INSPECTION ET ENTRETIEN DES CONNECTEURS OPTIQUES

Par Marc Rondeau, Spécialiste de produits, avec la collaboration spéciale d’Anthony Lowe, Ingénieur d’applications EXFO

BULLETIN TECHNIQUE 191

Analyse des réseaux de nouvelle génération

L’une des premières tâches à exécuter lors de la conception de réseaux de fibre optique c’est d’évaluer le budget de perte acceptable afin de créer un produit qui conviendra aux exigences d’utilisation. Pour caractériser  adéquatement le budget d’atténuation, les paramètres clés suivants sont normalement pris en considération :

-       Émetteur : puissance d’injection, température et vieillissement

-       Raccordements de fibre : connecteurs et épissures

-       Câble : atténuation de la fibre et effets de la température

-       Récepteur : sensibilité du détecteur

-       Autres : marge de sécurité et réparations

 

 

Lorsque l’une des variables énumérées ci-dessus n’est pas conforme aux spécifications, la performance du réseau peut être grandement touchée ou, pire encore, la dégradation peut causer une défaillance du réseau. Malheureusement, toutes les variables ne peuvent pas être facilement contrôlées lors du déploiement du réseau ou de la phase d’entretien. Cependant, il existe un composant, le connecteur, qui est trop souvent négligé, voire surutilisé (câbles de raccordement), mais qui peut être contrôlé en utilisant une procédure adéquate.

 

La phase d’inspection

Les connecteurs sont des éléments clés qui interconnectent tous les éléments d’un réseau. Les conserver en bon état est doncun facteur critique, puisque cela permet d’assurer que tout l’équipement fonctionne à son rendement maximal et ainsi d’éviter une défaillance du réseau catastrophique. Étant donné que les connecteurs sont sujets à des dommages qui ne sont pas visibles à l’oeil nu, la phase d’inspection est cruciale.

 

Composants

Lors de l’inspection des connecteurs, il faut tenir compte de deux composants principaux : le connecteur lui-même et la ferrule.

Le connecteur

L’un des avantages des connecteurs c’est qu’en cas de défaillance la situation peut être rapidement rétablie, puisque la cause principale se trouve souvent à l’extrémité du connecteur (également nommée « ferrule ») ou sur sa section mécanique.

La défaillance du connecteur est très fréquemment le résultat d’une extrémité sale ou endommagée. La Figure 1 illustre les parties d’un connecteur pour fibre optique de type SC.

Section mécanique
Extrémité du connecteur

Figure 1. Connecteur pour fibre optique de type SC

 

La ferrule

Dans le connecteur, la ferrule est l’élément qui tient la fibre et qui procure le positionnement d’alignement. Cette partie du connecteur permet de brancher le câble soit à un autre câble, soit à un émetteur ou à un récepteur. Fabriquée en verre, en plastique, en métal ou en céramique, la ferrule comprend trois sections principales (voir Figure 2 a) : la zone A, définie comme le coeur de la fibre, permet à la lumière de se propager; la zone B, nommée la « gaine », est le matériel optique extérieur qui entoure le coeur et qui réfléchit la lumière dans le coeur; et la zone C est le revêtement extérieur qui entoure la gaine et protège la fibre contre les dommages et l’humidité, elle est normalement fabriqué en plastique.

 

Figure 2    
A) Zones d’une ferrule
B) Lumière guidée le long d’une fibre optique multimode

 

 

Figure 3. Vue multicouche d’un câble optique

Revêtement extérieur Matériel: téflon, plastique, caoutchouc, etc. Taille: 250 à 900 μm

Gaine Matériel: verre Taille: 125 μm

Coeur Matériel: verre Taille: de 8,6 à 61,5 μm

 

 

 

L’inspection des connecteurs

 

Puisque le coeur et la gaine sont les deux sections principales de la ferrule, il est primordial de les conserver en bon état pour réduire l’atténuation occasionnée lorsque deux ferrules sont raccordées ensembles. Afin de bien entretenir les connecteurs, leur extrémité doit d’abord être inspectée visuellement. Tel qu’il est illustré dans le Tableau 1, le diamètre du coeur d’une fibre monomode est de moins de 10 microns, ce qui signifie que sans l’outil d’inspection approprié il est impossible de savoir si la ferrule est propre ou non. Il est donc indispensable d’utiliser les outils appropriés.

