Parámetros De Atenuación De La Fibra Optica

INFORME DE PRÁCTICA

Medida de la atenuación de la fibra óptica.

PRESENTADO POR:

Cindy Maryory Mera Solís 06081094

Juan Camilo Zemanate Zúñiga 06081142

Julián Andrés Muñoz Hidalgo 06081151

PRESENTADO A:

Edgar Ortiz Landázuri

Laboratorio I de Sistel

INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

2011

Tabla de Contenido

1. INTRODUCCIÓN 3

2. MARCO TEÓRICO 3

3. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS 7

3.1. Reconocimiento del equipo de laboratorio 8

3.2. Realización de medidas 10

4. ANÁLISIS 13

5. CONCLUSIONES 16

6. SUGERENCIAS 16

7. REFERENCIAS 16

INFORME DE PRÁCTICA

Medida de la atenuación de la fibra óptica

1. INTRODUCCIÓN

La evolución de la microelectrónica, el laser, el avance de las técnicas y la fibra óptica están revolucionando el mundo de las telecomunicaciones .Estas tecnologías se caracterizan, fundamentalmente por su enorme capacidad para la transmisión de información respecto a las técnicas convencionales. Mejoran, además, la calidad de la señal distribuida. En este contexto, la fibra óptica se ha convertido en una unidad básica de este cambio.

La fibra óptica constituye el medio de transmisión por antonomasia para los sistemas de comunicaciones óptica. Desde sus primeras instalaciones, en las líneas que enlazaban las granadés centrales de conmutación, la fibra se esta trasladando hoy en día hasta los mismos hogares, extendiéndose su uso a un mayor abanico de aplicaciones.

Día tras día la fibra óptica toma más importancia, la mayoría de sistemas de comunicación buscan tener redes soportadas en fibra óptica y se hace necesario el conocimiento de la misma, por tanto se considera de suma importancia la discusión y análisis de este medio que ha revolucionado la forma de mirar las cosas.

2. MARCO TEÓRICO

La fibra óptica es una guía de onda dieléctrica, que opera a frecuencias ópticas.

Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor como lo muestra la figura 1. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

Figura 1. Elementos característicos de una fibra óptica

Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

Los conductores de fibra óptica comúnmente utilizados en transmisión de datos son de un grosor comparable a un cabello, variando el núcleo entre los 8 y los 100 µm, y el revestimiento entre 125 y 140 µm

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo (escalonado o gradual) y monomodo.

1. Fibra multimodo

Una fibra multimodo es una fibra que puede propagar más de un modo de luz. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km. Simple de diseñar y económico. Su distancia máxima es de 2 Km. y usa laser de baja intensidad.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

2. Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 µm) que sólo permite un modo de propagación. Su distancia máxima es de 3 Km. y usa un con cañón laser de alta intensidad.

Atenuación en F.O.

Es la pérdida de potencia óptica en una fibra, y se mide en dB y dB/Km. Una pérdida del 50% de la potencia de entrada equivale a -3dB.

Las pérdidas pueden ser intrínsecas o extrínsecas.

Intrínsecas: dependen de la composición del vidrio, impurezas, etc., y no las podemos eliminar.

Las ondas de luz en el vacío no sufren ninguna perturbación. Pero si se propagan por un medio no vacío, interactúan con la materia produciéndose un fenómeno de dispersión debida a dos factores:

• Dispersión por absorción: la luz es absorbida por el material transformándose en calor.

• Dispersión por difusión: la energía se dispersa en todas las direcciones.

Esto significa que parte de la luz se irá perdiendo en el trayecto, y por lo tanto resultará estar atenuada al final de un tramo de fibra.

Extrínsecas: son debidas al mal cableado y empalme. Las pérdidas por curvaturas se producen cuando le damos a la fibra una curvatura excesivamente pequeña (radio menor a 4 o 5 cm)

Figura 2. Fibra curvada con ángulo superior al crítico

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

Figura 3. Fibra curvada por factores ambientales

Atenuación por tramo

Es debida a las características de fabricación propia de cada fibra (naturaleza del vidrio, impurezas, etc.) y se mide en dB/Km, lo cual indica cuántos dB se perderán en un kilómetro.

Atenuación por empalme

Cuando empalmamos una fibra con otra, en la unión se produce una variación del índice de refracción lo cual genera reflexiones y refracciones, y sumándose la presencia de impurezas, todo esto resulta en una atenuación.

Se mide en ambos sentidos tomándose el promedio. La medición en uno de los sentidos puede dar un valor negativo, lo cual parecería indicar una amplificación de potencia, lo cual no es posible en un empalme, pero el promedio debe ser positivo, para resultar una atenuación.

Pérdidas

• Por inserción: es la atenuación que agrega a un enlace la presencia de un conector o un empalme.

• De retorno o reflactancia: es la pérdida debida a la energía reflejada, se mide como la diferencia entre el nivel de señal reflejada y la señal incidente, es un valor negativo y debe ser menor a -30 dB (típico -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

Tabla 1. Valores típicos de pérdidas para conectores

Empalmes atenuados

En algunos casos, la atenuación de un tramo de FO es tan baja que en el final del mismo la señal óptica es demasiado alta y puede saturar o dañar el receptor. Entonces es necesario provocar una atenuación controlada y esto se hace con la misma empalmadora, con la función de empalme atenuado.

Figura 4. Causales de atenuación geométrica

Entonces, para realizar empalmes atenuados una empalmadora puede desalinear los núcleos o darle un ligero ángulo a una de las dos fibras.

3. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

Para el desarrollo de la práctica de Laboratorio I de Sistel, se tuvieron diferentes variaciones en las mediciones, con el propósito de analizar los resultados e identificar los factores que afectan la atenuación en la fibra óptica, para ello se llevaron a cabo los siguientes procesos:

3.1. Reconocimiento del equipo de laboratorio

El primer proceso en el desarrollo de la práctica, se basa en el reconocimiento del equipo y material disponible para el manejo de fibra óptica, entre dichos elementos se emplearon:

 Receptor y Transmisor de luz

Figura 5. Receptor y Transmisor

En el receptor se ajusta la ventana de operación y el cambio de unidades en la recepción de potencia de dB a dBm y viceversa.

 Hilos de Fibra monomodo

Figura 6. Fibra Monomodo.

 Conectores ST

Figura 7. Conectores de Fibra.

La conexión a los módulos de transmisión y recepción de luz con la fibra se realiza mediante conectores de tipo ST.

 Corta Fibra

Para analizar las variaciones en la atenuación de la fibra, se debe utilizar la unión de otro segmento de fibra el cual debe ser adecuado para su utilización, para ello se siguió un método específico donde se requiere de la utilización

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