Atténuation et fenêtres de transmission
La lumière s’affaiblit en traversant le verre, et l’ampleur de cet affaiblissement dépend de la longueur d’onde — une courbe à deux bosses et trois creux qui a déterminé les longueurs d’onde utilisées par toute l’industrie. Cette page explique d’où vient la perte (diffusion, absorption, pic d’eau), la quantifie par kilomètre pour chaque type de fibre et fenêtre, ajoute les pertes discrètes des connecteurs et des épissures, et montre comment le total se traduit dans la colonne « dB » de chaque bilan de liaison.
D’où vient la perte
| Mécanisme | Physique | Dépendance à la longueur d’onde | Part à 1550 nm |
|---|---|---|---|
| Diffusion de Rayleigh | des fluctuations de densité figées dans le verre diffusent la lumière dans toutes les directions | ∝ 1/λ⁴ — domine aux courtes longueurs d’onde | ~0,15 dB/km sur 0,2 |
| Absorption infrarouge | vibrations du réseau de silice | augmente fortement au-delà de 1 600 nm | faible à 1550, ferme la fenêtre au-delà de 1 700 |
| Absorption OH⁻ (eau) | ions hydroxyle issus de la fabrication | culmine à 1 383 nm (et 1 240, 950 nm) | 0 dans une fibre à faible pic d’eau ; jusqu’à 1–2 dB/km dans une fibre ancienne |
| Absorption par ions métalliques | impuretés Fe, Cu, Cr | — | négligeable dans la fibre moderne |
| Courbures | macro- et microcourbures | augmente avec la longueur d’onde | dépend de la conception (La lumière dans la fibre) |
| Absorption UV | transitions électroniques | bien en dessous de 800 nm | sans pertinence pour les télécoms |
Le minimum de la somme se situe à ≈ 1 550 nm (0,17–0,20 dB/km dans les meilleures fibres) — c’est pourquoi les liaisons longue distance et le DWDM s’y trouvent.
Les fenêtres
| Fenêtre | Longueur d’onde | Atténuation typique (SMF) | Atténuation typique (MMF) | Qui l’utilise |
|---|---|---|---|---|
| 1re, 850 nm | 770–910 | — (multimode uniquement) | 2,5–3,5 dB/km | optiques SR à base de VCSEL, de 1000BASE-SX à 800G-SR8 ; SWDM |
| 2e, 1310 nm (bande O) | 1 260–1 360 | 0,32–0,40 dB/km | 0,6–1,5 (MMF à 1300) | LX/LR/DR/FR, bande basse CWDM, sens montant PON, dispersion nulle |
| Bande E | 1 360–1 460 | 0,35 (fibre à faible pic d’eau uniquement) | — | canaux CWDM 1371–1451 |
| Bande S | 1 460–1 530 | 0,25 | — | PON XG-PON montant ? non — GPON descendant 1490, CWDM 1471–1511 |
| 3e, 1550 nm (bande C) | 1 530–1 565 | 0,18–0,22 dB/km | — | ER/ZR, DWDM, fenêtre de gain EDFA, PON vidéo/1550 |
| Bande L | 1 565–1 625 | 0,20–0,25 | — | extension DWDM, PON XG-PON descendant 1577, surveillance 1625 |
| Bande U | 1 625–1 675 | 0,3+ | — | surveillance OTDR de systèmes en service |
Noms des bandes et plans de canaux : Bandes de longueurs d’onde.
Atténuation par type de fibre
| Fibre | 850 nm | 1310 nm | 1383 nm | 1550 nm | 1625 nm | Maximums normalisés |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OM1 (62,5 µm) | 3,5 | 1,5 (1300) | — | — | — | TIA-568 |
| OM2–OM5 (50 µm) | 3,0 (2,3 typ.) | 1,5 (0,7 typ.) | — | — | — | TIA-568 |
| OS1 (intérieur, revêtement serré) | — | 1,0 | — | 1,0 | — | ISO 11801 |
| OS2 / G.652.D (faible pic d’eau) | — | 0,35 (0,4 max) | ≤ 0,4 | 0,20 (0,3 max) | 0,23 | ITU-T G.652.D |
| G.652.B (ancienne, pic d’eau) | — | 0,35 | 1–2 | 0,22 | 0,3 | G.652.B |
| G.655 NZ-DSF | — | — | — | 0,22 | 0,25 | G.655 |
| G.654.E ultra-faible perte | — | — | — | 0,17 | 0,19 | G.654 |
| G.657 insensible aux courbures | — | 0,35 | — | 0,20 | 0,23 | G.657 |
Règle de terrain : utilisez le maximum spécifié par le fabricant du câble pour la conception (0,35/0,22), la valeur mesurée pour le dépannage.