 

Type de fibre	Diamètre du cœur (μm/pouces)	Diamètre de la gaine (μm/pouces)
Monomode	9/0,000354 1	25/0,000354
Multimode	50/0,001969 Ou 62,5/0,002461	125/0,000354

Tableau 1. Diamètres monomode et multimode du coeur et de la gaine

 

 

Pour inspecter adéquatement l’extrémité du connecteur, il est recommandé d’utiliser un microscope spécialement conçu pour examiner le poli des connecteurs optiques. Il existe bon nombre d’outils d’inspection sur le marché, normalement regroupés en deux catégories :

les sondes d’inspection de la fibre (aussi nommées « fibroscopes vidéo » et les microscopes optiques. Au moment d’envisager l’achat d’un outil d’inspection, il est indispensable de tenir compte de certains points afin de s’assurer que l’outil privilégié convient aux applications et aux types de connecteurs qui seront inspectés. Le Tableau 2 ci-dessous indique les principales caractéristiques des sondes d’inspection et des microscopes optiques :

Outil d’inspection	Caractéristiques principales
Sondes d’inspection de la fibre	-     Affichage de l’image sur un écran vidéo externe, un ordinateur ou un appareil de test (voir Figure 4) -     Protection des yeux lors d’exposition directe à un signal actif -     Possibilité d’effectuer une saisie d’écran pour la création de rapports -     Facilité d’utilisation dans les panneaux de répartition surchargés -     Idéales pour l’inspection de câbles de raccordement, de panneaux de répartition et de connecteurs multifibres (ex. : MTP) -     Différents degrés d’amplification disponibles (100X/200X/400X) -     Pointes d’adaptateurs pour tous les types de connecteurs
Microscope optique	-     Filtre de sécurité laser* pour protéger les yeux en cas de contact direct avec une fibre active -     Deux types différents de microscopes requis (selon le type de connecteur à inspecter) : l’un pour inspecter les câbles de raccordement et l’autre pour inspecter les connecteurs dans les panneaux de répartition de cloison

 

Tableau 2. Outils d’inspection

* Il est recommandé de ne jamais utiliser un outil d’amplification directe (microscope optique) pour inspecter les fibres actives.

 

Figure 4. Sonde d’inspection vidéo

 

 

L’inspection des ferrules

Deux problèmes peuvent être observés lors de l’inspection de la ferrule d’un connecteur : une extrémité endommagée ou une extrémité sale.

 

Extrémités endommagées

Les dommages physiques causés à l’extrémité du connecteur sont normalement permanents et, dans la plupart des cas, exigent que le connecteur soit remplacé (sauf si l’extrémité n’est pas touchée). Pour déterminer si le dommage est nuisible ou non, une bonne pratique consiste à écarter ou à remplacer tout connecteur qui comporte des égratignures près ou sur le coeur de la fibre (voir Figure 5 a), puisqu’elles peuvent générer une atténuation élevée et nuire à la performance du connecteur. En cas de dommages physiques, y compris la gaine ébréchée (voir Figure 5 b), l’usure ou trop de résidus d’époxy sur la gaine, les connecteurs doivent être remplacés.

Figure 5.
A) Égratignure dans la région du coeur
B) Gaine ébréchée

 

Extrémités sales

Dans un monde idéal, sans agents polluants, les extrémités des connecteurs seraient toujours propres et ne nécessiteraient aucun entretien. Cependant, la réalité est toute autre et il existe nombreux contaminants de connecteurs optiques. Par exemple, une particule de poussière de 1 μm sur le coeur d’une fibre monomode peut bloquer jusqu’à 1 % (atténuation de 0,05 dB) de la lumière. Imaginez l’impact d’une particule de 9 μm! Une autre raison qui encourage à conserver les extrémités propres, c’est l’effet des composants haute puissance sur l’extrémité des connecteurs. Certains des composants utilisés actuellement en télécommunications optiques peuvent produire des signaux d’un niveau de puissance allant jusqu’à +30 dBm (1 W), ce qui peut avoir des conséquences catastrophiques lorsqu’ils sont utilisés avec un connecteur dont l’extrémité est endommagée ou sale (ex. : fusion de fibre).

