Si vous devez savoir une chose concernant les câbles en fibre optique, c’est la différence entre les brins monomodes et multimodes. Les câbles en fibre optique offrent une variété étonnante de connecteurs, des longueurs d’onde opérationnelles, de faisceaux, et plus encore, mais chacun d’entre eux fait partie d’un de ces deux types : monomode ou multimode.
Cet article ne vise pas à couvrir en profondeur le sujet du câble en fibre optique. Au contraire, nous abordons le sujet petit à petit (d’autres articles suivront), et cette partie incite essentiellement sur le fait que ces deux types existent, et qu’ils ne sont pas interchangeables.
Lorsque vous travaillez avec de la fibre, vous devez connaître les différences entre la fibre multimode et monomode. Sinon, vous risquez d’acheter le mauvais équipement ou le mauvais câble, ou de brancher un câble incompatible dans un dispositif optique, et ainsi compromettre ou détruire le signal.
Les professionnels de l’audio, travaillant pour la première fois avec des dispositifs (optiques) utilisant la fibre optique, sont parfois dépassés par le vocabulaire inhabituel et les différences pratiques entre les fibres optiques et d’autres types de câbles plus courants dans le monde de la production et des applications de sonorisation fixe, comme les câbles audio, CAT5 et coaxial.
La fibre optique est un pilier essentiel de toute infrastructure avancée de communication à travers le monde, bien que le monde du réseautage informatique, des TI, des télécommunications avec et sans fil, où la transmission optique est la plus commune, ne croise pas toujours le monde de la sonorisation professionnelle. Une simple recherche Google pour clarifier le tout peut donc s’avérer être aussi déroutant qu’utile.
Ces différences conceptuelles fondamentales entre le monomode et le multimode peuvent aider à sélectionner le monomode plutôt que le multimode, si vous pensez acheter un dispositif optique pour l’audio, la vidéo ou la RF sur fibre.
Qu’est-ce que le câble en fibre optique?
Le câble en fibre optique est le support de transmission du signal dans les systèmes optiques de communications.
L’explication simplifiée de la façon dont fonctionne la transmission optique est que l’information peut être modulée en impulsions lumineuses à haute fréquence, émises soit par une DEL ou un laser, et dirigées vers une fibre optique. Ces impulsions lumineuses voyagent à travers la fibre et sont démodulées à nouveau en information à la destination par un récepteur optique.
Un brin de fibre optique est parfois appelé, à des fins d’explication, un « tube lumineux », parce que la lumière est en mesure de se déplacer facilement à travers un mode transparent, tel le verre ou des matières plastiques claires, entouré de gaines extérieures faites de matériel ayant des caractéristiques particulières qui « piège » ou contient la lumière dans le brin interne (âme) – un phénomène physique qui permet au signal optique de se déplacer sur de très longues distances et de transmettre une grande quantité d’information, à l’aide de relativement peu de puissance de transmission.
L’explication complète et détaillée nous propulse dans le domaine de la physique complexe, y compris la physique quantique, que nous évitons à tout prix chez Audio Gloss, bien que le sujet soit si important que l’invention et l’étude de la fibre optique ont remporté des prix Nobel. La communication par fibre optique a sa propre discipline scientifique : la photonique. Heureusement, nous n’avons pas besoin d’un doctorat en photonique (ou un prix Nobel) pour utiliser la fibre correctement.
Les différences techniques entre le câble monomode et multimode :
Il en existe plusieurs. Voici les plus importantes :
- Le diamètre de leurs âmes.
- La source lumineuse et la modulation utilisées par les émetteurs optiques.
Diamètre de l’âme
Les diamètres d’âmes monomodes sont beaucoup plus petits que les diamètres d’âmes multimodes. La norme utilisée dans les domaines de la radiodiffusion et de la production est de 9,5 microns et, bien qu’il y ait d’autres diamètres disponibles, ils sont rarement utilisés dans les dispositifs à fibres optiques conçus pour les environnements de l’audiovisuel.
Un micron est un millième de millimètre. 9,5 microns est donc extrêmement petit. En fait, probablement trop petit pour être vu à l’œil nu.
Vous trouverez ci-dessus une microphotographie par Dennis van Zuijlekom d’un câble en fibre, avec la gaine intermédiaire et la gaine optique dépouillées pour révéler l’âme. Je ne sais pas quelle est l’échelle utilisée, mais le rapport entre les diamètres de la gaine intermédiaire et l’âme porte à croire qu’il s’agit d’une fibre multimode.
Les diamètres d’âmes multimodes, en audiovisuel, sont soit 50 microns, ou 62,5, bien qu’un diamètre de 50 microns soit plus courant. Encore une fois, d’autres diamètres sont fabriqués pour d’autres applications, mais nous ne les croisons pas souvent dans le domaine de l’audiovisuel.
