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EMPALMES DE FIBRA OPTICA

COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 1




CARACTERISTICAS DE LOS EMPLALMES

GENERALIDADES

• Sus pérdidas pueden contribuir en formaconsiderable con el balance de potencia del sistema(menor alcance)

• Deben realizarse en el campo, no han de incluirpartes delicadas difíciles de manejar oprocedimientos complejos (Empalmes económicosconfiables y de calidad)

• Las pérdidas se clasifican en intrínsecas(homogeneidad y composición de la fibra) yextrínsecas (proceso de empalme, desalineación)

• Se pueden clasificar en:

! Empalmes por fusión

! Empalmes adhesivos

! Empalmes mecánicos

• Factores claves en empalmes sobre el terreno:

! Pérdidas por inserción

! Resistencia mecánica

! Estabilidad térmica



CARACTERISTICAS DE LOS EMPALMES

PERDIDAS DE INSERCION

• Sus pérdidas pueden contribuir en formaconsiderable con el balance de potencia del sistema(menor alcance)

• Los parámetros que deben considerarse conrespecto al proceso de empalme de los cualesdepende la pérdida media de los empalmes:

! Pérdida máxima permitida

! Número máximo de intentos

• Secuencia a seguir en empalmes sobre el terreno:

! Fijar pérdida máxima permitida

! Fijar número máximo de intentos

! Realizar el empalme

! Si la pérdida es inferior a la pérdida máxima,mantenerlo

! Si la pérdida es superior a la pérdida máxima,repetir hasta que la pérdida sea inferior a lamáxima o se llegue al número máximo deintentos

• Si número máximo de intentos es grande se bajarála pérdida media (tendiendo a la intrínseca) peroaumenta el costo de instalación



TIPOS DE EMPALMES

EMPALMES POR FUSION

• Consiste en la unión permanente de las fibrasmediante la fusión y unión de las mismas

• Anterior a la fusión las fibras se calientanpreviamente para eliminar ciertas impurezas, evitarla formación de burbujas

• El empalme se realiza cuando las fibras a unir llegana una temperatura suficientemente alta como parafundirse

• Duración del proceso puede estar en 1 minuto.Luego se protege la zona del empalme conmanguito (termocontractil) el cual se le recubre conun tubito de acero (rigidez)

• Técnica de muy altas prestaciones, se logranatenuaciones de 0.03 - 0.05 dB (fibras monomodo)

• También existen empalmadoras por fusión paramultifibras las cuales reducen el tiempo deempalme por fibra. Tienen el mismo principiodescrito, pero las fibras a empalmar se alinean conun elemento alineador multifibra de ranuras



TIPOS DE EMPALMES

EMPALMES POR FUSION (Cont)

Empalmes por fusión: Esquema y equipo automático



TIPOS DE EMPALMES

EMPALMES POR ADHESION

• Las fibras son insertadas en un mecanismo dealineación y luego unidas con un adhesivo epóxico

• Mecanismos de Alineación:

! Ranura en V: Tallada en un substratometálico, cerámico o plástico

! Base tres cilindros: El empalme es hechointroduciendo la fibra dentro de tres tubos dealineación

! Base tubo ajustado: Se introduce la fibradentro de un tubo o manguito de vidrioagujereado perfectamente circular (3 µmmayor que el diámetro de la fibra)

! Base tipo cuadrado: Se introduce la fibradentro de un tubo de sección cuadrada,haciendo ángulo de modo de orientarlas haciala esquina

• El adhesivo epóxico además de servir comoelemento de unión es adaptador de índices derefracción

• Puede optimizarse mediante rotación de una de lasfibras

• Se logran pérdidas de inserción de 0.1-0.5 dB



TIPOS DE EMPALMES

EMPALMES POR ADHESION (Cont)

Empalmes por técnicas de Adhesión



TIPOS DE EMPALMES

EMPALMES MECANICOS

• Consiste en un tubo dividido horizontalmente, laparte de abajo es una base tipo V y la de arriba unatapa plana

• El espacio entre ambas se llena de un geladaptador, se insertan las fibras cortadas (delongitud determinada) y luego se cierran con unasgrapas de presión que empujan las fibras hastajuntarlas

• Existen versiones para conexiones multifibrasplanares

Empalme Mecánico llamado “Tipo Dedo”




MANGAS DE CONEXION

• Los empalmes se alojan en mangas de conexión,similares a las utilizadas para los cables de cobre

• Poseen bandejas especiales que sirven paraacumular longitudes adicionales de fibra (1-2 mts).Las bandejas se colocan en un organizador

• Deben soportar esfuerzos de tracción, compresión,flexión, torsión, deben ser herméticos y reabribles

