Tests de réflectométrie optique

Comment fonctionne un réflectomètre optique ?

Le réflectomètre optique envoie une impulsion d’énergie lumineuse (puissance optique), générée par une diode laser, dans l’une des extrémités de la fibre optique concernée. Une photodiode mesure le retour d’énergie lumineuse ou de puissance optique (réfléchie et rétrodiffusée) dans le temps et la convertit en valeur électrique échantillonnée et amplifiée, pour ensuite l’afficher graphiquement sur un écran.

L’emplacement de chaque événement et la longueur totale du câble sont calculés sur la base du temps de propagation en boucle de l’impulsion lumineuse diffusée dans le cœur de la fibre optique. L’affaiblissement est calculé d’après le changement d’amplitude proportionnelle de la lumière rétrodiffusée.

De nombreux réflectomètres optiques modernes sélectionnent automatiquement les paramètres d’acquisition optimaux pour une fibre optique donnée en envoyant des impulsions de test lors d’une procédure connue sous le nom d’autoconfiguration, auto-setup, ou auto-test. Malgré les avancées technologiques qui permettent désormais à de nombreux systèmes de test OTDR de déterminer automatiquement les meilleurs paramètres pour votre procédure de test, il importe toujours de bien comprendre les paramètres sous-jacents et la manière dont ils affectent vos résultats.

Analogies des tests de réflectométrie optique

Il existe des points de comparaison évidents entre les tests de réflectométrie optique et les tests de signal des câbles en cuivre qui ont été progressivement remplacés lorsque les réseaux de communication sont passés à la fibre optique. Une autre analogie avec la technologie des ultrasons est également utile. 

Dans les applications d’imagerie médicale, des ondes sonores à haute fréquence (≥ 20 KHz) inaudibles sont produites par les éléments vibrants d’un transducteur ultrasonore ou échographique, puis rétrodiffusées vers la source pour créer des images précises de caractéristiques physiques. De manière très similaire, les ondes optiques réfléchies ou rétrodiffusées depuis l’OTDR permettent de « visualiser » la condition générale du cœur de la fibre.

Terminologie des tests de réflectométrie optique

Pour comprendre l’aspect scientifique qui se cache derrière la réflectométrie optique, il faut commencer par assimiler quelques concepts de base qui sont importants vis-à-vis du processus de test de réflectométrie optique.

• Atténuation

  C’est la réduction de la puissance optique du signal lumineux lors de sa transmission. L’atténuation de la fibre optique est exprimée en décibels par kilomètres (dB/km). La dégradation du signal peut être due à des contraintes, à des épissures, à des connecteurs/connexions ou aux propriétés d’absorption et de rétrodiffusion de la fibre optique elle-même. Voir les atténuateurs de VIAVI.

• Rétrodiffusion

  Ce terme est utilisé pour décrire la réflexion dispersée des ondes lumineuses qui reviennent vers leur point d’origine. La valeur de rétrodiffusion constitue un indicateur de l’atténuation totale de la fibre optique, car la lumière qui revient vers sa source représente une perte au niveau de l’intensité du signal en aval. Dans le cadre des tests de réflectométrie optique, la quantité de lumière rétrodiffusée ne représente qu’environ un millionième de l’impulsion de test.

• Réflectance

  C’est une mesure de la proportion de lumière atteignant une surface qui la réfléchit. À la différence de lumière rétrodiffusée, la lumière réfléchie est renvoyée directement à la source optique. Les connecteurs/connexions et épissures reflèteront la lumière en direction de la source, permettant ainsi au réflectomètre optique de déterminer la position, la condition et les pertes de signal de ces composants.

• Réfraction

  La réfraction est le fléchissement des ondes lumineuses ayant lieu lorsqu’elles passent d’un type de matériau transparent à un autre. La quantité de lumière réfléchie est déterminée par les différences entre l’indice de réfraction de deux fibres optiques jointes à travers les épissures, les impuretés sur la fibre de verre, les changements de matériau dans un connecteur ou dans le câble.

Processus de test de réflectométrie optique

La réalisation d’un test OTDR exige de suivre des processus basiques de configuration, de programmation, d’exécution de test et de génération de rapports.

• Allumez l’OTDR et vérifiez que la batterie est chargée et que l’écran de test fonctionne.
• Nettoyez et inspectez les extrémités de toutes les fibres optiques à tester, les bobines amorces, les connecteurs et les adaptateurs.
• Connectez délicatement la bobine amorce au port de sortie de l’OTDR à une extrémité et la fibre optique à tester à l’autre extrémité.
• Sélectionnez une routine de test préprogrammée, en fonction du type de réseau et des conditions de test, ou configurez/ajustez les paramètres de test de manière appropriée. Parmi les paramètres de test OTDR manuels, on retrouve généralement les éléments suivants :
  • La portée : permet de régler la portée (distance) appropriée en se basant sur la longueur globale de la fibre optique
  • La largeur d’impulsion : permet de régler la durée de chaque impulsion laser émise
  • Le temps d’acquisition : permet de régler une durée afin de calculer une moyenne des mesures de lumière réfléchie
  • L’indice de réfraction : correspond à l’indice du matériau du câble testé
  • Paramètres du seuil de perte pour le système et les éléments individuels ou « événements »
• Utilisez l’OTDR pendant une durée suffisante pour acquérir les résultats de test et la « trace »
• Stockez et/ou chargez les résultats de test en fonction de vos besoins
• Déconnectez soigneusement tous les câbles, connecteurs et adaptateurs

