Fibra ptica

La fibra ptica es un medio de transmisin, que no conduce seales elctricas por lo contrario conduce seales pticas como su nombre lo indica, las cuales viajan a grandes velocidades en finos filamentos de vidrio de alta pureza, con gran capacidad de transmisin y bajas prdidas de seal.Las fibras pticas basan su funcionamiento en las leyes de la reflexin y de la refraccin de la luz. Para ello se debe de tener en cuenta que cuando un rayo de luz incide sobre la superficie de separacin de dos medios transparentes distintos, parte de la luz resulta reflejada permaneciendo en el primer medio y parte de la luz resulta refractada, penetrando en el segundo medio. (Bizkaia, s.f.)La fibra est formada en su estructura fsica por dos partes:El ncleo (core), el cual es la seccin en donde viaja el haz de luz.El revestimiento (cladding), es una capa que rodea el ncleo, y su funcionamiento fundamental es reflejar la luz hacia el centro de la fibra para que quede atrapada en el ncleo.

Problemas en la Fibra pticaAtenuacin La Atenuacin constituye la prdida de potencia ptica cuando la luz viaja a travs de la fibra. La constante de proporcionalidad, es la constante atenuacin y posee unidades de dB/Km, al representarse esta relacin en unidades logartmicas (decibelio), se obtiene que la atenuacin es proporcional a la distancia. La atenuacin depende de la longitud de la onda de operacin. Para fibras de xido de silicio convencionales, alrededor de 1550nm.

Ps: Potencia luminosas de salidaPe: Potencia luminosa de entradaL: Longitud del tramo de fibra ptica

Tipos de PerdidasLas prdidas son definidas como aquellas circunstancias de tipo fsico que hacen que la seal luminosa de entrada se vaya degradando a medida de que vaya recorriendo la fibra.Las prdidas pueden ser intrnsecas o extrnsecas.Intrnsecas:Las ondas de luz en el vaco no sufren ninguna perturbacin. Pero si se propagan por un medio no vaco, interactan con la materia producindose un fenmeno de dispersin debida a dos factores:Dispersin por absorcin: la luz es absorbida por el material transformndose en calor.Dispersin por difusin: la energa se dispersa en todas las direcciones.Esto significa que parte de la luz se ir perdiendo en el trayecto, y por lo tanto resultar estar atenuada al final de un tramo de fibra.

Extrnsecas: Son debidas al mal cableado y empalme.Las prdidas por curvaturas se producen cuando le damos a la fibra una curvatura excesivamente pequea (radio menor a 4 o 5 cm) la cual hace que los haces de luz logren escapar del ncleo, por superar el ngulo mximo de incidencia admitido para la reflexin total interna.

Tambin se dan cuando, al aumentar la temperatura y debido a la diferencia entre los coeficientes de dilatacin trmica entre fibras y buffer, las fibras se curvan dentro del tubo.

Atenuacin por tramoEs debida a las caractersticas de fabricacin propia de cada fibra (naturaleza del vidrio, impurezas, etc.) y se mide en dB/Km, lo cual nos indica cuntos dB se perdern en un kilmetro.Medicin con OTDR Hewlett Packard 8146

Atenuacin por empalme

Cuando empalmamos una fibra con otra, en la unin se produce una variacin del ndice de refraccin lo cual genera reflexiones y refracciones, y sumandose la presencia de impurezas, todo esto resulta en una atenuacin.

Se mide en ambos sentidos tomndose el promedio. La medicin en uno de los sentidos puede dar un valor negativo, lo cual parecera indicar una amplificacin de potencia, lo cual no es posible en un empalme, pero el promedio debe ser positivo, para resultar una atenuacin.Prdidas

Por insercin: es la atenuacin que agrega a un enlace la presencia de un conector o un empalme.De retorno o reflactancia: es la prdida debida a la energa reflejada, se mide como la difrencia entre el nivel de seal reflejada y la seal incidente, es un valor negativo y debe ser menor a -30 dB (tpico -40dB). En ocasiones se indica obviando el signo menos.Ejemplo para un conector:Insertion loss< .2 dB typ< .3 dB max

Return loss PC< -30dB

Return loss Super PC< - 40dB

Return loss Ultra PC< -50dB

Empalmes promediados

El resultado real de la medicin de un empalme se obtiene midindolo desde un extremo, luego, en otro momento se medir desde el otro, y finalmente se tomar como atenuacin del empalme el promedio de ambas (suma sobre 2)

La planilla sera, por ejemplo (para l=1550nm):

AEB

Fibra NoAB [dB]BA [dB]Atenuacin [dB]AB [dB]BA [dB]Atenuacin [dB]AB [dB]BA [dB]Atenuacin [dB]

10.300.300.300.010.030.020.300.400.35

20.150.350.25-0.100.100.000.200.100.15

30.200.300.25-0.030.050.010.300.000.15

40.100.400.250.030.010.020.050.350.20

Empalmes atenuados

En algunos casos, la atenuacin de un tramo de FO es tan baja que en el final del mismo la seal ptica es demasiado alta y puede saturar o daar el receptor. Entonces es necesario provocar una atenuacin controlada y esto se hace con la misma empalmadora, con la funcin de empalme atenuado.En este dibujo se pueden ver todos los causales de atenuacin geomtrica

Entonces, para realizar empalmes atenuados una empalmadora puede desalinear los ncleos o darle un ligero ngulo a una de las dos fibras.(fibra optica, s.f.)