Manga de empalme



METODOLOGIA DE EMPALMES

EMPALMES DE FUSION CON ARCO ELECTRICO

• Limpieza: Debe retirarse todas las protecciones dela fibra (desnudarla) a empalmar. Se utilizan pinzasde corte lateral. Luego con solvente (normalmenteacetona) se limpia la fibra cuidadosamente

• Corte: Con una herramienta de corte especial (concuchilla de diamante) hace una incisión en el planoperpendicular al eje longitudinal y se completa elcorte con un doblez de la fibra

• Alineación: Se realiza sobre la empalmadora,enfrenta las dos fibras, preparándolas para la fusión.Puede realizarse por varios métodos según el tipode empalmadora:

! Empalmadoras de alineación fija: empleadaspara empalmar fibra multimodo. Poseen unpar de mordazas sobre las cuales se colocanlas fibras. Dichas mordazas estáncuidadosamente alineadas de modo que lasfibras queden perfectamente enfrentadas

! Empalmadoras con inyección y detecciónlocal de luz: empleadas para empalmar fibramonomodo. Poseen un dispositivo queinyecta luz en una de las fibras y otro quedetecta luz en la otra, esto permite elposicionamiento, buscando el punto demáximo acople.




EMPALMES DE FUSION CON ARCO ELECTRICO(Cont.)

! Empalmadoras con alineamiento óptico:Empleadas para empalmar fibra monomodo. ymultimodo (aunque fue diseñado para éstasúltimas). La máquina realiza un análisis ópticode la fibra a empalmar, determinando así laubicación de los núcleos de la fibra,permitiendo alinear automáticamente, hastaobtener el punto óptimo de empalme.

• Prefusión: Breve calentamiento (por arco eléctrico)de los extremos de la fibra situada entre doselectrodos, sin que se toquen. Redondea las puntasy evita formación de burbujas en el empalme

• Fusión: Las fibras se enfrentan haciendo contacto yse aplica un arco eléctrico más largo (algunossegundos) ejerciendo una presión axial en las fibras,para evitar el estrangulamiento de la zona deempalme

• Protección y verificación del empalme: se protege lazona del empalme con manguito (termocontractil) depoliestireno (restituyendo el recubrimiento primario)y se le recubre con un tubito de acero lo que evitaposibles flexiones (rigidez)

• El proceso completo tiene duración de 1 a 2 min y selogran atenuaciones de 0.01 a 0.07 dB



METOLOGIA DE EMPALMES

EMPALMES DE FUSION CON LLAMA

• Sigue el mismo proceso del método por fusión dearco eléctrico hasta el momento de la prefusión

• La fuente de calor en los procesos de prefusión yfusión la suministra un mechero de acetileno, el cuallleva a las fibras a la temperatura requerida por elproceso de fusión

• Al igual que con los empalmes por fusión de arcoeléctrico es posible realizar empalmes multifibrasdonde se alinean varias fibras en unas guíasranuradas




EMPALMES POR ADHESION

• Se debe realizar el proceso de limpieza y corte, talcomo se explica en el método de fusión por arcoeléctrico

• Pulido: En varias de las técnicas se recomiendaluego del corte (sobre todo si éste no es muyconfiable) realizar un pulido de las caras de lasfibras, el cual se realiza sobre una superficiedevastadora, y con la ayuda de manguitos guías(para asegurar caras perpendiculares al eje axial)

• Alineación: se realiza manualmente en base almecanismo de alineación del empalme (ranura en V,tres cilindros, tubo ajustado, tubo cuadrado, etc.)

• Unión: se realiza con a utilización de una sustanciaepóxica que además sirve de adaptador deimpedancia, disminuyendo la reflexión entre lasfibras

• Optimización: Puede optimizarse el empalmerotando una de las puntas de las fibras a empalmar,antes que el liquido adhesivo se solidifique,entonces con la ayuda de un medidor de potencia seajusta a mínimas pérdidas.

• Protección: En la mayoría de los casos el mismomecanismo de alineación sirve de elemento deprotección, puede revestirse de un elemento rígido



METOLOGIA DE EMPALMES

EMPALMES MECANICOS

• Se caracterizan por ser empalmes de muy rápidarealización para restablecer el servicio en cortotiempo. Son empalmes temporales

• Se debe realizar el proceso de limpieza y corte, talcomo se explica en el método de fusión por arcoeléctrico

• Pulido: Se realiza un pulido de las caras de lasfibras, sobre una superficie devastadora, y con laayuda de manguitos guías (para asegurar que lascaras de las fibras estén perpendiculares al eje axialdel empalme)

• Unión: Se llena el espacio entre las fibras a unir deun gel adaptador y luego se cierran los elementos deguía con grapas de presión

• Protección: El mecanismo de alineación sirve deelemento de protección

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