COMPONENTES OPTICOS PASIVOS
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1. Perdida de retorno Extremo SPC mayor a 40 dB y extremo APC mayor a 60 dB Ciclo t rmico Variaci n inferior a 0 2 dB en la perdida de inserci n Repetibilidad Mayor a 1000 conexiones y desconexiones con variaci n m xima de 0 2 dB Resistencia del mecanismo de acople Resiste una fuerza de 80 N para cable de 3 mm y 5 N para 0 9 mm Tracci n del cable Resiste una fuerza de 100 N para cable de 3 mm y 5 N para 0 9 mm Torsi n del cable Resiste una fuerza de 15 N para cable de 3 mm y 2 N para 0 9 mm Vibraci n sinusoidal Frecuencia de 10 55 Hz y amplitud 0 75 mm Variaci n 0 2 dB Ca da del conector Altura de ca da desde 1 mts durante 10 veces Carga lateral est tica Fuerza de tensi n de 1 N para cable de 3 mm y 0 2 N sobre 0 9 mm Fr o y calor seco Temperatura de 25 C y 75 C durante 96 hs Variaci n m xima 0 2 dB Niebla salina Soluci n 5 de NaCl pH 6 5 7 2C Variaci n m xima 0 2 dB Polvo Tama o de part culas inferior a 0 15 mm Variaci n m xima 0 2 dB E 2000 conocido tambi n como LSH Son del tipo contacto f sico entre extremos del ferrule Su principal particularidad es el mecanismo push pull para el conectorizado Posee una tapa protectora en el extremo que cubre al extremo del ferrulle en condici n de no contacto Cuando se inserta el conector en el adaptador uni n doble se acciona un obturador interno que retrae a la tapa protectora El conector dispone tambi n de un gatillo para la extracci n En tanto el2. pticas con la jerarqu a digital sincr nica SDH la protecci n entre sistemas se encuentra prevista mediante sistemas de conmutaci n o mediante la operaci n de conexi n cruzada Cross Connect y Add Drop de los multiplexores A tal efecto se puede consultar los trabajos referidos a sistemas sincr nicos 1405 11
3. adaptador para acoplar dos extremos de conectorizado posee un alineador interno para los ferrule El conector posee un c digo de colores para su identificaci n El color verde identifica al conector monomodo con pulido APC en ngulo versi n HRL en tanto que el color azul identifica al conector est ndar El tipo de pulido APC permite un ptimo funcionamiento en sistemas anal gicos minimizando la p rdida de retorno y el ruido de batido del diodo l ser Tal es el caso de los sistemas de transmisi n de v deo y CATV Los pigtail y jumper se construyen sobre cordones de tipo tight recubrimiento adherente de 3 mm de di metro exterior o sobre fibras pticas con revestimiento secundario de 0 9 mm ST Son utilizan especialmente para las redes de datos privadas Con mucha menor frecuencia son usados en redes de telecomunicaciones Se fabrican para fibras pticas del tipo multimodo y monomodo adapt ndose mejor al primero de estos tipos Los jumpers generalmente se entregan en forma simplex y d plex con uno y dos cables monofibra respectivamente Este tipo de conector puede ser armado en campo obteni ndose prestaciones reducidas respecto de las realizadas en f brica Los conectores ST son fabricados en jumper con la longitud de cable deseada por el cliente FDDI Se utiliza en la Interfaz Digital Distribuida mediante Fibras pticas FDDI que permite la interconexi n de computadores y LAN en un rea superior a las LAN met licas Trabaja sobr
4. beneficio obtenido mediante este proceso es reducir la reflexi n de Fresnel que ocurre cuando la luz cruza desde un medio el n cleo de la fibra ptica a otro el espacio entre conectores en el adaptador Se comprueba que una interfaz no perpendicular reduce la reflexi n de Fresnel y la p rdida de retorno El conector tiene una vida til superior a las 1000 conexiones desconexiones la resistencia a la tracci n es superior a 10 Kg Los ciclos de temperatura muestran que el margen de operaci n es desde 25 a 70 C y el de almacenamiento desde 40 a 80 C Jumper o Patch cord En la mayor a de las aplicaciones con fibras pticas se desea un cable conectorizado en sus extremos para unir el cable de transporte con el terminal ptico El Jumper Patchcord es un tramo de cable simplex monofibra o duplex con ambos extremos conectorizados mientras que un Pigtail tiene un solo extremo conectorizado y el otro extremo se empalma mediante fusi n al cable ptico En el caso de los jumper es posible la conexi n de distintos tipos de conectores en cada extremo TIPOS DE CONECTORES Se disponen de los siguientes tipos de conectores FC Fiber Conector Se produce en las t cnicas APC y PC Phisic Contact El tipo APC posee una ferrule con acabado en ngulo El ngulo especificado es de 8 grados con lo cual se logra un ptimo en la p rdida de retorno en general muy superior a 65 dB El tipo PC puede entregar caracter sticas PC SuperPC y
