Medición y análisis de fibra óptica
El cableado de fibra óptica es el núcleo de las redes de comunicaciones de datos actuales. Es el medio predominante en los enlaces de centros de datos de importancia crítica, en redes troncales dentro de edificios y en las distancias más largas de redes de campus. Conforme crecen las velocidades de red y la demanda de ancho de banda, los límites de distancia y de pérdida se estrechan, y la certificación del cableado de fibra óptica cobra más importancia que nunca.
Tenemos equipos para renta, venta o análisis de fibra óptica y sus derivados, con servicio para toda la república de México: analizador de espectro óptico, generador láser, equipo OTDR para análisis de pérdida de potencia óptica y medidores de potencia óptica.
Equipos de Medición de Fibra óptica
OTDR
El reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) dibuja de forma gráfica la atenuación de una fibra óptica a lo largo de toda su longitud: la distancia en el eje X y la atenuación en el eje Y. En esa pantalla se determina la atenuación de la fibra, las pérdidas en los empalmes, las pérdidas en los conectores y la localización de anomalías.
El ensayo con OTDR es el único método disponible para ubicar con exactitud las roturas de la fibra en un cable óptico ya instalado cuyo recubrimiento externo no muestra anomalías visibles. También sirve para localizar pérdidas por empalmes individuales, conectores o cualquier anomalía puntual de la instalación. Permite saber si un empalme está dentro de las especificaciones o si debe rehacerse.
En operación, el OTDR envía un impulso corto de luz por la fibra y mide el tiempo que tardan en regresar los impulsos reflejados. Con el índice de refracción y el tiempo de llegada de las reflexiones, calcula la distancia recorrida por el impulso de luz reflejada.
OLT
Los OLT (Optical Loss Testers) son un juego de equipos de medición de redes ópticas, formado por un medidor de potencia y una fuente de luz. La fuente entrega una potencia promedio que viaja por la fibra óptica y pierde potencia a lo largo del trayecto.
El medidor de potencia muestra la atenuación causada por conectores, dobleces, curvaturas, empalmes y cualquier otro desperfecto de la fibra. Entrega el valor de la pérdida de señal (atenuación), medida en dBm y en dB.
Fundamentos de la fibra óptica
Las fibras ópticas son guías de ondas dieléctricas circulares que transportan energía óptica e información. Tienen un núcleo central rodeado por un revestimiento concéntrico con un índice de refracción ligeramente inferior (alrededor de 1%). Suelen fabricarse de sílice con dopantes que modifican el índice, como GeO2.
Un recubrimiento protector de una o dos capas de material amortiguador, como acrilato, reduce la diafonía entre fibras adyacentes y la pérdida por microcurvatura (microbending), que aparece cuando las fibras se presionan contra superficies rugosas. Para mayor protección del medio ambiente, las fibras se incorporan normalmente en cables. Los cables típicos tienen una vaina de polietileno que encierra la fibra junto con un miembro de fuerza, como hilos de acero o de Kevlar.
La fibra como guía de ondas dieléctrica
Como el núcleo tiene mayor índice de refracción que el revestimiento, la luz queda confinada al núcleo si se cumple la condición angular de reflexión interna total. La geometría y la composición de la fibra determinan el conjunto discreto de campos electromagnéticos, o modos de fibra, que pueden propagarse en ella.
Hay dos grandes clasificaciones de modos:
- Modos de radiación: transportan energía fuera del núcleo y esa energía se disipa rápidamente.
- Modos guiados: están confinados al núcleo y propagan energía a lo largo de la fibra, con la información y la potencia.
Si el núcleo es suficientemente grande, puede soportar muchos modos guiados a la vez. Cada modo guiado tiene su propia velocidad y puede descomponerse en componentes ortogonales polarizados linealmente. Cualquier distribución de campo dentro de la fibra puede expresarse como una combinación de modos.
Mezcla y filtrado de modos
Muchos experimentos con fibra multimodo son sensibles a la distribución de la potencia entre los modos de la fibra. Esa distribución depende de la óptica de lanzamiento, de las perturbaciones de la fibra y de su longitud.
La mezcla de modos (mode scrambling) distribuye la potencia óptica entre todos los modos guiados. El filtrado de modos simula los efectos de kilómetros de fibra al atenuar los modos de orden superior.
- Para mezclar modos se puede empalmar un tramo de fibra de índice gradual entre dos piezas de fibra de salto de índice. Así el núcleo de la fibra aguas abajo se llena en exceso, sin importar las condiciones de lanzamiento.
- Para filtrar modos se puede enrollar la fibra varias veces alrededor de un mandril del tamaño de un dedo: la flexión elimina los modos de orden superior.
- Para lograr ambos efectos se introduce microflexión, que causa un acoplamiento rápido entre todos los modos y atenúa los de orden superior. Un enfoque es colocar una sección de fibra sin recubrimiento en una caja llena de perdigones de plomo.
Eliminación de modos de revestimiento
Siempre se lanza algo de luz al revestimiento de la fibra. Los modos de revestimiento se disipan rápidamente con la longitud de la fibra, pero pueden interferir con las mediciones. Por ejemplo, la salida de una fibra monomodo no tendrá distribución gaussiana si la luz se propaga por el revestimiento. Para eliminar esos modos se retira un tramo del recubrimiento de la fibra y se sumerge la fibra desnuda en un fluido de adaptación de índice, como glicerina.