Pertes discrètes
| Élément | Typique | Marge de conception | Remarques |
|---|---|---|---|
| Paire de connecteurs, monomode UPC, propre | 0,1–0,3 dB | 0,5 dB (TIA), 0,75 dB (anciennes conceptions) | connecteurs de grade B ≤ 0,25 dB typique |
| Paire de connecteurs, APC | 0,1–0,3 dB | 0,5 dB | plus affaiblissement de réflexion ≥ 60 dB |
| Paire de connecteurs, multimode | 0,1–0,5 dB | 0,75 dB | — |
| Paire MPO-12/16 | 0,2–0,5 dB (faible perte ≤ 0,35) | 0,5–0,75 dB | par paire accouplée, toutes fibres |
| Épissure par fusion, monomode | 0,02–0,1 dB | 0,1–0,3 dB | mesurée par OTDR |
| Épissure par fusion, multimode | 0,05–0,2 dB | 0,3 dB | — |
| Épissure mécanique | 0,2–0,5 dB | 0,5 dB | réparations temporaires |
| Connecteur sale | 0,5–3 dB | — | la perte la plus courante de toutes (Défauts d’infrastructure) |
| Coupleur 1:2 | 3,5 dB | 3,9 dB | chaque doublement ajoute ≈ 3,2–3,5 dB |
| Coupleur 1:32 | 17 dB | 17,5–18 dB | PON (Classes ODN) |
| Multiplexeur CWDM (8 canaux) | 1,0–2,0 dB | 2,5 dB | par passage ; ×2 pour multiplexeur + démultiplexeur (Bilan CWDM) |
| DWDM AWG (40 canaux) | 3–5 dB | 5–7 dB | par passage |
| Atténuateur fixe | 1–20 dB nominal | ± 0,5 dB | pour éviter la saturation du récepteur |
Assembler le tout
Perte totale = Σ(longueur de fibre × dB/km) + Σ(paires de connecteurs) + Σ(épissures) + Σ(dispositifs passifs).
| Exemple de liaison | Fibre | Connecteurs | Épissures | Dispositifs | Total |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 km SMF à 1310 nm, 4 paires de connecteurs, 4 épissures | 3,5 | 2,0 (conception) / 0,8 (typ) | 0,4 / 0,2 | — | 5,9 conception / 4,5 typique |
| 40 km SMF à 1550 nm, 4 paires, 12 épissures | 8,8 | 2,0 | 1,2 | — | 12,0 |
| 300 m OM4 à 850 nm, 2 paires | 0,9 | 1,5 | — | — | 2,4 |
| 20 km GPON à 1490 nm, split 1:32, 4 paires, 6 épissures | 5,0 | 2,0 | 0,6 | 17,5 | 25,1 (classe B+ 28 dB) |
| 40 km CWDM à 1550 avec mux/demux | 8,8 | 2,0 | 1,0 | 5,0 | 16,8 |
À comparer avec le bilan du module : Ingénierie du bilan de liaison.
La longueur d’onde compte double
- Perte par kilomètre — un module ER à 1550 nm perd 0,2 dB/km là où un LR à 1310 nm perd 0,35 ; sur 40 km, cela représente 6 dB d’écart, ce qui explique pourquoi ER et ZR se situent à 1550.
- Sensibilité aux courbures — les pertes dues aux courbures augmentent avec la longueur d’onde ; une infrastructure qui passe à 1310 peut échouer à 1550 ou 1577 (XG-PON), et une longueur d’onde de test de 1625 nm sert à détecter ces courbures (Tests et mesures).
Dans CodingBox
Le DDM du module donne les deux bouts de l’équation — puissance Tx ici, puissance Rx là — et la différence, relevée au banc avec une jarretière de référence puis dans le rack, est la perte de l’infrastructure ; la comparer au tableau ci-dessus vous indique si l’infrastructure correspond à ce que prévoyait la conception (Le DDM dans l’application, Puissance Rx et bilan de liaison).
La lumière qui revient au lieu d’avancer — réflexion de Fresnel, réflectance et affaiblissement de réflexion par composant et par technologie : Réflexions et affaiblissement de réflexion ; comment l’atténuation augmente avec l’âge — hydrogène, eau, rayonnement, microcourbures : Fiabilité et vieillissement.