5. caja Existen cajas de empalmes lineales los cables entran por ambos extremos y plegadas los extremos de los cables entran por el mismo lado de la caja La FO se 1405 7 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS acomoda en forma circular alrededor del eje de la caja Por otro lado la continuidad mec nica y el ctrica del elemento de tracci n se asegura uniendo ambos extremos por una abrazadera que en algunos casos puede llegar a ser solidaria con la caja Al considerarse el dise o de la caja de empalme se tendr en cuenta si se requieren m s de dos extremos de cables cables de distribuci n las condiciones ambientales en que ser guardado y las condiciones t cnicas en que ser efectuado Se deber cuidar que los repuestos est n siempre disponibles para lo cual es conveniente el uso de componentes convencionales 1405 8 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS LAMINA COMPONENTES OPTICOS En la parte superior se muestra el despiece interno del conector SC Europa 2000 y FC Por otro lado se tiene un distribuidor de conectores Patch Panel y atenuadores pticos Los conectores est n construidos mediante un cuerpo principal de pl stico o met lico y una ferrula central Esta ferrula generalmente de zirconia posee un hueco por donde se ingresa la FO para su armado El armado de conectores con FO multimodo se realiza en campo en tanto que con FO monomodo requiere del armado en f brica para obtener ptimas prestaciones Debajo se muestra el p
6. lt 0 38 2 5 kV j 200mA Corriente mA vs Tiempo seg 0 0 2 i 2 3 Separacion um vs Tiempo seg Fig 03 Atenuaciones de los empalmes de fusi n o conectores Los empalmes pueden clasificarse seg n la forma de realizaci n en soldadura por fusi n uni n mec nica o adhesiva Dentro de cada tipo hay varias formas seg n el fabricante Se debe considerar una amplia gama de caracter sticas en la elecci n del m todo apropiado de uni n como ser 1405 6 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS Empalme pasivo FO con FO o activo FO con semiconductor Empalme simple o m ltiple Empalme fijo o desmontable 2 2 EMPALME POR FUSI N Se considerar n las condiciones de trabajo para el empalme acceso a fuentes de energ a complejidad y capacitaci n del personal herramientas y repuestos necesarios etc Diferentes fuentes de calor se han usado la resistencia el ctrica el L ser de CO la microllama de ox geno propano el arco el ctrico etc En la mayor a de los casos se usa el arco el ctrico que permite una buena distribuci n de calor y es f cilmente controlable Donde no existe energ a el ctrica existen m quinas con bater as para tal fin o puede recurrirse a la microllama que requiere de peque os tanques de gas Una m quina empalme de fusi n dispone de los siguientes componentes Panel de control y display Para modificar los par metros del Splicing Caja de embalaje Permite acomodar los componentes usados durante
7. os pero que acumulados en varios kil metros de trayecto puede ser una limitaci n importante en la longitud del enlace Por ejemplo en 1 55 um se producen FO de 0 25 dB km la atenuaci n del empalme es inferior a 0 10 dB lo cual indica valores comparables de atenuaci n de la FO y los empalmes Deber cuidarse tanto la FO como el empalme de ellas La atenuaci n en los empalmes tiene dos or genes Extr nsecos al sistema de uni n desplazamiento transversales axiales y longitudinales reflexi n en los extremos Intr nsecos desadaptaci n de ndice de refracci n de la apertura num rica del perfil de ndice del di metro etc En la Fig 03 se resumen las atenuaciones t picas entre FO para distintas condiciones de ensayo Separaci n longitudinal s referido al radio R 0 5 lt s R lt l 0 2 lt dB lt 0 4 Separaci n transversal e referido al radio R 0 1 lt e R lt 0 2 0 2 lt dB lt 0 8 Separaci n angular respecto del eje de alineamiento 0 5 lt 0 lt 2 0 05 lt dB lt 0 5 Separaci n angular del corte respecto de la perpendicular 0 2 lt lt 2 0 01 lt dB lt 0 2 Rugosidad r normalizada respecto de la longitud de onda 0 2 lt r A lt 2 0 01 lt dB lt 0 3 Diferencia de radios R1 y R2 respecto de R1 R2 2 R AR R lt O 1 dB lt 0 7 Diferencia apertura AN1 y AN2 respecto AN1 AN2 2 A AN lt 0 05 dB lt 0 4 Diferencia de circularidad c normalizada a radio R c R lt 0 05 dB lt 0 1 P rdida por reflexi n de Fresnell 0 3 lt dB
8. 05 1 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS transparente de 60 mm de largo contiene al conjunto y act a de material termocontraible Una vez calentado el conjunto se adhiere firmemente a la fibra ptica de forma tal que impide cualquier corte o falla posterior 2 CONECTORES OPTICOS Los conectores tienen las siguientes caracter sticas Est n compuestos de tres elementos Un cuerpo exterior de pl stico o de metal Un mecanismo de soporte del conector al acoplador uni n doble del tipo roscado o de inserci n push pull Un ferrule o casquillo que posee un anillo de posicionamiento para la sinton a del conector El material utilizado en la ferrule es la zirconia con un di metro exterior de 2 499 mm tolerancia 0 5 Se admite un desv o de la forma cil ndrica de la rugosidad de la superficie y ovalidad inferior al 0 5 El conector tipo FC es met lico y con inserci n a rosca el conector tipo SC es de pl stico y con inserci n push pull Pulido de la Ferrule El tipo PC pulido convexo puede entregar caracter sticas PC SuperPC y UltraPC se diferencian en la p rdida de retorno El conector de Pulido Convexo PC tiene la p rdida de retorno comprendida entre 27 y 40 dB en el caso SuperPC se encuentra entre 40 y 50 dB para UltraPC se obtiene m s de 50 dB El pulido APC PC angulado Se trata de un ferrule cuyo extremo posee un corte de 8 respecto a la horizontal Este proceso se logra mediante el pulido sucesivo con la inclinaci n indicada El
