Types de fibres optiques : monomode et multimode – Guide pratique

La fibre optique est l'épine dorsale des réseaux modernes, depuis la dorsale Internet reliant les villes jusqu'aux liaisons courtes au sein des centres de données. La fibre optique se divise en deux grandes catégories : monomode et multimode.

Fibre monomode Doté d'un cœur de seulement 9 µm de diamètre, il ne permet la propagation que d'un seul mode lumineux. Cette conception minimise la perte de signal et prend en charge les applications à large bande passante sur de longues distances. Fibre multimode Doté d'un noyau plus large (50 µm ou 62.5 µm) et de plusieurs modes d'éclairage, il est idéal pour les courtes distances.

Qu'est-ce que la fibre optique ?

La fibre optique est un fil fin et flexible en verre très pur (parfois en plastique) qui transporte les données sous forme d'impulsions lumineuses. Imaginez-la comme un minuscule « conduit de lumière » résistant aux pertes. Les fibres sont utilisées partout : pour les liaisons Internet et les télécommunications, l'imagerie médicale et les capteurs industriels.

Une fibre optique se compose de trois composants principaux :

• Core — le centre où voyage la lumière (fait de silice ou de plastique).
• Revêtement — une couche autour du noyau avec un indice de réfraction inférieur qui maintient la lumière à l'intérieur via réflexion interne totale.
• Revêtement (tampon) — une couche protectrice en plastique qui protège le verre des dommages et de l’humidité.

Types de noyaux de fibres optiques

Il existe deux principaux types de fibres optiques : monomode et multimode. Chaque type répond à des applications spécifiques en fonction de ses caractéristiques de transmission lumineuse.

Fibre optique monomode (SMF)

Noyau très petit (~8–10 µm). Transporte UN Chemin lumineux (mode). Il minimise la dispersion et supporte les très longues distances et les débits très élevés. Idéal pour les liaisons télécoms et dorsales longue distance.

Fibre optique multimode (MMF)

Noyau plus grand (50 µm ou 62.5 µm). Transporte plusieurs Modes lumineux, pouvant entraîner une dispersion modale et limiter la distance. La terminaison MMF est plus économique et convient parfaitement aux circuits courts, comme à l'intérieur des bâtiments ou des centres de données.

Guide rapide des catégories multimodes (OM1 → OM5)

Les fibres multimodes sont classées OM1 à OM5. Un indice OM élevé signifie de meilleures performances (bande passante supérieure ou flexibilité de longueur d'onde).

OM1 et OM2

OM1 Les fibres optiques présentent un diamètre de cœur de 62.5 microns et une bande passante de 200 MHz·km à une longueur d'onde de 850 nm. Elles supportent des débits de 10 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 300 mètres avec une atténuation de 3.5 dB/km.

OM2 Les fibres réduisent le cœur à 50 microns tout en augmentant la bande passante à 500 MHz·km à 850 nm. Elles maintiennent une transmission de 10 Gbit/s, mais étendent la distance maximale à 550 mètres avec une atténuation améliorée de 3.0 dB/km. 

OM3 et OM4

OM3 En 50, les fibres ont introduit la technologie de cœur de 2003 microns optimisée pour le laser, permettant d'atteindre une bande passante de 2000 850 MHz·km à 10 nm. Elles prennent en charge 1000 Gbit/s sur 40 400 mètres et XNUMX Gbit/s jusqu'à XNUMX mètres.

OM4 Les fibres optiques, normalisées en 2009, offrent des performances supérieures avec une bande passante supérieure à celle de l'OM3. Elles permettent une transmission à 10 Gbit/s jusqu'à 1500 40 mètres et un fonctionnement à 550 Gbit/s jusqu'à XNUMX mètres, conformément aux règles d'ingénierie. 

Multimode large bande OM5

OM5 Les fibres optiques, introduites en 2017, utilisent une technologie multimode large bande prenant en charge plusieurs longueurs d'onde de 850 à 950 nm. Elles permettent le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) pour une bande passante globale plus élevée avec moins de fibres.

La fibre OM5 prend en charge la transmission duplex à 100 Gbit/s sur deux à quatre longueurs d'onde. Ces fibres conservent un diamètre de cœur de 50 microns, mais optimisent les propriétés de dispersion chromatique pour un fonctionnement sur des longueurs d'onde plus longues. Elles sont idéales pour les applications haut débit nécessitant une transmission sur plusieurs longueurs d'onde.

Classifications des fibres monomodes : OS1 et OS2

OS1 et OS2 Les fibres partagent un diamètre de cœur de 8 à 9 µm et une gaine jaune, mais leurs fonctions sont distinctes. Les fibres OS1 utilisent une structure à tampon serré, ce qui les rend adaptées aux applications intérieures comme les centres de données et les réseaux de campus.