Bonnes pratiques en matière de réflectométrie optique

Avant que les câbles de référence et les fibres optiques testées ne soient connectés pour effectuer des mesures, les pratiques d’inspection et de nettoyage des fibres optiques sont cruciales. Apprenez-en plus sur la méthodologie « Toujours inspecter avant de connecter » de VIAVI sur notre page Inspection des connecteurs optiques.

Les connecteurs de couplage entre les bobines amorces, les fibres optiques testées et l’OTDR doivent être compatibles afin de minimiser la réflectance. Imaginez un robinet extérieur avec un joint desserré ou mal fixé. Il provoquera une fuite d’eau et des projections vers l’arrière au niveau du joint. Ce phénomène est semblable à l’impact d’une connexion OTDR incorrecte dans laquelle des espaces laissent passer une trop grande quantité de lumière rétrodiffusée, surchargeant ainsi la photodiode.

L’utilisation d’une bobine amorce à l’extrémité distante du câble en fibre optique constitue une autre pratique recommandée. Ces câbles fourniront un « monument » qui permettra une plus grande précision de mesure de la longueur globale du câble ainsi que de la perte au niveau du connecteur final. En savoir plus au sujet de la caractérisation de la fibre.

Les meilleurs systèmes de test OTDR portables disposent d’une fonctionnalité d’utilisation par simple appui sur une touche et des interfaces sur mesure conçues pour différents niveaux de compétence. Le testeur de fibre optique portable SmartOTDR de VIAVI permet d’améliorer la productivité grâce à des résultats de test de réussite/échec automatisés.

Interprétation des résultats des tests de réflectométrie optique

Une fois les tests de réflectométrie optique terminés, le système affiche les résultats d’OTDR au format numérique et dans un format graphique. Le graphique, également appelé « trace », indique la localisation de chaque connecteur/connexion, épissure ou rupture et affiche clairement les pertes de signal (en dB) et les caractéristiques de réflexion de chaque élément.

L’équipement avancé de test OTDR de VIAVI disposant de fonctionnalités telles que Smart Link Mapper (SLM) traduit également ces données de trace en aperçu linéaire à icônes sur lequel chaque élément et événement est représenté par une icône facile à lire, avec une mention réussite/échec immédiatement visible et le nom de chaque composant/événement clairement affiché. Cette fonctionnalité offre aussi des processus et des icônes personnalisés pour des applications telles que le FTTH, les réseaux PON ou la fibre à l’antenne (FTTA).

La longueur totale de la fibre optique et les pertes du lien s’affichent directement à la fin d’une série de tests. Si des seuils de pertes ont été configurés, la mention réussite ou échec s’affichera pour chaque élément du câble.

Types d’équipement de test OTDR

Bien que les ensembles de fonctionnalités, la taille et les coûts puissent être très variés, trois grandes catégories d’équipements de test OTDR sont actuellement disponibles sur le marché. 

• Réflectomètre optique de table
  Ce terme décrit généralement l’équipement de test OTDR utilisé en laboratoire et dans les structures de production. Les instruments de test de table peuvent être placés sur une paillasse de laboratoire ou dans la section d’une usine réservée aux tests et présentent généralement un écran plus grand, des ports d’expansion plus nombreux pour les applications telles que les tests MPO et une source (prise) d’alimentation CA directe. L’équipement de test OTDR de table s’utilise lorsqu’un haut niveau de précision ou de sensibilité, ou des mesures sur de longues distances (avec la haute intensité d’impulsion qui leur est propre), sont requis.
• Réflectomètre optique portable
  Comme son nom l’indique, l’équipement de test OTDR portable est léger (moins d’un kilo), portable, généralement alimenté par batterie et optimisé en vue d’une utilisation sur le terrain. L’interface utilisateur est généralement simple et directe pour que les techniciens puissent être facilement formés à l’utilisation d’un OTDR. Les modules OTDR portables peuvent aussi accueillir les outils supplémentaires nécessaires pour le dépannage et la certification de la fibre optique, notamment un stylo optique  (VFL), un photomètre optique (OPM) et un microscope pour l’inspection des connecteurs optiques. Des options de connectivité telles que le Wi-Fi ou le Bluetooth peuvent être utilisées pour transmettre rapidement les résultats des tests et les ordres de travail.
• Réflectomètre optique intégré ou monté en rack
  Les OTDR intégrés sont conçus et fabriqués sur le modèle de nombreux produits électroniques à grand volume, avec un facteur de forme réduit permettant une intégration facile dans un équipement de surveillance du réseau. Les OTDR montés en rack sont associés à un commutateur optique pour pouvoir passer d’une fibre à l’autre automatiquement. Une routine de test programmée peut donner la priorité aux fibres critiques et aux clients importants. Ces applications de surveillance de la fibre optique peuvent être utilisées pour la surveillance de fibres en service ou hors service (fibre noire).

