Lors de tests sur des réseaux de fibre optique, les résultats sont généralement présentés sur un compteur en dB. Dans ce contexte, la perte optique est quantifiée en dB, tandis que la puissance optique est mesurée en dBm. Il est courant que les mesures de perte et de puissance donnent des valeurs négatives, ce qui crée de la confusion chez de nombreux techniciens en fibre optique.

Dans les mesures sur fibre optique, nous évaluons la puissance transportée par la lumière. Les normes pour les mesures de puissance, établies par le National Institute of Standards and Technology (NIST) des États-Unis, sont déterminées en fonction de l'effet chauffant de la lumière absorbée par un détecteur. Chaque wattmètre à fibre optique est calibré selon la norme NIST, garantissant ainsi la cohérence entre les différents compteurs dans les limites d'incertitude d'étalonnage.

La puissance optique des fibres optiques s’apparente à la puissance de chauffage d’une ampoule, mais à des niveaux de puissance nettement inférieurs. Contrairement à une ampoule de 100 W, la plupart des sources à fibre optique fonctionnent dans la plage du milliwatt au microwatt (0.001 à 0.000001 W), ce qui rend la puissance émise par une fibre négligeable et généralement non nocive.

Au début de la fibre optique, la puissance de sortie de la source était mesurée en milliwatts et la perte en décibels (dB). Au fil du temps, toutes les mesures sont passées en dB pour plus de commodité.

Les mesures de perte étaient classiquement exprimées en dB, car cela représente un rapport de deux niveaux de puissance, l'un servant de référence. L'échelle logarithmique de dB, où chaque 10 dB signifie un rapport de 10, fournit une valeur pratique et facilement mémorisable. Lorsqu'il y a une perte dans un système à fibre optique, la puissance mesurée est inférieure à la puissance de référence, ce qui entraîne une valeur logarithmique négative et une lecture en dB négative sur le compteur. Bien que le compteur affiche un nombre négatif, la convention veut que la perte soit considérée comme une valeur positive. Par exemple, un relevé de compteur de « -3.0 dB » signifie une perte de 3.0 dB.

Les mesures de puissance optique utilisent l'unité dBm, le « m » désignant la puissance de référence, fixée à 1 mW. Ainsi, une source avec un niveau de puissance de 0 dBm correspond à 1 mW. Les instruments mesurant en dB peuvent être des wattmètres optiques ou des ensembles de test de perte optique (OLTS), les wattmètres optiques lisant généralement en dBm pour les mesures de puissance ou en dB concernant une valeur de référence définie par l'utilisateur pour la perte.

Perte (dB) = -10 log(Po/Pi) ou 10 log(Pi/Po)

Vous trouverez ci-dessous des mesures typiques dans les fibres optiques pour la puissance optique et les pertes :

Émetteurs de télécommunications :

Plage : 0 à +10 dBm (1 à 10 milliwatts)

Récepteurs : -30 dBm (1 microwatt)

Systèmes DWDM avec amplificateurs à fibre :

Plage : +10 à +20 dBm (10 à 100 milliwatts)

Récepteurs : -20 à -30 dBm (1-10 microwatts)

Liaisons de données et réseaux locaux :

Plage : 0 à -10 dBm (1 à 10 milliwatts, 850 VCSEL)

Plage : -10 à -16 dBm (25 à 100 microwatts, LED)

Récepteurs : -16 à -30 dBm (1-25 microwatts)

Pertes typiques des composants à fibre optique mesurées par une source lumineuse et un wattmètre (LSPM), OLTS ou OTDR :

Atténuation des fibres :

Multimode : 3 dB/km à 850 nm (50 % de perte de puissance par km), 1 dB/km à 1300 21 nm (XNUMX % de perte/km)

Monomode : 0.4 dB/km à 1310 9 nm (0.25 % de perte/km), 1550 dB/km à 5.5 XNUMX nm (XNUMX % de perte/km)

Connecteurs:

Plage : 0.3 à 0.75 dB (7 à 16 %)

Épissures :

Plage : 0.05-0.3 dB (1-7 %)

Instruments de mesure de puissance

Les instruments utilisant des mesures en dB peuvent être des wattmètres optiques ou des ensembles de test de perte optique (OLTS). Le wattmètre optique indique généralement les lectures en dBm pour les mesures de puissance ou en dB concernant une valeur de référence définie par l'utilisateur pour la perte. Alors que la majorité des wattmètres ont des plages allant de +3 à –50 dBm, la plupart des sources se situent dans la plage de 0 à –10 dBm pour les lasers et de –10 à –20 dBm pour les LED. A noter que seuls les lasers utilisés dans les systèmes de télévision par câble ou de téléphonie longue distance, équipés d'amplificateurs à fibre, possèdent des puissances suffisamment élevées pour présenter un réel danger, pouvant atteindre +20 dBm – soit l'équivalent de 100 milliwatts ou un dixième de watt !

L'OLTS ou le wattmètre sur l'échelle dB mesure la puissance ou la perte relative par rapport au niveau de référence défini par l'utilisateur. La plage de mesure est influencée par la puissance de sortie de la source dans l'unité et la sensibilité du détecteur. Pour la fibre multimode, un OLTS utilisant une source LED couvre généralement une plage de 0 à 30 dB, ce qui s'avère plus que suffisant pour la majorité des installations de câbles multimodes avec des pertes inférieures à 10 dB. D'un autre côté, les réseaux monomodes utilisent des lasers et peuvent présenter des plages de perte allant jusqu'à 30 à 40 dB pour les systèmes de télécommunications longue distance. Cependant, le câblage de campus monomode ne peut entraîner qu'une perte de 1 à 3 dB. Par conséquent, un OLTS monomode peut varier entre les systèmes courts et longs.

Synthèse

En résumé, dB mesure la perte, dBm mesure la puissance, et plus la valeur dB est négative, plus la perte est élevée. Il est crucial de régler le zéro avant de mesurer la perte et de le vérifier périodiquement pendant les mesures pour garantir des résultats précis.