9. 20 dB o variables En este caso el valor de atenuaci n puede ser ajustado a mano Dispone de 3 o m s puertas Su funci n es dividir la se al ptica de entrada en varias salidas Esta divisi n puede ser sim trica igual potencia por cada puerta o asim trica distinto valor Se aplica para obtener valores de monitoreo de potencia y para redes de distribuci n de se ales por ejemplo en CATV El acoplador direccional es conocido circulador ptico y dispone de 3 o 4 puertas La perdida de inserci n entre puertas P1 P2 P2 P3 P3 P1 es cercana a 1 dB La p rdida de aislaci n entre las puertas P1 P3 P3 P2 P2 P1 es de 25 dB La p rdida de retorno de cada puerta es de 50 dB La construcci n se realiza mediante rotadores de Faraday Permite la transmisi n bidireccional por la misma FO Este tipo de acci n permite el uso de una sola FO pero el precio a pagar es una elevada atenuaci n en los extremos y por ello solo aplicable en cortas longitudes Tiene una p rdida de inserci n de 1 dB y de 25 dB de retorno Se utiliza en amplificadores pticos y l ser en aplicaciones anal gicas La se al reflejada puede incrementar el nivel de ruido del l ser Consiste en un rotador de polarizaci n de Faraday de 45 grados La se al de retorno rota 90 grados y se encuentra en contrafase polarizaci n de la onda Se trata de un acoplador m s un aislador Permite la permutaci n entre FO en forma opto mec nica termo ptica los pol meros cambian el nd
10. 80 y 10 90 10 de potencia en una puerta y 90 en la otra Puede realizarse una distribuci n de potencia a solicitud del cliente A continuaci n se indican los valores para un splitter 1x2 5 ROTADOR FARADAY Este efecto fue descubierto por Faraday 1845 Se ala la existencia de substancias y materiales capaces de rotar el plano de polarizaci n de la luz polarizada en presencia de un campo magn tico con una componente en la direcci n de rotaci n Este dise o permite realizar varios de los componentes bajo estudio como ser aislador circulador switch ptico etc Se realiza mediante dos tecnolog as mono cristal YIG Y Fes O que es un material magneto ptico o mediante un thick film producido por crecimiento epitaxial en fase l quida LPE Liquid Phase Epitaxy de Tb Bi Al Fe O42 6 DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing Esta t cnica de multiplexaci n permite transmitir varias longitudes de onda por la misma FO Es un m todo varias veces propuesto en la historia de los ltimos 20 a os a fines de los a os 90 ha tomado un nuevo impulso Este impulso esta dado por las dificultades tecnol gicas para llegar a 10 Gb s en la estructura SDH y la posibilidad de hacerlo mediante 4x2 5 Gb s en DWDM ver la Fig 02 El ITU T ha definido dos bandas de longitudes de onda denominadas banda C entre 1525 1565 nm y banda L entre 1570 y 1600 nm Los DWDM son componentes del tipo NxM N entradas y M salidas que puede ser utilizado para cr
11. Atlanta se colocaron 48 FO en funcionamiento y 8 de reserva para conmutaci n Cuando se realiza el proyecto del enlace se tendr n en cuenta los siguientes aspectos el n mero de FO de reserva que contendr el cable conmutaci n autom tica y para ampliaciones el margen general del cable para considerar reparaciones los valores medios y desviaciones est ndar de las caracter sticas etc La elecci n de estos valores y del sistema de conmutaci n determinan la disponibilidad del enlace En l neas generales el sistema ptico tiene un transmisor L ser y un detector de luz para el control de la potencia emitida y un receptor con un detector APD o PIN con por lo menos 5 circuitos integrados en total La experiencia de fallas indica una cada 25 a os en el L ser 0 25 fallas cada 25 a os en el APD o PIN igual valor para los circuitos integrados y 0 5 fallas cada 25 a os en los componentes pasivos La supervisi n dar lugar a la conmutaci n y a las alarmas para el mantenimiento correctivo La supervisi n se ha realizado por conductores met licos incluidos en el cable por FO separadas por multiplexaci n de longitud de onda WDM etc En este terreno el caso m s interesante es el denominado bit insertion bit extraction que se agrega bits adicionales a la trama que se transmite para ingresar los servicios para el mantenimiento En algunos casos esta tarea se realiza introduciendo errores en el c digo de transmisi n En los sistemas con fibras
