Fiber Ferrule - La clé de la précision et de la performance des connecteurs à fibre optique

Les connecteurs de fibres optiques sont constitués de pièces en céramique, en plastique et en métal qui fixent et alignent avec précision les extrémités des fibres optiques sur les adaptateurs correspondants. Ils se présentent généralement sous la forme de structures cylindriques percées de trous en leur centre pour un alignement sûr.

Lorsque la virole d'un connecteur ne s'aligne pas précisément avec son adaptateur, il se forme un espace d'air qui réduit la transmission de puissance à travers la connexion. Plusieurs facteurs peuvent être à l'origine de ce phénomène, notamment la non-concordance du diamètre de l'alésage, les variations de concentricité, le désalignement latéral ou le désalignement angulaire, qui réduisent le transfert de puissance à travers les connexions.

Précision

Les surfaces des ferrules jouent un rôle essentiel dans la performance des connexions à fibre optique, agissant comme le point où les câbles se rencontrent entre eux ou avec les émetteurs/récepteurs et la lumière doit passer librement entre ces points sans perte d'atténuation (perte de puissance).

La précision est essentielle pour atteindre cet objectif, à commencer par la cylindricité de l'orifice par lequel une fibre optique est insérée. Si celle-ci n'est pas alignée avec précision sur son cœur, la désadaptation longitudinale et la perte de transmission augmentent considérablement.

La concentricité de l'âme de la virole est tout aussi importante ; cette mesure décrit à quel point l'âme s'adapte au centre de l'ouverture et doit correspondre parfaitement à la gaine qui l'entoure pour une réduction optimale de l'affaiblissement de transmission. Toute variation peut entraîner des désalignements entre le centre de l'âme et la gaine, ce qui augmente la perte de transmission.

Chez Ilsintech, après l'insertion de la fibre, nous procédons à des inspections approfondies pour nous assurer que l'âme est correctement placée dans l'ouverture de l'alésage. Cela permet de minimiser les mouvements entre les composants et de réduire le risque de perte d'insertion.

Matériau

La virole est logée dans le connecteur qui accueille le câble à fibres optiques. Lorsqu'elle est combinée, la lumière doit voyager sans perte significative de puissance ; pour s'en assurer, il faut que sa surface soit lisse et non endommagée.

Le choix du matériau de la virole est crucial pour ses performances globales. La céramique offre le meilleur contrôle dimensionnel et la meilleure durabilité lorsqu'elle est rectifiée avec précision à la bonne taille ; en outre, sa stabilité environnementale offre des avantages en termes de performances à long terme. La céramique se lie également bien avec les composants en verre, ce qui en fait le matériau idéal pour les viroles.

Une mauvaise qualité de surface peut entraîner des problèmes tels qu'un désalignement latéral, où les ouvertures de la virole d'émission et de réception sont décentrées l'une par rapport à l'autre au lieu d'être alignées correctement, ce qui entraîne une perte de puissance car une partie de la lumière de transmission peut ne pas pénétrer dans la gaine de la fibre optique de destination, ce qui entraîne une réduction de la puissance.

Avant 2005, le connecteur multimode ST, marque déposée d'AT&T, était le plus couramment utilisé. Ce dispositif à montage à baïonnette utilise une virole en céramique de 2,5 mm avec un montage à baïonnette qui maintient le câble à fibre optique. Bien qu'il soit relativement facile à utiliser et qu'il présente d'excellentes caractéristiques de performance, sa perte d'insertion plus élevée que celle des modèles SC ou LC nécessite l'utilisation d'adaptateurs pour obtenir les meilleurs résultats.

Polissage

Le polissage de la surface d'extrémité de la fibre/ferrule est essentiel pour créer des connecteurs de fibre de haute qualité, car il garantit l'absence de défauts ou d'irrégularités susceptibles d'empêcher le passage de la lumière. Le sertissage lie mécaniquement la fibre à sa virole, tandis que le polissage la prépare optiquement. Le polissage garantit également la meilleure connexion possible en assurant l'alignement optique de la lumière.

Plusieurs facteurs influencent la précision du polissage, tels que le type de gabarit utilisé, le matériau des tampons de polissage utilisés et l'épaisseur du film de polissage. Les céramiques de zircone font partie des meilleurs choix en raison de leur contrôle dimensionnel et de leur durabilité supérieurs, offrant des tolérances et une cohérence à tous les niveaux.

Le polissage est essentiel car il offre la première possibilité de corriger les défauts d'alignement du noyau, qui peuvent entraîner des pertes d'insertion et de retour importantes. Un décalage peut également poser des problèmes en termes d'alignement de la virole, ce qui fait que la gaine dépasse de l'ouverture de l'alésage et provoque des décalages de part et d'autre.

Pour remédier à ce problème, la virole de type UPC a été améliorée par rapport à son homologue LC précédent, avec une surface plus petite et une forme de tête de cône plus serrée qui réduit l'ORL causé par les espaces d'air entre les pointes. En outre, les gabarits de polissage sont conçus pour maintenir les viroles avec précision pendant le polissage, afin d'améliorer la qualité du produit final.

Tolérances de bout en bout

Les tolérances des ferrules jouent un rôle essentiel pour garantir la qualité d'une connexion optique, car elles déterminent le degré d'ajustement des fibres dans leurs alésages et l'ampleur du mouvement entre les ferrules et les adaptateurs, qui contribue à la perte d'insertion. Des tolérances précises permettent d'aligner avec exactitude les diamètres des trous dans les diamètres des cœurs optiques pour un alignement optimal entre les ferrules émettrices et réceptrices, tout désalignement dans l'une ou l'autre direction entraînant une perte de transmission de la lumière, ce qui a un impact négatif sur la qualité du signal.

Il existe aujourd'hui un grand nombre de connecteurs de fibre optique sur le marché, chacun offrant ses propres avantages. Certains sont à baïonnette, d'autres se branchent ou s'emboîtent. Certains connecteurs intègrent également des méthodes pour maintenir les embouts ensemble, tandis que d'autres utilisent des colliers à code couleur pour faciliter l'installation et l'identification.

Les connecteurs ST sont dotés d'une virole carrée avec une technologie à ressort pour fixer la fibre à l'intérieur, ce qui nécessite un positionnement précis pour une connexion correcte, mais peut interrompre les signaux si quelqu'un tire accidentellement sur le câble. Cependant, ils offrent d'excellentes performances en matière de perte d'insertion par fibre tout en résistant aux environnements à fort trafic.

Une autre option est le connecteur LC, avec sa virole circulaire et son système push-and-pull pour s'accoupler avec des adaptateurs. Bien qu'il soit plus durable qu'une connexion ST, sa perte d'atténuation plus élevée par fibre limite son utilisation dans les applications à forte densité de trafic de données.