 

Parmi les contaminants qui peuvent affecter l’extrémité d’un connecteur, on retrouve la poussière, l’alcool isopropilyque, le sébum des mains, les huiles minérales, le gel adaptateur d’indice, la résine époxyde, l’encre noire à base d’huile et le gypse. Certains de ces contaminants agissent de manière isolée ou selon diverses combinaisons complexes. Chaque contaminant se présente de manière différente, mais indépendamment de son aspect, les sections les plus critiques à inspecter sont le coeur et la gaine car la contamination de ces régions peut avoir une influence majeure sur la qualité du signal. La Figure 7 illustre l’extrémité de différents connecteurs inspectés avec une sonde optique.

 

Une bonne pratique à adopter pour éviter d’endommager ou de contaminer l’extrémité d’un connecteur consiste à toujours placer un capuchon de protection sur le connecteur lorsque celui-ci n’est pas utilisé, d’où l’importance d’entreposer les capuchons de protection non utilisés dans un contenant scellé pour prévenir la contamination.

Au moment d’insérer le capuchon de protection sur une ferrule, ne l’enfoncez pas totalement car de petites particules de saleté peuvent s’être accumulées au fond du capuchon et contaminer l’extrémité du connecteur en cas de contact direct. Veuillez noter que le dégazage lors du processus de fabrication peut laisser des résidus du produit démoulant ou des matériaux utilisés dans le capuchon. Par conséquent, la présence d’un bouchon anti-poussière n’est pas une garantie de propreté; il s’agit avant tout d’un dispositif de protection visant à prévenir les dommages. Un autre fait intéressant sur les câbles de raccordement et les connecteurs neufs (que vous sortez directement du sac scellé par le fournisseur), c’est qu’ils ne sont pas toujours nettoyés avant le scellement du sac et, par conséquent, sont sales même avant d’avoir été utilisés. Heureusement, des outils et des procédures appropriés permettent de nettoyer efficacement un connecteur sale.

Figure 7.
Extrémité propre d’un connecteur vs. extrémités contaminées par différents matériaux

La phase de nettoyage

Un réseau fiable commence avec des connecteurs propres et bien entretenus. De nombreux outils et procédures ont été utilisés au fil des années en ce sens. Cependant, dans le passé, la façon dont un connecteur était nettoyé n’affectait guère la performance du réseau.

De nos jours, en raison du besoin constant que les réseaux de fibre optique satisfassent aux attentes de service des consommateurs, la façon dont le connecteur est nettoyé est cruciale. Par conséquent, avant de brancher un connecteur, il est essentiel de s’assurer qu’il est propre et exempt de défauts. Pour assurer la propreté du connecteur, celui-ci doit d’abord être inspecté avec un microscope optique ou avec une sonde d’inspection vidéo, puis nettoyé, au besoin.

Note : Inspectez toujours un connecteur avant de le nettoyer. L’inspection peut révéler que le connecteur n’a pas besoin d’être nettoyé.

Il existe plusieurs méthodes de nettoyage des connecteurs. Cependant, dans le contexte du présent document, nous aborderons les trois procédures les plus fréquemment utilisées dans l’industrie : le nettoyage à sec, le nettoyage humide et le nettoyage hybride, soit une combinaison de deux méthodes.

La méthode de nettoyage à sec

Le nettoyage à sec est une technique efficace qui permet d’éliminer des contaminants tels que les fines particules de poussière et le sébum des mains.

Il s’agit souvent de la technique privilégiée dans un environnement de fabrication contrôlé, où la vitesse et la facilité d’utilisation sont des facteurs importants. Cette méthode de nettoyage est aussi largement répandue dans les installations extérieures, même si parfois elle ne suffit pas pour éliminer complètement tous les types de contaminants qui peuvent se trouver dans cet environnement exigeant. L’un des inconvénients de la méthode de nettoyage à sec est que les particules de poussière qui se trouvent dans l’extrémité du connecteur peuvent égratigner la surface du connecteur causant ainsi l’atténuation du signal, voire endommager le connecteur de manière définitive lorsque la poussière est enlevée .Certains produits de nettoyage à sec peuvent également créer des charges électrostatiques sur l’extrémité du connecteur, ce qui continue à attirer les particules en suspension dans l’air.