12. COMPONENTES OPTICOS PASIVOS 1405 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS Con referencia a los conectores atenuadores acopladores empalmes y otros componentes utilizados en las redes pticas 1 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS 1 1 CLASIFICACION DE COMPONENTES En la Tabla 01 se determina una clasificaci n de los componentes pticos pasivos Los componentes activos se estudian en los Trabajos posteriores emisores L ser detectores amplificadores EDFA etc Empalmes de fusi n Conectores Atenuador Acopladores Circulador ptico Aislador Monitor ptico Switch Filtro ptico WDM Lente Grin Rod Modulador ptico Amplificador ptico Tabla 01 Componentes pticos pasivos y activos m s comunes Permiten la uni n permanente de dos fibras pticas FO Se realiza con una empalmadora y se protege el empalme con una tubo termocontraible Los conectores permiten la uni n de FO y el desmontaje de la uni n Se utilizan conectores de distinto tipo FC norma de Jap n SC norma americana de la Bell ST tipo bayoneta BNC D4 DIN norma alemana DIN 47256 FDDI para redes IEEE 802 8 E 2000 norma de Suiza El pulido de los conectores es del tipo PC Phisic Contac y APC Angular PC con un corte a 8 grados En los dibujos de la l mina anexa se muestran algunos tipos de conectores en perspectiva Act a mediante un movimiento mec nico o con materiales de absorci n Son fijos de 5 10 15 o
13. UltraPC se diferencian en la p rdida de retorno El conector de Pulido Convexo PC tiene la p rdida de retorno comprendida entre 27 y 40 dB en el caso SuperPC se encuentra entre 40 y 50 dB para UltraPC se obtiene m s de 50 dB Este modelo de conector es compatible con el dise o NTT Posee un anillo de posicionamiento para la sinton a del conector KC Mark Holder Rubber Boot Stalaless Steel Frame M8X0 75 Rubber Boot 3 pD 9 8 74 0 9 White Marking 55 Split Sleeve Housing 2 2 2X 4 0 Depth 1 5 s Split Sleeve Fig 01 Conectores SC izquierda y FC derecha SC Sigue la norma americana de la Bell sin partes met licas Las dimensiones est n de acuerdo con la norma EN 186000 A El casquillo Ferrule utilizado en los conectores FC y SC es el mismo El material utilizado es la zirconia con un di metro exterior de 2 499 mm tolerancia 0 5 Se admite un desv o de la forma cil ndrica de la rugosidad de la superficie 1405 2 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS y ovalidad inferior al 0 5 La Fig 01 muestra un plano de los conectores FC y SC en la Tabla 02 se indican las caracter sticas que cumplen los conectores Tabla 02 Caracter sticas de los conectores pticos Longitud de onda de operaci n Segunda ventana 1280 1340 nm y tercera ventana 1520 1580 nm Perdida de inserci n Valor medio inferior a 0 2 dB valor m ximo 0 5 dB
14. al que permite inyectar luz del l ser a la FO y dirigir la recepci n del extremo de la FO al diodo detector APD Esta se al es promediada y visualizada en el osciloscopio Un an lisis matem tico del problema indica que la potencia retrodifusa Ps que se tiene en la entrada L O mts se calcula mediante la relaci n Ps 2 2 109 Po La potencia Ps est cerca de 57 dB por debajo de la potencia Po incidente Por ello para mejorar la 1 El m todo Reflectom trico Optico en el Dominio del Tiempo OTDR fue sugerido por Barnosky 1976 Se basa en los anteriores conceptos de Sonar Sound Navigation and Ranging propuesto por Langevin 1917 y Radar Radio Detection and Ranging propuesto Watson y Watt 1935 El m todo reflectom trico se especifica en IEC 793 1 C1A 1405 10 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS relaci n se al o ruido se requiere un proceso de promediaci n que consiste en medir varias veces y promediar una curva para presentarse en la pantalla del osciloscopio La curva resultante tiene un pulso de reflexi n a la entrada de la FO punto a en la figura Este valor se puede reducir colocando un adaptador de ndice A lo largo del cable se tiene una dispersi n de Rayleigh curva b En el punto c se tiene un empalme en la FO por lo que existe una peque a reflexi n debido a la discontinuidad y un descenso en la potencia debido a la atenuaci n Posteriormente existe otro tramo de FO indicado como d y el extremo e con la reflexi n final La di