DispersinSe entiende como dispersin el efecto de deformacin del pulso de salida recibido en un extremo de la fibra con respecto al pulso de entrada transmitido en el otro extremo.

La dispersin es causada por la naturaleza misma de la fibra, tal como su constitucin (Monomodo o Multimodo), la calidad de la fibra y la cantidad de seal perdida por unidad de longitud.

Comprobacin de fibra ptica Despus de que se instalan, empalman y se terminan todos los cables de fibra ptica, stos deben probarse. Con cada red de cables de fibra ptica, debe comprobar la continuidad y polaridad, la prdida de insercin punto a punto y luego solucionar cualquier problema que pudiera ocurrir en cada fibra de cada cable.Por ejemplo: Si se trata de un cable largo de planta externa con empalmes a lo largo de l, posiblemente tambin que se desee verificar los empalmes individuales mediante una prueba con OTDR(reflectmetro ptico en el dominio de tiempo),dado que es la nica manera de asegurarse de que cada empalme est realizado correctamente.La realizacin de pruebas es el tema principal de la mayora de los estndares de la industria, dado que existe la necesidad de verificar las especificaciones de los componentes y sistemas de manera congruente. Quiz la prueba ms importante consiste en la prdida por insercin de una red cables de fibra ptica instalada que se realiza con una fuente de luz y un medidor de potencia (LSPM) o equipo de comprobacin de prdidas pticas (OLTS), que es requerido por todos los estndares internacionales a fin de asegurar que la red de cables se encuentre dentro de la prdida ptica estimada antes de que se apruebe la instalacin.La prueba de los componentes de fibra ptica y de las redes de cables requiere realizar varias evaluaciones y mediciones con las pruebas ms comunes que se enumeran ms abajo. Algunas implican la inspeccin y el juicio del instalador, como una inspeccin visual o rastreo, y para otras se utilizan instrumentos sofisticados que proporcionan mediciones directas. La potencia ptica, requerida para medir la potencia de la fuente, la potencia del receptor y, cuando es utilizada con una fuente de prueba, para medir la prdida o atenuacin, es el parmetro ms importante, y se requiere para casi todas las pruebas de fibra ptica. Las mediciones de retrodispersin realizadas por un OTDR son las mediciones que siguen en importancia, especialmente para probar instalaciones de planta externa y solucionar problemas. Las mediciones de los parmetros geomtricos de la fibra y el ancho de banda o dispersin son esenciales para los fabricantes de fibra, pero no son relevantes para la prueba de campo. En toda instalacin se requiere la solucin de problemas de cables y de redes instaladas.

Trazador visual de continuidad

La verificacin de continuidad con un trazador visual de continuidad puede trazar la trayectoria de una fibra desde un extremo a otro a travs de varas conexiones, y as verificar la continuidad, conexiones correctas y la polaridad de conector dplex. Un trazador visual de continuidad se parece a una linterna o un instrumento similar a un bolgrafo con una bombilla o fuente LED que se acopla a un conector de fibra ptica. Se Conecta la fibra que debe probar al trazador y se mira el otro extremo de la fibra para ver la luz transmitida a travs del ncleo de la fibra. Si no se ve ninguna luz en el extremo, se vuelve a las conexiones intermedias para encontrar la seccin del cable que est daada.

Un buen ejemplo de cmo un trazador visual de continuidad puede ahorrar tiempo y dinero consiste en probar la fibra en una bobina antes de instalarla para asegurarse de que no ha sido daada durante el envo. En primer lugar, verifique que no haya signos visibles de daos a la fibra en la bobina (como bobinas rajadas o rotas, cables torcidos, etc.). Durante la prueba, los trazadores visuales de continuidad tambin ayudan a identificar la prxima fibra que se debe probar con el kit de comprobacin para controlar si hay prdida. Al conectar los cables a los paneles de conexiones, utilice el trazador visual de continuidad para asegurarse de cada conexin est compuesta por las dos fibras correctas. A fin de cerciorarse de que la fibra correcta est conectada entre el transmisor y receptor, utilice el trazador visual de continuidad en lugar del transmisor, y su ojo en lugar del receptor para verificar la conexin. Siga todas las normas relativas a la seguridad ocular cuando trabaje con trazadores visuales.Localizacin visual de fallos