Un gel hydrofuge utilisé sur les câbles est un autre contaminant très présent dans les installations extérieures. Les nettoyants à sec sont rarement efficaces lorsqu’il s’agit d’éliminer ce produit. D’autre part, le processus de nettoyage à sec requiert fréquemment l’utilisation de bonbonnes de gaz comprimé, habituellement et erronément nommées « bonbonnes d’air comprimé ». Ces produits chimiques ne consistent pas en oxygène comprimé, mais plutôt en gaz comprimés inefficaces pour nettoyer les extrémités de fibre optique avec précision (ex. : inefficaces sur les particules encastrées dans l’extrémité micro-polie). Des tests ont démontré que ces bonbonnes de gaz comprimé sont efficaces pour restaurer des connecteurs endommagés par l’eau avant d’utiliser un processus de nettoyage de précision.

 

Le Tableau 4 ci-dessous présente les outils les plus populaires et abordables utilisés par la méthode de nettoyage à sec :

Avantages	Inconvénients
-       Outils rapidement disponibles et utilisables -       Rapidité et facilité	-       Peut possiblement causer des charges électrostatiques -       Inefficace pour enlever tous les types de contaminants -       Coûts éventuels

Tableau 3. Avantages et inconvénients de laméthode de nettoyage à sec

Il existe différents outils de nettoyage à sec sur le marché, disponibles en divers matériaux et formats et adaptés aux multiples types de connecteurs à nettoyer.

La méthode de nettoyage humide

L’un des principaux éléments actifs de la méthode de nettoyage humide est le solvant utilisé. La sélection du solvant approprié ainsi qu’un séchage efficace et fiable sont essentiels à un nettoyage humide efficace. L’objectif principal de la méthode de nettoyage humide est de déloger la poussière et les contaminants de l’extrémité du connecteur, évitant ainsi de l’égratigner. Le solvant le plus utilisé dans l’industrie est l’alcool isopropylique, efficace pour enlever la grande majorité des contaminants, même si certains (comme le gel adaptateur d’indice et la plupart des lubrifiants) sont très résistants et peuvent laisser des résidus de saleté.

 

L’alcool isopropylique est un solvant hygroscopique, c’est-à-dire qu’il absorbe l’humidité présente dans l’air auquel il est exposé. Comme il cherche à atteindre son équilibre naturel de 65 % d’alcool isopropylique pour 35 % d’humidité, il devient un nettoyant de moins en moins efficace au fur et à mesure qu’il est exposé. Un autre problème de l’alcool isopropylique est la méthode d’application utilisée par le technicien. Un coton-tige trop saturé d’alcool isopropylique (ou de tout autre solvant) utilisé pour nettoyer l’extrémité d’un connecteur peut amener l’alcool à absorber de l’humidité additionnelle au fur et à mesure qu’il s’évapore lentement sur le connecteur, laissant ainsi un effet de halo ou des résidus (voir Figure 7) pouvant adhérer à l’extrémité du connecteur. De nouveaux solvants spécialisés qui offrent de meilleurs résultats que l’alcool isopropylique ont été mis au point au fil des ans. Leur pouvoir absorbant est supérieur, leur taux d’évaporation est plus rapide et leur action sur les contaminants est bien meilleure. Cependant, ces nouveaux produits sont plus efficaces lorsqu’ils sont utilisés conjointement avec un processus de nettoyage à sec. La surutilisation d’un solvant peut faire en sorte qu’un excédent de produit soit emprisonné dans le vide entourant le côté de la ferrule. Le cas échéant, même si le solvant paraît sec lorsqu’il est observé avec un vidéoscope, l’excédant s’étend du vide entourant le côté de la ferrule à l’extrémité du connecteur même après la connexion. Le résultat est un résidu de solvant/contaminant qui fait obstacle aux signaux et qui est plus difficile à déloger que le contaminant original.

 

 

Avantages	Inconvénients
-       Peut dissoudre les saletés complexes et les contaminants -       Élimine l’accumulation de charge électrostatique sur la ferrule	-       Peut laisser des résidus sur la ferrule si trop de produit est utilisé et que le séchage n’est pas approprié -       Le choix de solvant peut être difficile à gérer en raison des problèmes de performance et de EH&S

 

Tableau 5. Avantages et inconvénients de laméthode de nettoyage humide

Le Tableau 6 ci-dessous présente les différents outils disponibles pour la méthode de nettoyage humide :

La méthode de nettoyage hybride

Le nettoyage hybride (aussi nommé « nettoyage combiné ») est une combinaison des méthodes de nettoyage à sec et humide. La première étape d’une méthode hybride consiste à nettoyer l’extrémité du connecteur en utilisant un solvant, puis en séchant tout résidu restant avec une lingette ou un coton-tige, tout dépendant du type de connecteur à nettoyer.

