Mesurée en décibel par kilomètre (dB/Km), l’atténuation de la fibre est une des principales caractéristiques de la fibre optique à laquelle nous allons nous intéresser. Cette atténuation dépend de la distance mais aussi de l’absorption, de la diffusion, des courbures et des pertes de connectique. La perte du signal est généralement causée par une dispersion chromatique ou modale.
Atténuation de la fibre optique et longueur d’onde
De façon plus imagée, lorsque l’on diffuse de la lumière, plus on est loin, plus la lumière s’atténue progressivement. C’est exactement le même principe pour la fibre. Cette atténuation perte de puissance optique variera en fonction de sa longueur dʼonde ; donc de sa couleur.
Cette longueur d’onde n’est donc pas choisie au hasard et différentes sources lumineuses ont donc été développées. Nous avons donc des longueurs d’onde de 850 nanomètres et 1300 nanomètres en fibres multimode mais aussi des longueurs d’onde de 1310 nanomètres et 1550 nanomètres en fibre monomode. La perte optique varie donc avec le type de fibre utilisé.
La portée est donc limitée par l’atténuation que subit la lumière porteuse de l’information durant sa propagation dans la fibre.
Comment se mesure l’atténuation de la fibre optique ?
Afin de mesurer l’atténuation de la fibre optique, il est d’usage d’utiliser la méthode de la rétrodiffusion. Pour se faire, il faut injecter des impulsions de lumières calibrées à l’entrée d’une fibre optique.
Ensuite, il faut observer depuis cette extrémité l’intensité optique qui parcourt la fibre dans le sens inverse de la propagation des impulsions émises. Une partie de l’énergie se propage alors dans le sens direct tandis qu’une autre partie propage en sens inverse. C’est de là que vient le nom de rétrodiffusion. Une dernière partie de l’énergie est également perdue dans la gaine optique.
D’où proviennent les pertes et atténuation dans la fibre optique ?
Comme nous l’avons vu précédemment, il y a tout d’abord l’atténuation de la fibre optique linéique. La puissance de la longueur d’onde décroit avec la longueur de la fibre optique. Il peut aussi y avoir des pertes par injection : les rayons qui ne sont pas compris dans le cône d’entrée de la fibre seront perdus. Nous avons aussi des pertes par absorption.
Il y a les absorptions intrinsèques dues aux vibrations de liaisons et celles dues aux transitions électroniques. Il y aussi les absorptions extrinsèques liées à la présence inévitable d’impuretés dans le verre ou à la présence de polluants organiques. D’autres causes existent bien évidemment comme les pertes liées aux courbure de la fibre qui engendrent des atténuations de la lumière.
Malgré toutes ces possibilités d’atténuations, ou de pertes, de la fibre optique il faut cependant noter que la fibre est aujourd’hui le moyen le plus efficace de transporter des données. En définitive, atténuation est extrêmement faible ! Elle est bien moins importante que celle des conducteurs électriques. Pour conclure, à titre d’information, la fibre permet de transporter 65 000 fois plus d’informations que le cuivre.
Mesure de la perte optique de diffusion des fibres
La méthode habituelle pour mesurer la contribution des pertes dues à la diffusion dans l’atténuation totale de la fibre consiste à collecter la lumière diffusée par une courte longueur de fibre et à la comparer à la puissance optique totale se propageant dans la fibre.
La lumière diffusée par la fibre peut être détectée dans une cellule de diffusion. Celle-ci peut être constituée d’un cube de six cellules solaires carrées ; ou d’une sphère d’intégration et d’un détecteur. Le cube de cellules solaires qui contient un fluide d’adaptation d’indice entourant la fibre donne la mesure de la lumière diffusée, mais un équilibrage soigneux des détecteurs est nécessaire pour obtenir une réponse uniforme.
Ce problème est surmonté dans la sphère d’intégration. Là encore, elle contient généralement un fluide d’adaptation d’indice. Mais répond uniformément aux différentes distributions de lumière diffusée. Cependant, la sphère d’intégration présente des pertes élevées dues aux réflexions internes.
D’autres variations de la cellule de diffusion comprennent la cellule à réflexion interne et la prise en sandwich de la fibre entre deux cellules solaires.