15. e y variables El atenuador variable permite trabajar en segunda o tercera ventana Su aplicaci n es fundamentalmente para mediciones pticas en laboratorio o en campo Se entrega con el manual de instrucciones y una caja met lica de transporte 4 ACOPLADOR Un componente pasivo que incrementa su participaci n dentro de las redes pticas es el splitter o coupler La estructura de puertas es NxM n mero de entrada y n mero de salida Los par metros de clasificaci n t picos son los siguientes el valor garantizado efectivamente depende del modelo solicitado 1405 3 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS Clasificaci n Grado Aislaci n ptica P rdida de inserci n dB P rdida de retorno dB Ancho espectral nm El splitter o coupler se encuentra disponible en distintas longitudes de onda para segunda y tercera ventana 1310 y 1550 nm Se obtiene una atenuaci n uniforme en un amplio ancho de banda inferior a 0 2 dB en una banda de 100 nm La estructura de puertas es NxM n mero de entrada y n mero de salida Una configuraci n til para derivaciones y control es la 1x2 En aplicaciones de CATV se utiliza la estructura 1xN para efectuar derivaciones de se al de v deo Debido a los par metros de t picos de p rdida de inserci n los coupler se clasifican en Premium Grade A y Grade B En una configuraci n 1x2 se puede realizar una relaci n entre puertas de tipo 50 50 igual potencia ptica en cada puerta 40 60 30 70 20
16. e fibras pticas multimodo del tipo 50 125 o 62 5 125 um Este tipo de conector es doble d plex para permitir la formaci n de dos anillos unidireccionales uno como backup del otro Se disponen de patchcord con terminaci n FDDI de ambos extremos o con terminaci n ST en un extremo El conector ST es tambi n usado en redes de datos de alta velocidad 100 Mb s Escon similar a FDDI de IBM Es del tipo d plex Dispone de una protecci n de los ferrule mediante un retr ctil El ferrule es de cer mica Existe en la versi n multimodo y monomodo DIN Sigue la norma DIN 47255 y es utilizado por algunas empresas alemanas Siemens No tiene gran difusi n fuera de dicho mercado 3 ATENUADORES El atenuador permite obtener una p rdida controlada y espec fica de nivel ptico La aplicaci n de este elemento se refiere a instrumentaci n en laboratorio y en campo para redes de distribuci n donde los niveles de potencia son excesivos y como terminaci n en equipos de transmisi n en las redes SDH Su construcci n permiten una elevada confiabilidad y estabilidad a diversas condiciones de operaci n Se dispone de una entrada hembra y una salida macho para facilitar la conexi n al instrumento o equipo de transmisi n Se ha previsto tres tipos de atenuaci n 5 10 y 15 dB sobre longitudes de onda de operaci n de 850 1310 y 1550 nm Se garantiza una vida til superior a 1000 conexiones y desconexiones Existen atenuadores fijos valor constant
17. e ganancia en funci n de la longitud de onda no es suficientemente plana dentro de la banda de 1525 a 1560 nm m s de 12 dB Este efecto es perjudicial si el EDFA se utiliza en aplicaciones de multiplexaci n por divisi n de longitud de onda densa DWDM Dense WDM En este caso se requiere un reciente dise o de EDFA sobre FO de fluoruro la cual mantiene en la banda de 1525 1560 nm una variaci n de respuesta inferior a 3 dB 9 SOLIT N J Russell 1834 observ una onda de agua solitaria en un canal de Escocia y tard varios a os en obtener la expresi n matem tica que la definiera En 1965 la Bell Labs observ que una onda solitaria de luz sobrevive a la colisi n con otra y la llamaron Solit n En aplicaciones pticas se trata de una onda dise ada para automantenerse en un medio espec fico Se trata de FO inmune a la dispersi n crom tica A Hasegawa 1973 sugiri que un impulso de fotones puede existir aislado en una FO como la onda de Russell Se requiere de un Boost bomba l ser para mantener la forma original Desde hace a os se menciona el solit n como argumento para incremento de ancho de banda Se han definido tambi n las fibras pticas del tipo DCF Dispersion Compensating Fibres para compensar la dispersi n crom tica en la tercer ventana sobre FO de segunda ventana 1405 5 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS 2 EMPALMES DE FUSION 2 1 ATENUACION EN EMPALMES Las uniones entre FO producen una atenuaci n de valores peque
18. entes pasivos y activos en un mismo conjunto chip con tecnolog a planar Esta t cnica es viable s lo en componentes monomodo y con polarizaci n simple La gran mayor a de los componentes se basan en el efecto Pockles lineal El mismo consiste en un cambio del ndice de refracci n del material proporcionalmente a la amplitud del campo el ctrico asociado El material t picamente usado en optoelectr nica es el cristal de LiNbO Niobato de litio conocido originalmente como Perovskita Sobre el cual se difunde Ti con el prop sito de obtener una gu a de onda monomodo Algunos componentes realizables en optoelectr nica son MODULADOR PTICO El material sustrato LiNbO o AsGa tiene dibujado mediante Ti una gu a de onda monomodo El voltaje aplicado modifica el tensor de permeabilidad ptica del material produciendo un cambio de fase o un efecto de acoplamiento modal en el desplazamiento de la onda dentro de la gu a Dando lugar a una modulaci n AM PM giro de polarizaci n o conversi n de frecuencia El modulador Mach Zender act a como modulador AM ya que cada rama introduce 1405 4 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS una modulaci n de fase de igual magnitud pero de sentido opuesto con lo cual se obtiene una suma interfer metro diferencial Por esto se llama modulador interferom trico ACOPLADOR DIRECCIONAL En ausencia de tensi n aplicada la luz cambia de fibra ptica peri dicamente Con voltaje aplicado el ndice de refracc
