Les tests des fibres hollow-core (HCF) décryptés: questions et idées reçues
La fibre optique de type hollow-core fiber (HCF) passe rapidement des laboratoires de recherche à des déploiements concrets, en particulier pour les interconnexions de centres de données (DCI), le calcul haute performance et les réseaux sensibles à la latence. Bien que sa structure physique diffère fondamentalement de celle de la fibre monomode classique, les objectifs des tests de la fibre restent les mêmes :
- Garantir les performances
- Valider le déploiement
- Assurer une fiabilité à long terme
À mesure que l'intérêt pour le HCF grandit, les idées fausses sur la manière dont il devrait ou ne devrait pas être testé se multiplient. Ci-dessous, nous répondons aux questions les plus courantes que nous posent les opérateurs de réseau, les hyperscalers et les fabricants de fibre optique, en nous appuyant sur des validations réelles et notre expérience sur le terrain.
Existe-t-il une norme pour les tests sur les fibres hollow-core ?
À l'heure actuelle, il n'existe aucune norme industrielle spécifique dédiée aux tests sur les fibres hollow-core. Cependant, il est aujourd'hui possible d'obtenir une caractérisation fiable des fibres à âme creuse en appliquant les principes établis de test des fibres à l'aide d'instruments et d'outils d'analyse adaptés à leurs propriétés physiques uniques.
Dans la pratique, la caractérisation des HCF suit les mêmes principes fondamentaux de test que ceux utilisés pour la fibre monomode conventionnelle (SMF), adaptés pour tenir compte des propriétés physiques uniques des conceptions à cœur creux, telles que la rétrodiffusion de Rayleigh (RBS) plus faible et la diffusion de surface comme mécanismes de diffusion dominants résultant des imperfections nanométriques de la surface des parois en silice microstructurées.
Les organismes de normalisation évaluent activement le HCF, mais tant que les spécifications officielles ne seront pas publiées, ce sont les méthodes de test validées et les instruments éprouvés sur le terrain qui importent le plus.
C'est là que l'expérience pratique devient essentielle. Les solutions EXFO ont été validées sur du HCF, notamment des fibres Band-Gap et diverses fibres NANF, lors de tests en laboratoire et sur le terrain, garantissant des résultats précis et reproductibles dans des conditions réelles.
Quel est l'objectif des tests avec OTDR dans le contexte des fibres hollow-core?
L'objectif des tests OTDR pour des fibres optiques hollow-core reste le même que pour les fibres traditionnelles : vérifier la continuité, mesurer les pertes, localiser les événements et caractériser les épissures. Ce qui change, c'est le niveau de performance requis de l'OTDR.
La fibre HCF présente des niveaux de rétrodiffusion inférieurs d'environ 15 dB à ceux de la fibre SMF standard. Par conséquent, les OTDR conçus uniquement pour les fibres conventionnelles peuvent avoir des difficultés à fournir des traces exploitables, en particulier sur de longues distances. Le kit de test OTDR d'EXFO optimisé pour la fibre hollow-core répond à ce besoin grâce à une plage dynamique exceptionnellement élevée, permettant une caractérisation fiable même sur des liaisons dépassant 100 km.
Un autre défi majeur propre à la technologie HCF est l'interprétation des épissures. Les épissures hollow-core introduisent des événements de remplissage de gaz (GFE) qui peuvent s'étendre sur des kilomètres et fausser les mesures OTDR traditionnelles. EXFO a mis au point une méthode en instance de brevet qui découple la signature GFE de la trace de fibre, permettant ainsi des mesures précises de la perte et de la réflectivité des épissures, ce qui n'est pas possible avec une analyse conventionnelle seule. Une caractérisation complète de ces GFE peut fournir des informations précieuses sur la qualité des installations, notamment non seulement les pertes au niveau des épissures, mais aussi les niveaux d'hydrogène et de dioxyde de carbone présents dans la fibre après épissure.
Quel paramètre critique est souvent négligé lors de la validation des HCF ?