 

Tel qu’il a été mentionné plus tôt, le nettoyage à sec est particulièrement efficace lorsque les contaminants sont de fines particules de poussière ou le sébum des mains. Cependant, pour dissoudre ou enlever d’autres types de contaminants de l’extrémité des connecteurs (ex. : gel adaptateur d’indice, contaminants liquides, gypse, peluches, phosphore, huile ou résidus secs), il peut être nécessaire d’utiliser des solvants. Ces contaminants se trouvent vraisemblablement dans les applications d’entretien et de terrain, où les extrémités des connecteurs sont exposées à des conditions environnementales exigeantes qui requièrent une technique de nettoyage plus spécialisée. Il est recommandé de choisir une seule méthode de nettoyage et de l’utiliser dans toutes les applications. Ainsi, vous n’aurez pas à essayer de deviner de quel type de saleté il s’agit, puisque la même procédure de nettoyage est hautement efficace pour pratiquement tous les types d’applications.

 

Il est à noter que le nettoyage hybride nettoie non seulement l’extrémité du connecteur, mais il prévient et élimine également l’accumulation de charge électrostatique sur la ferrule (le nettoyage hybride a été conçu pour surmonter les inconvénients du nettoyage à sec ou du nettoyage humide, utilisés seuls). Ce processus offre une technique de nettoyage plus efficace qui permet d’éliminer complètement les contaminants tout en réduisant les risques d’endommager l’extrémité du connecteur. La combinaison de produits secs et humides soulève les contaminants de l’extrémité pour les éliminer au séchage du connecteur. En cas d’utilisation d’alcool sopopylique, évitez d’employer trop de solvant et utilisez rapidement une lingette sèche pour éviter les situations d’évaporation décrites à la section précédente.

 

Avantages	Inconvénients
-       Nettoie tous les types de saleté -       Réduit la possibilité d’accumulation de charge électrostatique -       Sèche automatiquement la moisissure et le solvant utilisé dans le processus de nettoyage -       Emprisonne les saletés dans les produits de nettoyage (aspect intégré de la procédure de nettoyage) -       Peu coûteux	-       Requiert de multiples produits et le recyclage des procédures existantes

 

Tableau 7. Avantages et inconvénients de laméthode de nettoyage hybride

 

Figure 8. Procédure de nettoyage

Nettoyage de l’extrémité du connecteur en utilisant la technique hybride :

1. Retirez une lingette du contenant de lingettes spécialisées.

2. Vaporisez une petite quantité du solvant spécialisé sur la lingette.

3. Placez l’extrémité du connecteur sur la partie humide de la lingette. Dans le cas d’une extrémité polie standard (UPC), maintenez

l’extrémité à 90° perpendiculairement au plateau du contenant de lingettes spécialisées. Inclinez le contenant ou l’extrémité pour

trouver l’angle sur le connecteur poli à angle (APC).

4. En appliquant un léger mouvement linéaire, glissez doucement l’extrémité le long du plateau en passant de la section humide à la

section sèche sans soulever le connecteur. N’exercez pas trop de pression et n’exécutez pas la procédure de nettoyage toujours dans

la même section. Il est recommandé de répéter cette étape trois fois.

5. En utilisant une sonde d’inspection vidéo ou un autre appareil d’inspection, vérifiez l’extrémité du connecteur pour vous assurer qu’il

ne reste pas de résidus de solvant ou de contaminants.

 

Conclusion

De nombreuses raisons expliquent l’engouement technologique dans le monde des télécommunications optiques. Avec l’avènement

de la transmission à 40 Gbit/s, voire un débit plus rapide dans l’avenir, de nombreux défis devront être surmontés. Cependant, il ne faut

jamais perdre de vue que ce qui peut sembler une tâche de routine (comme s’assurer que les connecteurs soient propres avant de les

brancher) peut représenter l’un des défis les plus importants sur le terrain. Par conséquent, il est important que les connecteurs soient

adéquatement entretenus et que les procédures de nettoyage soient respectées pour éviter la défaillance du réseau.

Annexe

Procédure de nettoyage

La Figure 9 ci-dessous illustre la procédure d’inspection et de nettoyage qui devrait toujours être suivie avant de brancher une fibre à un autre composant optique. Cette simple procédure peut éviter des temps d’arrêt du réseau très onéreux.

 

 

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