Una versin con ms potencia del trazador visual de continuidad que se denomina localizador visual de fallos (VFL) utiliza un lser visible que tambin puede encontrar fallos.La luz lser roja es lo suficientemente poderosa para realizar una verificacin de continuidad o para trazar fibras por varios kilmetros, identificar empalmes en bandejas de empalmes y mostrar roturas en fibras o conectores de alta prdida. Puede ver la prdida de luz en la rotura de una fibra a travs de la luz roja brillante del VFL, an a travs de la chaqueta de varios cables simplex amarillos o naranjas (no con chaquetas negras o grises, por supuesto). Su uso ms importante consiste en encontrar fallos en cables cortos o cerca del conector donde los OTDR no pueden encontrarlos.Tambin puede utilizar el VFL para verificar visualmente y optimizar empalmes mecnicos o conectores de fibra ptica de tipo prepulido. Al reducir visualmente la luz perdida, puede obtener un empalme con prdida ms baja. Ningn otro mtodo le garantizar un alto rendimiento con estos conectores.

Antes de utilizar los VFL, es necesario realizar una advertencia sobre la seguridad ocular. Los VFL utilizan una luz visible. El nivel de potencia es alto, en consecuencia, usted no debe ver directamente a la luz. Notar que mirar directamente a la salida de una fibra iluminada por un VFL es algo incmodo, por lo tanto, al trazar fibras, es conveniente que mire al costado de la fibra para ver si la luz VFL est presente.Inspeccin visual de conector por microscopio

Los microscopios para inspeccin de fibra ptica se utilizan para inspeccionar conectores, a fin de corroborar que el pulido sea adecuado y encontrar fallos como rasguos, defectos de pulido y suciedad. Pueden ser utilizados tanto para verificar la calidad del procedimiento de acabado como para diagnosticar problemas. Un conector bien hecho tiene un acabado suave, pulido y sin rasguos, y la fibra no muestra ningn signo de rajaduras, astillas o reas donde la fibra est sobresaliendo del extremo de la frula o hacia adentro.+El aumento para visualizar los conectores puede ser de una potencia de 30 a 400, pero es mejor utilizar un aumento medio. Si el aumento es muy bajo, es posible que no sean visibles detalles fundamentales. Realizar la inspeccin con un aumento muy grande puede llevar a que la persona que ve a travs del microscopio sea demasiado crtica, y rechace conectores buenos. Los conectores multimodo deben utilizar aumentos en el rango de 100-200X y la fibra monomodo puede utilizar un aumento ms grande, hasta 400X.

Es importante que recuerde verificar que el cable no tenga corriente antes de mirarlo en el microscopio, a fin de proteger sus ojos. El microscopio concentrar toda energa que exista en la fibra y lo enfocar en su ojo con resultados potencialmente peligrosos. Algunos microscopios tienen filtros para detener la radiacin infrarroja de los transmisores con el propsito de minimizar este problema.