La latence. Lorsque la fibre hollow-core est introduite dans un réseau, la validation de la latence est tout aussi importante que la caractérisation de la dispersion, en particulier dans les architectures hybrides qui combinent SMF et HCF. Dans ces scénarios, la latence doit être évaluée en fonction de la longueur d'onde afin de confirmer que le remplacement de certaines parties de la SMF par de la HCF permet d'obtenir la réduction attendue du délai de bout en bout sur toute la bande de fonctionnement.
La variation du délai de transmission en fonction de la longueur d'onde est particulièrement importante dans les applications sensibles à la latence et ne peut être déduite uniquement à partir des mesures de la dispersion chromatique.
L'analyseur CD/PMD FTBx-570 d'EXFO est particulièrement adapté à cette tâche de par ses capacités :
- Prend en charge des indices de réfraction jusqu'à 1,00
- Mesure le CD, le PMD et le retard dépendant de la longueur d'onde dans une configuration asymétrique
- Atteint une portée supérieure à 200 km sur HCF, par rapport à SMF, grâce à la faible atténuation du HCF
Dans la pratique, les tests asymétriques offrent des avantages opérationnels significatifs : pas besoin d'une deuxième unité, pas besoin d'un deuxième technicien et dépannage plus rapide, en particulier lors des premiers déploiements et des scénarios de validation sur le terrain.
Faut-il mesurer la dispersion chromatique (CD) et la dispersion de mode de polarisation (PMD) des fibres HCF ?
Une idée fausse très répandue consiste à penser que, comme le HCF présente intrinsèquement une faible dispersion chromatique et des effets non linéaires minimes, il n'est pas nécessaire de vérifier la CD et la PMD. Dans la pratique, la mesure et la validation restent indispensables, en particulier dans les applications à haut débit.
Alors que la CD dans les fibres hollow-core est généralement inférieure à 4 ps/nm·km, la PMD est généralement plus élevée que dans les fibres SMF classiques et peut varier selon les fabricants. Dans les déploiements réels, les réseaux comprennent souvent des liaisons hybrides combinant des fibres SMF et des fibres hollow-core, où les effets cumulatifs de la dispersion doivent être parfaitement compris.
La vérification de la dispersion chromatique et de la dispersion de mode de polarisation garantit des performances système prévisibles, prend en charge l'interopérabilité avec l'infrastructure existante et aide à identifier tout écart par rapport au comportement attendu avant l'activation du service.
Les tests CD/PMD unilatéraux peuvent-ils vraiment fonctionner sur HCF?
Oui, et il a été optimisé, testé et validé lors de tests en laboratoire et sur le terrain. L’analyseur de dispersion unilatéral FTBx-570 utilise une réflexion en bout de fibre, et non le RBS, pour effectuer les mesures CD et PMD. Par conséquent, le faible coefficient de rétrodiffusion de la fibre à cœur creux ne limite pas la plage de mesure. Seule la réflectivité à l'extrémité de la fibre importe.
Lors de tests de validation, EXFO a réussi à mesurer des liaisons HCF de plus de 100 km à l'aide d'un connecteur UPC standard, démontrant ainsi qu'il est possible de caractériser efficacement de longues distances à l'aide d'une seule configuration.
Les mesures PMD à double extrémité ne sont pas la norme pour la plupart des applications HCF. Les tests à extrémité unique, en revanche, offrent une solution très pratique, évolutive et facile à mettre en œuvre sur le terrain, en particulier lorsqu'une validation ou un dépannage rapide est nécessaire.
Les tests BER ou de latence peuvent-ils être effectués directement sur HCF ?
Absolument. Grâce aux testeurs du FTBx-88810 Series et à l'application BERT, EXFO permet de mesurer le taux d'erreur binaire (BER) et la latence de bout en bout de 1G à 800G directement sur une fibre hollow-core. La validation du BER est particulièrement importante, car elle permet aux opérateurs de réseau de détecter les défaillances de transmission ou la dégradation des liaisons, y compris les effets liés à l'absorption de gaz dans le HCF, dans des conditions réelles de réseau.