Elles présentent une atténuation de ≤ 1.0 dB/km à 1310 nm et prennent en charge des distances allant jusqu'à 10 km à des vitesses de 10 Gbps. Les fibres OS2 utilisent une conception à tube libre remplie de gel pour une utilisation en extérieur, offrant une atténuation plus faible de ≤ 0.4 dB/km à 1310 nm et permettant une transmission sur 200 km à 100 Gbps. 

Construction de câbles à fibre optique : structure serrée ou structure à tube libre

Les câbles à fibres optiques utilisent principalement deux méthodes de construction distinctes, chacune optimisée pour des environnements et des exigences de performances spécifiques.

Câble à structure serrée

Câbles à structure serrée Elles sont dotées d'un revêtement tampon de 900 μm qui entoure directement le cœur de chaque fibre. Cette conception assure une protection efficace du cœur et de la gaine de la fibre. 

Elles sont idéales pour les applications intérieures, notamment les réseaux locaux, les immeubles de bureaux et les boucles locales de télécommunications à courte distance. La fibre monomode OS1 utilise une structure à tampon serré et prend en charge des débits de données allant jusqu'à 10 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 10 km.

Câble à tube libre

Tube libre Les câbles contiennent plusieurs fibres gainées de 250 μm à l'intérieur de grands tubes robustes et surdimensionnés, remplis de gel ou secs. Les fibres « flottent » à l'intérieur de ces tubes, permettant ainsi leur dilatation et leur contraction en fonction des variations de température, tout en améliorant la protection contre l'humidité et les contraintes physiques.

L'utilisation de kits de déploiement est obligatoire pour la terminaison en raison des extrémités de fibre dénudées. Ces câbles sont conçus pour les applications extérieures longue distance, notamment les réseaux fédérateurs de télécommunications, l'enfouissement direct et les environnements difficiles. La fibre monomode OS2 utilise une conception à tube libre, prenant en charge des débits allant jusqu'à 100 Gbit/s et des distances allant jusqu'à 200 km.

Caractéristiques de performance clés

Vous évaluez les performances de la fibre optique à l’aide de mesures de longueur d’onde, de bande passante, d’atténuation et de dispersion.

• Longueurs d'onde: Le SMF utilise généralement 1310 1550 nm et 850 1300 nm pour les longues distances. Le MMF utilise généralement XNUMX nm (et XNUMX XNUMX nm) pour les liaisons courtes.
• Atténuation: Perte de signal par kilomètre (dB/km). Plus la valeur est basse, mieux c'est. Le SMF présente une très faible atténuation (≈ 0.2 dB/km à 1550 850 nm). L'atténuation du MMF est plus élevée à XNUMX nm.
• Dispersion: Provoque la propagation des impulsions et limite la distance/vitesse. La dispersion modale domine la MMF ; la dispersion chromatique affecte la SMF sur de longues distances et à des débits binaires élevés.

Conseils pratiques pour choisir le bon type de fibre

• Utilisez le monomode Lorsque vous avez besoin de longues distances, d'une bande passante très élevée, ou lorsque votre budget vous permet d'acquérir des émetteurs-récepteurs plus coûteux. Idéal pour les réseaux d'opérateurs, les longues liaisons dorsales et les interconnexions de centres de données.
• Utilisez le multimodes Pour les courts trajets à l'intérieur des bâtiments, des centres de données ou des réseaux locaux de campus où le coût et la facilité d'utilisation des émetteurs-récepteurs sont primordiaux. Les OM3/OM4 constituent un excellent choix pour les centres de données modernes.
• Choisissez des fibres insensibles à la courbure (par exemple, les variantes G657 pour SMF) si vous acheminez la fibre dans des espaces restreints ou des conduits.

Pérenniser votre réseau

• Si votre budget le permet et que vous prévoyez une croissance rapide ou des mises à niveau fréquentes, envisagez le mode unique pour les routes principales : il a la durée de vie utile la plus longue.
• Pour les liaisons sur le campus et à l'intérieur des bâtiments, OM4 (ou OM5 lorsque WDM est souhaitable) équilibre le coût et la capacité de mise à niveau.
• Normaliser les connecteurs et les procédures de test (budget de perte, traces OTDR) afin que les déplacements/ajouts/modifications futurs soient prévisibles.

Les erreurs courantes à éviter

• Mélanger les types de fibres sans émetteurs-récepteurs/adaptateurs appropriés (par exemple, connecter aveuglément des émetteurs-récepteurs SMF à MMF) peut empêcher les liaisons de fonctionner.
• Sous-estimation des pertes au niveau des connecteurs et des panneaux de brassage lors du calcul du budget.
• Choisir l’OM1/OM2 hérité pour les nouvelles installations à haut débit : une mise à niveau ultérieure est coûteuse.