Potencia pticaPrcticamente, cada medicin en fibra ptica se refiere a la potencia ptica. La salida de un transmisor o la entrada a un receptor son mediciones de potencia ptica "absolutas", es decir, se mide el valor real de la potencia. La prdida es una medicin de potencia "relativa", la diferencia entre la potencia acoplada a un componente como un cable, empalme o un conector y la potencia que se transmite a travs de ella. Esta diferencia en el nivel de potencia antes y despus del componente es lo que llamamos prdida ptica y define el rendimiento de un cable, conector, empalme u otro componente.Siempre que las pruebas se realizan en redes de fibra ptica, los resultados se muestran en la pantalla de lectura del instrumento. Las mediciones de potencia se expresan en "dB", que es la unidad de medida de potencia y prdida en las mediciones de fibra ptica. La prdida ptica se mide en "dB", mientras que la potencia ptica se mide en "dBm". La prdida es un nmero negativo (por ejemplo, -3.2 dB), como lo son muchas mediciones de potencia. Las mediciones en dB a veces pueden ser confusas. El dB es una escala logartmica, en la cual cada 10 dB representa una proporcin de 10 veces el valor. La ecuacin real utilizada para calcular el dB esdB= 10 log (potencia medida / potencia de referencia).Si la potencia medida es ms alta que la potencia de referencia, el dB ser un nmero positivo, pero si es ms baja que la potencia de referencia, ser un nmero negativo. Por lo tanto, las mediciones de prdida generalmente se expresan como un nmero negativo.Las mediciones de la potencia ptica, como la salida de un transmisor o entrada a un receptor se expresan en unidades de dBm. A fin de medir la prdida en un sistema de fibra ptica, hacemos dos mediciones de potencia, una medicin de referencia antes de que la luz pase a travs del componente que estamos probando y una medicin de prdida despus de que la luz atraviese el componente. Dado que estamos midiendo la prdida, la potencia medida ser menor que la potencia de referencia, de manera que la relacin entre la potencia medida y la potencia de referencia es menor a 1, y el logaritmo es negativo, lo cual torna al dB en un nmero negativo. Cuando establecemos el valor de referencia, el medidor marca "0 dB" porque el valor de referencia que establecemos y el valor que el medidor est midiendo es el mismo. Luego, cuando medimos la prdida, la potencia medida es menor, por lo que el medidor marcar "- 3.0 dB", por ejemplo, si la potencia que se evala es la mitad del valor de referencia. Aunque los medidores miden un nmero negativo para la prdida, existe la convencin de expresar la prdida como un nmero positivo. Por lo tanto, cuando el medidor marca -3.0 dB, decimos que la prdida es de 3.0 dB.Los instrumentos que miden en dB pueden ser o bien medidores de potencia ptica o bien equipos de comprobacin de prdidas pticas (OLTS). El medidor de potencia ptica generalmente marca en dBm para las mediciones de potencia o dB con respecto a un valor de referencia establecido por el usuario para la prdida. Mientras que la mayora de los medidores de potencia tienen rangos de +3 a -50 dBm, la mayor parte de las fuentes estn en el rango de +10 a -10 dBm para los lseres y -10 a -20 dBm para los LED. Solamente los lseres utilizados en CATV o en sistemas telefnicos de larga distancia tienen potencias suficientes como para ser realmente peligrosos, hasta + 20 dBm, lo cual equivale a 100 milivatios o un dcimo de un vatio.Es importante recordar que el dB se utiliza para medir la prdida y el dBm se utiliza para medir la potencia, y cuanto ms negativo sea el nmero, ms grande ser la prdida. Establezca la referencia cero antes de medir la prdida y verifquela ocasionalmente mientras realice las mediciones.parmetros de prdidas a considerar en un comprobacin Antes de realizar la prueba, preferentemente durante la fase de diseo, se debe calcular la prdida ptica estimada para la red de cables que se probar, a fin de entender los resultados de medicin esperados. Adems de brindar valores de prdida de referencia con los cuales contrastar, se confirmar que el equipo de transmisin de red funcionar adecuadamente en este cable. Aunque es difcil generalizar, a continuacin proporcionamos algunos lineamientos: Para cada conector, calcule una prdida de 0.3-0.5 dB para los conectores adhesivos/de pulido, 0.75 para los conectores prepulidos/de empalme (0.75 mx de TIA-568) Para cada empalme, calcule 0.2 dB (0.3 mx de TIA-568) Para la fibra multimodo, la prdida es de alrededor de 3 dB por km para las fuentes de 850 nm;1 dB por km para 1300 nm. Esto se traduce aproximadamente en una prdida de 0.1 dB por 100 pies para 850 nm; 0.1 dB por 300 pies por 1300 nm. Para la fibra monomodo, la prdida es de alrededor de 0.5 dB por km para las fuentes de 1300 nm; 0.4 dB por km para 1550 nm. Esto se traduce aproximadamente en una prdida de 0.1 dB por 600 pies para 1300 nm; 0.1 dB por 750 pies para 1300 nm.

Por lo tanto, para la prdida de una red de cables, calcule la prdida aproximada segn se detalla a continuacin:(0.5 dB x n de conectores) + (0.2 dB x n de empalmes) + prdida de la fibra en la longitud total del cable.

Solucin del problema.La mayora de los problemas con prdidas de cable altas son ocasionados por conectores defectuosos o sucios, empalmes con prdida alta o prdida por tensin producidos durante la instalacin. Se pueden inspeccionar los conectores con un microscopio para detectar suciedad, rasguos, rajaduras u otro dao. Los localizadores visuales de fallos pueden verificar que haya continuidad, conexiones adecuadas y, si la chaqueta del cable lo permite, verificar que no haya quiebres o curvaturas de prdida alta.Si un cable presenta una prdida alta, invirtalo y prubelo en la direccin opuesta utilizando el mtodo de un solo extremo, si ello es posible. Dado que la prueba de un solo extremo slo prueba el conector en un solo extremo, puede aislar un conector defectuoso de la siguiente manera: es el que est en el extremo del cable de lanzamiento acoplado al cable de lanzamiento en la prueba cuando mide la prdida alta.La prdida alta en la prueba de dos extremos debe aislarse realizando la prueba nuevamente con el mtodo de un solo extremo e invirtiendo la direccin de la prueba para ver si el conector del extremo es defectuoso. Si la prdida es la misma, debe probar cada segmento de manera separada para aislar el segmento defectuoso o, si es lo suficientemente largo, utilizar un OTDR.