Vous trouverez ci-dessus une image d’une microscopie électronique d’un filament de carbone de 6 microns, étalée sur un cheveu humain de 50 microns. Voilà à quel point c’est petit.
Source lumineuse
Les dispositifs multimodes utilisent généralement une DEL comme source lumineuse. Si vous désirez savoir exactement pourquoi les DEL sont utilisées au sein de dispositifs multimodes, voici le lien à consulter.
Les dispositifs monomodes utilisent un laser, ou une diode laser, pour produire la lumière qui sera injectée dans le câble. Les lasers produisent de la lumière qui est cohérente, et un faisceau pouvant être très mince.
À notre connaissance, il n’existe aucun dispositif à l’usage des professionnels audio ou vidéo qui accepte à la fois la fibre monomode et multimode.
Vous ne pouvez pas connecter de la fibre multimode à des dispositifs monomodes, et vice versa.
L’incompatibilité entre les types a autant à voir avec le type de fibre que le dispositif et la source lumineuse qui génèrent le signal.
Différences pratiques entre le câble monomode et multimode :
Monomode
- Les systèmes monomodes sont généralement, mais pas toujours, plus chers en raison des diodes laser et de l’étalonnage précis requis pour injecter la lumière dans le câble. La différence de coût en soi d’un câble monomode versus un câble multimode est négligeable, mais les dispositifs monomodes sont souvent plus dispendieux.
- La lumière parcourt une plus grande distance à l’intérieur d’un câble monomode qu’elle ne parcourt à l’intérieur d’un câble multimode. La distance parcourue supplémentaire dépend de nombreux facteurs, mais la règle de base provenant d’ingénieurs est que le signal monomode peut survivre jusqu’à 30 kilomètres.
- La largeur de bande (quantité d’information contenue dans le signal) d’un câble monomode est supérieure à celle d’un câble multimode. Beaucoup plus élevée : jusqu’à 100 000 GHz!
- Puisque la pupille d’entrée d’un câble monomode est si petite (~ 9 microns), les connecteurs monomodes doivent être très propres. Même une particule microscopique bloquant la pupille peut bloquer le signal, soit partiellement ou complètement.
Multimode
- Les systèmes multimodes sont généralement moins dispendieux. Cependant, une fois de plus, le câble en soi est environ le même prix que le câble monomode, et les composants DEL utilisés en tant qu’émetteurs optiques dans les dispositifs multimodes sont moins dispendieux et moins coûteux à calibrer. Dans l’ensemble, les systèmes multimodes sont donc moins dispendieux.
- Le parcours de câble est beaucoup plus court qu’avec un système monomode, mais encore beaucoup plus grand que celui du câble coaxial. La distance maximale suggérée par les ingénieurs semble être de 2 kilomètres.
- La largeur de bande multimode est inférieure à celle monomode – jusqu’à 1 GHz versus 100 000 GHz – mais elle est suffisante pour transmettre une grande quantité de signal audiovisuel, de données ou de commandes.
Les entreprises de vente / location pour spectacle sur scène, ainsi que les entreprises de radiodiffusion, se conforment avec des appareils qui utilisent soit des câbles monomodes ou multimodes. Certaines entreprises ne possèdent que le monomode dans leur inventaire, tandis que d’autres ne possèdent que le multimode. Il y a des raisons pratiques pour lesquelles certaines entreprises se conforment à un ou à l’autre. Par exemple, les entreprises de radiodiffusion utilisent souvent le type monomode, parce que leurs camions peuvent être à plusieurs kilomètres d’un site, ou ils peuvent avoir besoin d’une transmission des signaux sur de longues distances à partir d’un plateau isolé vers le studio, ou d’un studio vers un autre studio, là où les micro-ondes ou les liaisons par satellite ont un coût prohibitif ou sont impossibles. Tandis qu’une entreprise de production offrant des services généraux d’audiovisuel, ou une entreprise de location travaillant dans des environnements intérieurs, peuvent ne pas voir l’utilité de la propagation longue distance du monomode, et ainsi se conformer au multimode.
À notre connaissance, la communication duplex (à deux voies) à travers un seul brin ne peut être accomplie que par un câble monomode, en utilisant ce qu’on appelle le multiplexage en longueur d’onde.
Cependant, étant donné que les âmes optiques des câbles monomodes et multimodes sont si petites, vous pouvez contenir beaucoup de brins dans un seul câble. Il est très fréquent d’avoir 2 (en particulier deux, appelés une « paire » pour la transmission duplex), 4, ou des douzaines de brins par câble, afin de permettre à une autre méthode de communication duplex et/ou l’épissage vers plusieurs périphériques au site de destination, ainsi que, avec le type multimode, des largeurs de bandes plus grandes qu’il ne serait possible avec un seul brin.