Les mesures de latence complètent les tests BER en confirmant que la réduction attendue du délai offerte par la fibre hollow-core est réellement obtenue au niveau du service, et non simplement déduite des caractéristiques de la couche physique.
Ces mesures sont essentielles pour des applications telles que les interconnexions de centres de données (DCI), les réseaux de transactions financières et d'autres infrastructures sensibles au facteur temps, où une transmission sans erreur est cruciale et où chaque microseconde compte.
Qu'en est-il des mesures du profil d'atténuation ?
L'atténuation ultra-faible de la fibre hollow-core est l'un de ses avantages les plus convaincants, mais la perte d'insertion totale ne suffit pas à elle seule à donner une image complète des performances de la fibre. Pour la fibre hollow-core, l'atténuation peut varier en fonction de la longueur d'onde en raison de la conception de la fibre, de la géométrie microstructurée de la gaine et des conditions de couplage, en particulier dans les bandes C et L utilisées dans les applications à haute capacité et DCI.
Les mesures du profil d'atténuation permettent de :
- Vérifier que les performances à faible perte sont maintenues sur toute la bande de fonctionnement
- Identifier les caractéristiques de perte dépendantes de la longueur d'onde qui peuvent avoir un impact sur la marge du système
- Comparer les performances mesurées aux spécifications du fabricant
- Valider la cohérence entre les longueurs de fibre, les lots ou les conditions d'installation
Ce niveau de compréhension est particulièrement important lors de la mise-en-œuvre, des tests d'acceptation et des premiers déploiements, où le comportement des HCF fait encore l'objet d'une évaluation minutieuse.
Afin de prendre en charge ces cas d'utilisation, EXFO propose des outils complémentaires pour le profilage de l'atténuation :
- CTP10: fournit une analyse d'atténuation haute résolution pour une caractérisation détaillée des fibres dans un environnement de laboratoire
- FTBx-5255 Analyseurs de spectre optique pour le terrain : associé à une source à large bande, permet la visualisation des profils d'atténuation dans les bandes C+L avec une résolution de 0,017 nm
Ensemble, ces solutions permettent aux ingénieurs d'aller au-delà des simples mesures de perte et d'obtenir une vue résolue en longueur d'onde du comportement d'atténuation, ce qui facilite la validation en R&D et les tests d'acceptation sur le terrain avec une plus grande confiance.
Peut-on utiliser un OLTS pour caractériser les HCF ?
Oui, selon le contexte. Les tests OLTS sont particulièrement utiles pour :
- Vérification de la continuité
- Confirmation du routage correct des fibres
- Mesure de la perte d'insertion totale et de la longueur sur des liaisons courtes ou des câbles sans épissures
Pour la vérification sur le terrain et les contrôles d'installation, les mesures OLTS à l'aide de deux unités MaxTester 945, configurées comme source lumineuse et wattmètre, ont été utilisées avec succès pour confirmer la continuité, la perte totale, la réflectivité et la longueur sur la fibre hollow-core.
Éprouvé sur le terrain, pas seulement sur le papier
La fibre hollow-core représente un changement fondamental dans la technologie des fibres optiques, mais son test ne nécessite aucune conjecture ni hypothèse non vérifiée. Les solutions de test HCF d'EXFO ont été validées par des tests en conditions réelles, en collaboration avec des fabricants de fibres optiques et des hyperscalers de premier plan, garantissant ainsi leur précision, leur évolutivité et leur pertinence opérationnelle.
En combinant des OTDR à plage dynamique élevée, une caractérisation CD/PMD et de retard asymétrique, une vérification OLTS flexible et des tests BER et de latence à haut débit, EXFO offre une approche complète et prête à l'emploi pour les tests de fibres hollow-core, sans complexité inutile.
Alors que HCF passe de l'innovation au déploiement, EXFO reste déterminé à soutenir chaque phase de son cycle de vie avec des solutions éprouvées, pratiques et fiables.