Spécifications des réflectomètres optiques

Il est important de bien comprendre les spécifications des réflectomètres optiques afin de choisir le réflectomètre optique le mieux adapté pour une application spécifique.

• Plage dynamique
  Exprimée en décibels (db), la plage dynamique se définit comme la différence entre le niveau de puissance initial réfléchi par la fibre optique configurée avec une largeur d’impulsion maximale, et le niveau supérieur du seuil de bruit du détecteur. La plage dynamique détermine la longueur maximale observable d’une fibre optique.
• Zone morte d’événement
  La zone morte d’événement est la distance minimale pouvant être détectée par l’OTDR entre deux événements réflectifs (en général, deux connexions). Dans le cas où les événements réflectifs sont plus rapprochés que la zone morte d’événement, le réflectomètre optique les compte comme un seul événement.
• Zone morte d’atténuation
  La zone morte d’atténuation (Attenuation Dead Zone, ADZ) définie dans la norme CEI 61745 est la distance minimale, après un événement réflectif (par exemple, un connecteur) ou une atténuation (par exemple, une épissure), sur laquelle un événement sans réflexion (par exemple, une épissure) peut être mesuré. Tout comme la zone morte d’événement, la zone morte d’atténuation dépend de la largeur d’impulsion.
• Longueurs d’onde
  Un OTDR envoie une impulsion lumineuse basée sur les longueurs d’onde utilisées pour la transmission lorsque le lien fibre optique est opérationnel. Les longueurs d’onde généralement utilisées sont 850 nm et 1 300 nm pour la fibre optique multimode, et 1 310 nm, 1 550 nm et 1 625 nm pour la fibre optique monomode. Les longueurs filtrées 1 625 nm ou 1 650 nm peuvent être utilisées pour éviter les interférences avec la longueur d’onde du trafic en direct.

Fabricants de réflectomètres optiques

En prenant en charge le secteur à croissance rapide des tests de fibre optique, les fabricants d’équipement OTDR ont bénéficié d’une expansion continue au niveau mondial dans toutes les catégories de produits, et cette tendance devrait se poursuive. L’adoption de la 5G crée de nouvelles opportunités et de nouveaux défis liés aux activités de surveillance, d’installation et de production de la fibre optique nécessaires en réponse à la demande actuelle. VIAVI, l’un des leaders sur le marché de la fabrication des réflectomètres optiques, répond aux exigences sans précédent des clients, notamment en matière de sécurité, d’efficacité et de qualité des produits de test.

Calibrage de l’équipement de test OTDR

Pour tous les équipements de mesure, un calibrage périodique est nécessaire afin de mesurer et de corriger les écarts, et pour réinitialiser les fonctions en se basant sur des normes de référence. Dans les secteurs où la précision des résultats des tests de réflectométrie optique est primordiale, les normes de calibrage CEI 61746 et TIA/EIA-455-226 (adoptée avec la norme CEI) sont reconnues.

La norme CEI inclut des pratiques spécifiques pour calibrer point par point la précision, la linéarité, l’atténuation, la puissance de sortie et le retard. Étant donné la complexité de la tâche, il est préférable de laisser le calibrage OTDR aux fabricants d’équipements OTDR ou aux laboratoires de calibrage certifiés.

L’avenir des tests OTDR

Fournir davantage de fonctionnalités, de précision et de résolution à un prix toujours plus bas constitue un défi permanent. L’amélioration des algorithmes des tests de réflectométrie optique automatiques continue à simplifier la tâche des techniciens tout en augmentant l’acceptation. Les améliorations liées aux problèmes de surcharge de réflectance propres aux câbles courts pourraient aider à étendre le champ d’application de la technologie de réflectométrie optique à de nouveaux secteurs.

Sans des technologies telles que les tests de réflectométrie optique, les applications de fibre optique les plus avancées seraient impossibles. La capacité de « voir » à l’intérieur de milliers de kilomètres de fibres optiques aussi fines que des cheveux humains constitue aujourd’hui autant une incroyable réussite qu’une nécessité pratique.

Dans les dix prochaines années, les nouveaux réseaux 5G transportant des charges de données massives, les villes intelligentes connectées via des réseaux de communication et le déploiement continu de services FTTH vont faire exploser la demande de tests OTDR efficaces et polyvalents. En proposant des innovations révolutionnaires en matière de réflectométrie optique, comme Smart Link Mapper et Smart Acquisition qui rendent les tests plus faciles, plus précis et plus puissants, VIAVI anticipe les futurs besoins en matière d’installation et de maintenance de la fibre optique.

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