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2 LA RETRODIFFUSION: La rétrodiffusion consiste à mesurer le temps mis par une impulsion lumineuse pour aller et revenir dans la liaison. L atténuation est le rapport entre la lumière envoyée et la lumière reçue. En réalité, l atténuation est double car il y a l aller mais aussi le retour de la lumière dans la fibre. La vitesse dans la fibre est d environ: 200m/µs 2

3 LA RETRODIFFUSION: Le but de la réflectométrie: - Mesurer la longueur de la liaison ou de l événement - Connaître l atténuation - Visualiser les variations et incidents le long de la fibre Les contraintes de mesures: - La résolution en distance (échelle horizontale) - La résolution en db (échelle verticale) - L atténuation totale de la fibre - La longueur de la fibre en contrôle 3

4 LA RETRODIFFUSION: VITESSE DE PROPAGATION: 200m/µs (10 ns = 2 m dans la fibre) VITESSE DE PRESENTATION SUR LE REFLECTOMETRE: 100m/µs (10ns = 1 m sur l écran) Impulsion émise Implusion réfléchie 4

5 LA RETRODIFFUSION: La résolution spatiale et le pouvoir séparateur: La distance d un point sur la fibre au réflectomètre est égale à: D = T x C/2n (avec T: temps de trajet aller et retour de l impulsion). Pour les fibres optiques en silice D = (T x 100) en m Le pouvoir séparateur dépend du choix de l impulsion. Si L = 10ns, le pouvoir séparateur correspondra à 1 mètre. Le pouvoir séparateur est d autant meilleur que l impulsion est étroite. L 5

6 LA RETRODIFFUSION: En résumé, plus la résolution spatiale est élevée, plus le réflectomètre pourra distinguer de défauts voisins. Pour cela, les impulsions doivent être brèves (exemple une nanoseconde). Dans ce cas la longueur explorée sera réduite. Le pouvoir séparateur d un réflectomètre est sa capacité à distinguer deux (ou plusieurs) défauts consécutifs. 6

7 LA RETRODIFFUSION: Schéma de principe de réflectomètre: Générateur d impulsions LASER Coupleur directif Fibre à mesurer Amplificateur Photodiode à avalanche db Synchro ECRAN Km 7

8 LA RETRODIFFUSION: Structure d une fibre optique. Diffusion de RAYLEIGH Gaine optique Coeur Imperfection structurale de la matière. 8

9 LA RETRODIFFUSION: Principe de la rétrodiffusion dans la fibre optique: Information incide nte Imperfe ction structura le de la matière. Information ré trodiffusée 9

10 Choix des impulsions: Impulsions courtes 10

11 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) Risque de m é lan ge si la distance e st trop gran de Le choix d impulsions courtes limite la distance d exploration de la liaison. 11

12 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) Lum ière parasi te ve rs le laser! Attention: Pour les lasers de forte puissance, la réflectance d entrée peut provoquer des dégradations de l appareil. C est pour cette raison qu il est indipensable de coupler le réflectomètre à la fibre avec des connecteurs à faible réflectance (FC/PC par exemple). 12

13 Bobine ou fibre amorce: Dist: 10 Km 12 db D une longueur de 1000 à 5000 mètres, elle permet: -De décaler la zone aveugle de sortie du réflectomètre (1er connecteur) -D avoir une pente avant la 1ére connectique pour une mesure de rupture de pente. 13

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16 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) Traitement du signal. 16

17 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) db Km 17

18 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) Traitement des valeurs de puissance par rapport au temps d acquisition programmé. 18

19 Choix des impulsions: Impulsions courtes (suite) Résultat de la mesure 19

20 Choix des impulsions: Impulsions longues db Le choix des impulsions longues permet d explorer une distance plus longue mais réduit la précision de localisation des défauts. Km 20

21 Choix des impulsions: Impulsions longues db Résultat de la mesure. Km 21

22 La Dynamique de mesure: La distance d exploration d une liaison dépend de la puissance d injection du signal. En effet il faut que la lumière puisse faire l aller et le retour avant d être traitée par le réflectomètre. Pour les longues distances, il faut une dynamique importante: db 250 Km Exemple: Dynamique 40 db Km 22

23 Une faible dynamique réduit la distance d exploration: db 80 Km Exemple de dynamique 20 db Km 23

24 La réflectance d un événement: C est le rapport entre la puissance incidente et la puissance réfléchie aux événements (épissure mécanique, connecteurs, etc ) La qualité des connecteurs monomodes doit garantir une réflectance meilleure que -60 db 24

25 Le coefficient de diffusion: Le coefficient de diffusion d une fibre représente la quantité de lumière rétrodiffusée par la fibre. Ces coefficients sont spécifiques à chaque fibre et dépendent de la longueur d onde. Information ré trodiffusé e Exemple: à 1310 nm = -79 db à 1550 nm = -81dB 25

