement pour ces industries

Les fibres optiques permettent de nombreuses applications dans les domaines d'application suivants :

Une technologie de raccordement moderne jette les bases de l'automatisation des bâtiments intelligents

Raccordements intelligents des appareils dans l'automatisation des bâtiments

Les bâtiments intelligents modifient également le raccordement des appareils : les applications sont mises en réseau de manière décentralisée. Pour que l'automatisation des bâtiments soit une réussite, il est nécessaire de disposer de connexions d'appareils à la fois standardisées et évolutives.

Le constructeur d'appareils lors du choix de la technologie de raccordement pour son application

Constructeurs d'appareils

Les solutions de raccordement sont de plus en plus petites et robustes. La technologie de raccordement moderne de Phoenix Contact pour l'industrie et l'infrastructure permet aux constructeurs d'appareils de disposer d'une grande liberté dans la planification et le développement de leurs applications.

E-paper : connecteurs de données
Notre gamme de fibres optiques parmi les connecteurs de données
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