Recommandations Seetronic pour la fibre optique

La gamme de fibres optiques de Seetronic propose des câbles pré-assemblés de qualité industrielle à faible perte, des fiches et prises robustes en acier inoxydable IP65/67 (2 et 4 canaux) et des accessoires utiles (cache-poussière, adaptateurs, kits de déploiement) qui correspondent directement aux besoins courants des projets.

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Foire aux questions

Quels sont les principaux types de fibres optiques ?

Les deux principaux types de fibres sont les fibres monomodes et multimodes. La fibre monomode possède un cœur compact (8 à 10 µm) et permet la transmission de données haut débit sur de longues distances. La fibre multimode possède un cœur plus large (50 à 62.5 µm) et est idéale pour les distances plus courtes, comme dans les centres de données ou les réseaux d'entreprise.

A quoi sert la fibre monomode ?

La fibre monomode est conçue pour les applications longue distance à haut débit. Elle prend en charge des débits allant jusqu'à 100,000 XNUMX GHz et est couramment utilisée dans les télécommunications, les réseaux fédérateurs et les liaisons de données à haut débit sur des distances de plusieurs kilomètres, voire plus.

A quoi sert la fibre multimode ?

La fibre multimode est idéale pour les applications à courte distance, généralement inférieure à 1 km. Elle est largement utilisée dans les réseaux locaux (LAN), les centres de données et les environnements d'entreprise grâce à ses émetteurs-récepteurs moins coûteux et à son couplage lumineux plus simple que la fibre monomode.

Quels sont les types de fibres OM1, OM2, OM3, OM4 et OM5 ?

Il s'agit de fibres multimodes offrant différents niveaux de performance. OM1 et OM2 supportent jusqu'à 1 Gbit/s et sont considérées comme des fibres traditionnelles. OM3 supporte 10 Gbit/s jusqu'à 300 m, OM4 étend cette portée jusqu'à 550 m et OM5 permet le multiplexage en longueur d'onde pour des bandes passantes plus élevées, jusqu'à 100 Gbit/s.

Que sont les fibres monomodes OS1 et OS2 ?

OS1 et OS2 sont des classifications de fibres monomodes. OS1 est à structure serrée pour une utilisation en intérieur, avec une atténuation ≤ 1.0 dB/km. OS2 utilise une conception à tube libre et à gel pour les applications extérieures, offrant une atténuation plus faible (≤ 0.4 dB/km) et prenant en charge des distances plus longues, jusqu'à 200 km à 100 Gbit/s.

Comment l’atténuation affecte-t-elle les performances de la fibre ?

L'atténuation mesure la perte de signal sur la distance. Une atténuation plus faible se traduit par de meilleures performances. La fibre monomode présente une très faible atténuation (~0.2 dB/km à 1550 10 nm), idéale pour les longues distances. La fibre multimode présente une atténuation plus élevée (~850 dB/km à XNUMX nm), limitant son utilisation aux courtes distances.

Quelle est la différence entre les câbles à structure serrée et les câbles à structure libre ?

Les câbles à structure serrée sont dotés d'un revêtement protecteur autour de la fibre, ce qui les rend adaptés à une utilisation en intérieur. Les câbles à structure libre permettent aux fibres de « flotter » à l'intérieur des tubes, offrant ainsi une meilleure résistance à l'humidité et à la température pour les applications extérieures et longue distance.

Comment choisir le bon câble à fibre optique ?

Tenez compte de la distance, de la bande passante, de l'environnement et du budget. Privilégiez le monomode pour les besoins longue distance et haut débit. Privilégiez le multimode pour les applications plus courtes et plus économiques. Évaluez également les exigences spécifiques telles que le type de gaine, les connecteurs et les futures mises à niveau du réseau pour garantir des performances optimales.

Pourquoi le câble à fibre optique est-il meilleur que le cuivre ?

La fibre optique offre une bande passante plus élevée, une latence plus faible et une perte de signal moindre sur la distance que le cuivre. Elle permet des débits de données plus élevés, est insensible aux interférences électromagnétiques et offre une solution plus pérenne pour les applications à forte demande comme le cloud computing et les télécommunications.

Qu'est-ce que la réflexion interne totale dans les fibres optiques ?

La réflexion interne totale (RIT) est le principe qui permet à la lumière de traverser le cœur de la fibre avec une perte minimale. La lumière se réfléchit sur la limite cœur-gaine, permettant une transmission efficace des données sur de longues distances à des vitesses proches de celle de la lumière.