26 Pertes et affaiblissements dans la fibre optique: 26

27 Indice de réfraction: Noté «n», c est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse dans le milieu considéré. n = C/v C est un paramètre important en réflectométrie car il permet la localisation d un événement (en Km), par rapport au temps mis par l impulsion pour aller et revenir. Une imprécision d indice provoque une erreur de localisation. Exemple: * 1,467 en monomode. 27

28 La fréquence de répétition (portée): Elle est choisie en fonction de la longueur de la liaison à mesurer. Une nouvelle impulsion ne doit pas être émise tant que la première n a pas parcourue le trajet aller et retour de la longueur de la fibre. 28

29 Le pouvoir séparateur: C est l aptitude d un réflectomètre à identifier deux défauts proches l un de l autre (C est directement lié à la largeur d impulsion choisie et à l amplitude du défaut). db Impossible de différencier les défauts db Les défauts sont localisables et mesurables Km Km 29

30 Zone morte d un événement (ou zone morte): C est la limitation du réflectomètre à explorer une zone d événements après tout défaut réfléchissant. La zone aveugle est, quand à elle, la zone non exploitable après le connecteur de sortie de l appareil. Pour en minimiser les effets, on utilise une bobine amorce. db ZONE MORTE db ZONE AVEUGLE Km Km 30

31 Mesure de la zone morte Explication: Les composants (photodiode, amplificateur) n ont pas de bande passante suffisante pour représenter l ensemble du pic. Il y a donc saturation et désaturation (Zone b-c). Cette zone varie d un appareil à l autre et suivant le largeur d impulsion (30 ou 300 nm). Dans cette zone nous n avons aucune vision de ce qu il se passe sur la fibre. Il est donc nécessaire d utiliser une fibre amorce, placée entre le réflectomètre et la fibre à tester avec un raccordement non réfléchissant db 0,1 db a c a: Emission b: saturation c: désaturation ZONE MORTE Km 31

32 Fantômes: Ces défauts sont principalement causé par des pics de réflexion fortement importants. C est un écho sur le connecteur d entrée. L énergie est ensuite renvoyée vers la liaison. Ces pics fantôme ne comporte pas d affaiblissement. 32

33 Mesures de pentes Il existe deux méthodes: Droite entre les deux curseurs et droite des moindres carré (Least Mean Square). Exprimé en db/km.il ne doit pas y avoir trop de différence entre l affaiblissement linéique de la fibre et l affaiblissement mesuré. db A A-B = 8960 m A-B = 3,31 db B Km 33

34 Mesures de défaut La mesure peut se faire de deux manières (plus ou moins précise). Mesure par l écart des pentes, Mesure locale du défaut Mesure locale d un défaut: db A B A-B = 12 m A-B = 0,5 db db AB A B NON OUI Km 34

35 Mesures de défaut Mesure par l écart des pentes, plus précise que la précédente Mesure par l écart des pentes: db A a Ecart des pentes Km 35

36 Détection d une contrainte par comparaison des longueurs d onde. db Mesure à 1310 nm Mesure à 1550 nm Ecart des pentes < 0,05 db Km 36

37 Interprétation des défauts de réflectométrie 1) Défaut non réfléchissant (épissures, contraintes): db Km 37

38 Interprétation des défauts de réflectométrie 2) Défaut réfléchissant (épissures mécanique, fibre cassée, connecteur): db Km 38

39 Interprétation des défauts de réflectométrie 3) Défaut non réfléchissant avec changement de pente ( contrainte sur la fibre): db Km 39

40 Interprétation des défauts de réflectométrie 4) Défaut positif ( variation du coefficient de rétrodiffusion, variation du diamètre de champ de mode). db Km 40

41 Interprétation des défauts de réflectométrie 5) Fibre stressée db Km 41

42 Interprétation des défauts de réflectométrie 6) Défauts non réflectifs cumulés (soudure et lovage) db Km 42

43 Interprétation des défauts de réflectométrie 7) Défauts non réflectifs cumulés à un défaut réflectif (Rayon de courbure avant une connectique ou cassure de fibre) db Km 43

44 Interprétation des défauts de réflectométrie 8) Pics fantôme (Réflexion de Fresnel trop importante aux défauts) db Origine de F3 D1 Origine de F1 et F2 Origine de F4 F3 D2 F1-F2-F3-F4: PICS FANTOMES D1: DEFAUT REFLECTIF D2: FIN DE FIBRE F4 F2 F1 300m 300m 200m 200m 800m 300m 800m Km 44

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46 QUELQUES EXERCICES. 46

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