Curso de Fibra Óptica Capítulo 1 – Conceptos Básicos
Adolfo Producto García Yagüe
[email protected] Dpto. Ingeniería Cables~ Ópticos ~
[email protected] 0.0 ~ Junio Mes Año Versión 1.0 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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CONCEPTOS TEÓRICOS (I)
Un Pulso de luz es una onda electromagnética No hay circulación de corriente eléctrica, sino propagación de luz (en pulsos y modos) Cada pulso de luz es un campo electromagnético en propagación o MODO LOS PULSOS DE LUZ SE PROPAGAN EN UN MEDIO ESPECÍFICO: FIBRA ÓPTICA Diseñamos primero, fabricamos después
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CONCEPTOS TEÓRICOS (II)
Señal óptica Transmisor electro-óptico Diodo LED o LASER
Receptor electro-óptico
Cable de FO
Fotodiodo
Conectores de FO Diseñamos primero, fabricamos después
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FRECUENCIAS Y LONGITUDES DE ONDA c = λ·f Altas Frecuencias
100 Km 10 Km
λ
1 Km
100 m
10 m
c = λ/T
Microondas
1m
1 dm
1 cm
Infrarojos
1 mm
Visible Ultravioleta
100 µm 10 µm 1 µm 100 nm 10 nm
Rayos X
1 nm 100 pm 10 pm
F 10 k
100 k
1M
10 M
100 M
1.5 µm 1.4
1G
1.3
10 G
1.2
100 G
1.1
1T
1
10 T
...
900 nm 800
Ventanas de la FO 5
100 T
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700
600
500
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ÍNDICE DE REFRACCIÓN (I)
Indice de refracción teórico de un medio: relación entre la velocidad de la luz en el vacío c y la velocidad de la luz en el medio vp. n = c / vp c = 300.000 Km/seg Vidrio de la f.o. Comercial: n=1,44
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n depende de la λ en el medio ⇒ Existen variaciones en la velocidad de propagación de la onda de luz a Diseñamos primero, fabricamos después través de un mismo medio de propagación. © 2008 TELNET-RI
ÍNDICE DE REFRACCIÓN (II)
Si Vp no es constante ⇒ las ondas de luz emplean distintos tiempos en recorrer la misma distancia física en la f.o. El tiempo que emplea el pulso lumínico en propagarse depende de un nuevo factor que es el Índice de refracción de grupo ng Diseñamos primero, ng > nm (1,4466 frente a 1,4616 a 1300nm) fabricamos después 7
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LONGITUDES DE ONDA: LASER-LED
Longitudes de onda LED Diodo láser 850 nm 1300nm 1300 nm 1550 nm
Comparacion Laser-LED LED
Diodo laser
Más barato
Más caro
Multimodo
Monomodo
Ancho espectral LED Diodo láser 40-80 nm 1-2 nm
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REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN (I)
REFRACCIÓN: Cambio de velocidad, dirección y sentido que sufre una onda de luz al incidir sobre otro medio. La propagación de la onda prosigue por el segundo medio. REFLEXIÓN: Cambio de dirección y sentido que sufre una onda de luz al incidir sobre otro medio con n menor. La propagación de la onda prosigue por el medio inicial. Diseñamos primero, fabricamos después
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REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN (II)
1
1
2
θ1
n1 n2 < n1 θ2
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1) Rayo incidente 2) Rayo reflejado 3) Rayo refractado
El rayo se aleja de la normal Si θ1 crece θ2 decrece Por encima de cierto ángulo θc sólo hay reflexión: Angulo crítico.
θc = 1/sen (n2/n1) 10
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CARACTERIZACIÓN DE LAS F.O.
Parámetros geométricos – – –
Diámetro del núcleo Diámetro del revestimiento o cubierta Diámetro del recubrimiento primario
Parámetros estructurales – – –
Apertura numérica Perfil de la fibra óptica Longitud de onda límite
Parámetros fundamentales de transmisión – –
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Coeficiente de atenuación Dispersión total / ancho de banda © 2008 TELNET-RI
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GEOMETRÍA DE LA F.O.