19. f rica Una parte de la energ a se encuentra dentro del cono de aceptaci n de luz apertura num rica en el sentido progresivo y otra en el sentido regresivo retrodifusi n y el resto se pierde por difracci n Se denomina espaciamiento o dispersi n de Rayleigh El m todo OTDR consiste en introducir un impulso de luz en la FO y observar las condiciones de retorno de energ a En los conductores met licos se usa el m todo reflectom trico que es similar al descrito pero se inyecta un impulso de corriente y se mide el eco Sin embargo como el conductor tiene gran distorsi n de amplitud y fase se traduce en una deformaci n del impulso y una menor precisi n El diagrama obtenido con el m todo OTDR consiste en varios puntos de inter s En el extremo de la FO la reflexi n Fresnel es parcial pudiendo llegar a ser nula si existe un adaptador de ndice de refracci n En el conductor met lico en cambio la corriente se refleja completamente desde el punto de vista te rico con una inversi n de fase si existe un cortocircuito Por otro lado la retrodifusi n produce informaci n a lo largo de toda la FO lo cual permite hacer un diagn stico general del cable a lo largo de toda su longitud La imagen en el OTDR tendr una ca da exponencial con picos en los extremos La fuente de luz usada es un L ser alimentado con un generador de impulsos de por ejemplo 40 ns FHWAH al 50 de altura y repetidos cada 333 us Se coloca un acoplador direccion
20. ferencia entre los niveles de recepci n nl a n4 nos indica las atenuaciones respectivas del tramo de FO y del empalme los tiempos t1 a t3 permiten encontrar la longitud hasta el empalme o el corte mediante la conversi n con la velocidad de la luz en el medio Un inconveniente del m todo OTDR es la imposibilidad de producir mediciones espectrales La energ a retrodispersada no posee una distribuci n estacionaria de modos por lo que la medida de atenuaci n de FO multimodo ser de menor precisi n en cambio en las monomodo ser casi de igual precisi n que con el m todo de corte La distribuci n estacionaria de modos es una condici n que se exige en todo tipo de medici n en FO Una medida de la calidad del instrumento OTDR es el rango din mico en dB que dividido por la atenuaci n de la FO instalada nos indica la longitud m xima de medici n Digamos que este valor debe llegar a cerca de 70 km en los enlaces con FO monomodo debido a que los repetidores interrumpen el circuito ptico As es que la separaci n entre repetidores ser el m ximo valor de longitud deseable de medida 3 3 PROTECCI N DE SISTEMAS Los elementos activos y pasivos pueden deteriorarse con el tiempo reduciendo el nivel de potencia en el receptor y elevando la tasa de error BER La Bell de USA opt por una conmutaci n entre l neas pticas cuando se detecta una BER superior a 1076 restableci ndose la l nea original cuando es inferior a 1077 Por ejemplo en
21. i n var a y se modifica la velocidad de propagaci n y la periodicidad del acoplamiento entre gu as De esta forma la luz que ingresa por una gu a puede pasar a la otra o salir por la misma al final del componente que trabaja como un switch ptico Esta misma estructura se puede usar como modulador digital a la salida de un L ser como aislador como generador de pulsos de luz a partir de un emisor que trabaja en onda continua etc 8 AMPLIFICADORES PTICOS Se trata de los denominados EDFA Erbium Doped Fiber Amplifiers Consisten en un tramo de decenas de metros de fibra ptica dopada con Tierras Raras Payne 1984 adopt el ion trivalente de Erbio Er para realizar estas fibras pticas activas Mediante un L ser operando en emisi n continua 980 o 1480 nm se produce un bombeo ptico de electrones del Er el electr n absorbe el fot n y pasa un nivel de energ a excitado increment ndola El L ser de bombeo es de alta potencia 250 mw pero es usado a menor valor que el m ximo 40 mw para incrementar la vida til del componente Desde este nivel de energ a se pasa a un estado meta estable desde donde se produce la emisi n estimulada en coherencia con la radiaci n de entrada 1550 nm a amplificar Se los usa tanto como amplificador de salida Booster alta potencia de transmisi n en puntos intermedios o como amplificador de entrada Preamplifier Los EDFA se han fabricado normalmente sobre FO de Silicio Sin embargo la respuesta d
22. ice de refracci n en funci n de la temperatura o mediante un circuito electro ptico de NiL1IO3 donde el ndice de refracci n se modifica en funci n de voltaje el ctrico Se han observado aplicaciones en conmutaci n de circuitos y en moduladores para alta velocidad Es necesario para operaciones de separaci n de longitud de onda en WDM Se construye mediante filtro diel ctrico AWG y ranuras de Bragg Dense Wavelength Division Multiplexing Esta t cnica de multiplexaci n permite transmitir varias longitudes de onda por la misma FO Es un lente cil ndrico para empalmes y enfoque de emisores y detectores de luz Se trata de componentes basados en tecnolog a de Niobato de Litio que permiten fabricar moduladores pticos acopladores direccionales o switch de diverso tipo Se fundamenta en FO dopadas con Erbio 1 2 DESCRIPCION DE COMPONENTES OPTICOS 1 TUBO TERMOCONTRAIBLE El m todo tradicional de empalme para fibras pticas recurre a la uni n mediante tensi n superficial catalizada mediante el calentamiento por arco el ctrico Para esta operaci n se utilizan tubos de pl stico termocontraibles Se trata de una camisa protectora que contiene 3 elementos Un miembro de tracci n de acero inoxidable de 50 mm de largo otorga la resistencia transversal necesaria para evitar stress al empalme Un tubo interior repone las caracter sticas de protecci n originales contra la humedad a la superficie de la fibra ptica Un tubo exterior 14
23. l alineamiento de los extremos en la m quina de empalmar En la Fig 03 se observa que consiste en una doble ranura en V donde se colocan las FO La prefusi n es un breve calentamiento de los extremos sin entrar en contacto lo que permite redondear el corte y evitar la formaci n de burbujas de aire en la uni n La fusi n se realiza durante un tiempo m s prolongado y con una presi n axial para evitar el estrangulamiento del material en la interfaz La temperatura en esta zona debe ser suficiente para lograr reducir la viscosidad y permitir la autoalineaci n por tensi n superficial de los n cleos El tiempo de duraci n de la descarga depende de la temperatura que se alcance en la juntura Por ejemplo para una T 2000 C se tiene una duraci n del arco de t 3 5 seg como referencia la temperatura de la superficie del Sol es de 5550 C Los distintos tiempos del ejemplo se muestran en la Fig 03 Obs rvese que luego de un tiempo tl se produce una compresi n para evitar el estrangulamiento mientras que antes se desarrollaba la prefusi n c Verificaci n de la calidad La verificaci n consta de dos pasos Por un lado la prueba de tracci n sobre el empalme que se efect a mediante una pesa de 250 gr Por otro lado se prueba la atenuaci n Esta medida se realiza por el m todo reflectom trico OTDR El personal necesario para esta operaci n tiene un m nimo de 2 operarios uno empalmando y otro midiendo con el OTDR El tiempo requerido para efect
24. la operaci n Cleaver Permite el corte de la fibra ptica en forma perpendicular y plana Sistema de control de energ a Dispone de bater a recargable para aplicaciones en lugares sin alimentaci n de red Protecci n del empalme Se trata de un tubo termocontraible de silicona vulcanizable Electrodos Forma el arco el ctrico para el calentamiento de las fibras pticas V grooves Estas ranuras en V permite alinear las FO una frente a la otra Sistema de alineamiento autom tico mediante inyecci n de luz para optimizar el alineamiento del n cleo METODO DE EMPALME DE FUSION Para el empalme por el m todo de fusi n los pasos a seguir son a Limpieza y corte de la fibra ptica Para realizar el empalme se deben retirar los recubrimientos de las FO En general el recubrimiento secundario se extrae mec nicamente mediante una pinza de corte controlado El recubrimiento primario se quita qu micamente embebiendo una gasa en acetona CH3 CO CH3 y limpiando el extremo de la FO hasta extraer todo el acrilato Los extremos de la FO una vez limpios deben ser cortados La operaci n consiste en marcar el extremo de la FO con una hoja cortante para producir una microfractura y mediante una tensi n axial se produce el corte perpendicular Existen varios tipos de herramientas que permiten efectuar ambas operaciones de corte mec nicamente b Prefusi n y fusi n de la interfaz En el caso de la uni n por fusi n la operaci n contin a con e
25. n FO se sustenta en varias alternativas En primer lugar si el cable est presurizado cualquier deterioro del mismo producir una p rdida de presi n de gas lo cual se detecta por los medios convencionales midiendo la presi n en las cajas de empalme En la d cada de los a os 80 en el Cidiba en Buenos Aires se dispuso de una alarma cuando la bomba de inyecci n de aire seco detecta una fuga de presi n En el proyecto COS 2 en Italia no se us presurizaci n y se solucion colocando un par de conductores met licos sin aislar desnudos para detectar la penetraci n de humedad En el Brasil se opt por la presurizaci n y la colocaci n de detectores de presi n en los empalmes unidos a un centro de alarmas mediante un par de Cu Los cables de Siecor usados en USA pueden llevar a un cable adicional de Cu para circuitos de servicios t cnicos telemedidas y supervisi n de la presi n del gas Hasta 1981 el 70 de los cables con FO era presurizado y el resto aireado o relleno Hoy d a los cables rellenos son amplia mayor a Otro es el caso cuando el deterioro afecta a la FO solamente En tal caso la falla puede detectarse mediante 2 m todos El m todo de reflexi n de Fresnel env a impulsos de luz a lo largo de la FO y detecta la luz reflejada en el extremo que retorna al emisor 3 2 REFLECT METRO PTICO EN EL DOMINIO DEL TIEMPO Cuando una onda EH incide sobre una inhomogeneidad la energ a interferente se transforma en una onda es
26. oss connects de longitud de onda y multiplexaci n add drop Fig 02 Imagen de la pantalla de un medidor DWDM Center wawelengih Los m dulo DWM se construyen con 3 tipos de t cnicas Filtro diel ctrico AWG y ranuras de Bragg AA Filtro diel ctrico Es un film depositado sobre el substrato O E Et p de vidrio Deja pasar una solo longitud de onda desde el WDM Las reflejadas pueden ser vueltas a filtrar hasta separar todas las longitudes de onda Las t cnicas de film convensionales aplican ZnS sulfuro de zinc o criolita como dep sitos para dise ar una cavidad Fabry Perot AWG Arrayed Waveguide Grating se trata de un eues substrato de Silicio sobre el que se dibujan las gu as de 454 wte Esa sr iruron ondas una por cada FO de entrada progresivamente de x longitud mayor Las mismas se encuentran estranguladas en 2 puntos donde se realiza la focalizaci n entre distintas longitudes de onda Se crea as un diagrama de interferencia en la puerta de salida Filtro del tipo Bragg Grating En esta t cnica la realimentaci n se provee por la perturbaci n peri dica geom trica a lo largo de la cavidad El per odo de las ranuras es T A 2 n La longitud de onda A se toma en el vac o y n es el ndice de refracci n Estas ranuras act an como espejos para la longitud de onda calculada y son transparentes para las dem s 7 OPTOELECTR NICA Con el nombre de ptica integrada se designa al proceso de integraci n de compon
27. roceso de empalme de fusi n La empalmeadora y un detalle del arco el ctrico y el manguito termocontraible que restituye el recubrimiento de la fibra pticas para protecci n contra la humedad y la tracci n 1405 9 COMPONENTES OPTICOS PASIVOS 3 OPERACION DE SISTEMAS OPTICOS 3 1 GENERALIDADES Existen diversos factores que afectan al plantel de cables Los efectos son distintos seg n el tipo de instalaci n Por ejemplo Temperatura Produce deterioros en la uni n de los cables por dilataci n y contracci n produce fisuras en el PVC elevaci n de los postes por congelaci n y levantamiento del terreno y da os por incendio Viento Deteriora las partes mec nicas por vibraci n produce presi n en el cable y balanceo del mismo Lluvia y humedad Introduce corrosi n de metales y putrefacci n de la madera La nieve y hielo produce congelaci n y ca das de postes o cables Sol y rayos ultravioleta Producen corrosi n de metales putrefacci n de la madera y da os en la cubierta y tensores Vibraciones El tr fico vehicular los terremotos la construcci n de obras que llevan a movimientos de tierra los desprendimientos de piedras afectan a la integridad del cable Otros La contaminaci n con productos qu micos produce corrosi n y ataque al diel ctrico La corriente continua produce corrosi n galv nica Los actos de vandalismo destruyen parte del cable instalado La supervisi n del estado de los cables co
28. uar el empalme del cable puede resultar demasiado largo cuando el n mero de FO es elevado d Protecci n del empalme La protecci n del empalme se efect a para restablecer el recubrimiento primario de la FO Algunas empresas usan una resina epoxi que se endurece ocupando ambas funciones En otros casos se us un mango termocontra ble fotograf a anexa en la l mina con un gel copol mero etileno vinil acetato como protecci n primaria Dispone adem s de un alambre de acero como protecci n mec nica m s una capa exterior cil ndrica de nylon como protecci n secundaria Debe tenerse cuidado en la compactaci n del termocontraible pues la contracci n y la expansi n t rmica de la manga puede transferirse directamente a la FO ocasionando un aumento de la atenuaci n CAJAS DE EMPALMES La caja del empalme debe cumplir con variadas caracter sticas muchas de ellas comunes a los cables convencionales debe restablecer la continuidad de la cubierta proveer de conexi n a tierra para los elementos met licos y permitir la continuidad neum tica en cables presurizados siendo herm tica para el aire comprimido proporcionar una protecci n a las uniones de FO con la organizaci n y almacenamiento adecuado y permitir un f cil acceso a su interior Un aspecto particular a considerar es la necesidad de acomodar un largo adicional de FO para futuras reparaciones en el interior de la caja La distribuci n de la FO queda determinada por la forma de la
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