Núcleo (Core): Zona interior de la f.o., donde se produce la propagación de la onda de luz. Existe propagación porque nn > nr Revestimiento (Cladding): Capa central concéntrica con el núcleo. Recubrimiento primario (Coating o Jacket): Capa exterior de la fibra óptica, concéntrica con las dos anteriores.
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La trayectoria descrita por la onda de luz en su propagación depende de la primero distribución de los índices de refracción a lo largo de las seccionesDiseñamos del núcleo y , fabricamos después revestimiento (Perfil de f.o.) © 2008 TELNET-RI
PERFIL DE F.O.
Perfil de índice de refracción es la distribución del índice de refracción a lo largo de un diámetro de una fibra óptica. –
–
Perfil gradual: nc no se mantiene constante presentando una sección de forma acampanada ⇒ n es máximo en el centro del núcleo y decrece a medida que nos aproximamos al revestimiento. (MM) Perfil escalonado: nc se mantiene constante, presenta una sección recta ⇒ n es máximo en toda la sección del núcleo. (SM/MM)
nr siempre se mantiene constante 13
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APERTURA NUMÉRICA
Determina el ángulo máximo de luz incidente ⇒ Sólo la luz incidente bajo la NA se propaga por la fibra. Depende de los índices de refracción n1 y n2.
valores típicos de N.A. 0.27 en multimodo 0.11 en monomodo
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TIPOS DE FIBRAS: MULTIMODO (I)
Multimodo: salto de índice –
–
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Ancho de banda: 100MHz x Km Poco utilizadas © 2008 TELNET-RI
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TIPOS DE FIBRAS: MULTIMODO (II) Multimodo: índice gradual – – – – – –
Perfil de índice parabólico: se reduce la dispersión. Ancho de banda 1000MHz x Km 62,5/125µm mayor atenuación que 50/125 µm Atenuación menor a 1300nm que a 850nm λ utilizadas: 850 y 1300nm Mayor ancho de banda a 1300nm
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TIPOS DE FIBRAS: MONOMODO Monomodo: salto de índice –
–
–
–
–
El diámetro del núcleo solo permite el modo fundamental: No hay dispersión modal Ancho de banda 100GHz x Km Longitud de onda de corte: 1255nm Atenuación menor a 1550nm que a 1310nm λ utilizadas: 1310 y 1550nm
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ATENUACIÓN (I)
Tipo FO
850 nm
MM salto índice
5 -12 dB/km
MM Indice gradual
3 - 5 dB/km
Monomodo
1300 nm
1550 nm
0.5-0.7 dB/km 0.3-0.4 dB/km
0.2-0.3 dB/km
Disminución o pérdida de potencia de luz inyectada en la fibra con la distancia. La atenuación A(λ) a una λ entre dos secciones transversales de una f.o. 1 y 2 separadas una distancia L se define como: –
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A(λ)=10log (P1(λ)/P2(λ)) (dB) © 2008 TELNET-RI
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ATENUACIÓN (II)
Factores que intervienen el la atenuación: –
–
Dispersión Rayleigh o Scattering Absorción de la luz Dióxido de Silicio (UV, IR) Iones oxhidrilo (OH) (950nm, 1230nm y 1450nm) Curvaturas: se excede el ángulo critico. Radio de curvatura mínimo: máxima curvatura que puede soportar una fibra óptica circunscrita en un mandril de radio: radio de curvatura mínimo, sin variar alguna de sus características de transmisión. •
•
–
Ventanas de transmisión: 850nm, 1310nm, 1550nm 1550nm es la ventana de transmisión de atenuación mínima Diseñamos primero, fabricamos después
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ATENUACIÓN (III)
MACROCURVATURAS
SCATTERING
ABSORCIÓN
MICROCURVATURAS
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ATENUACIÓN (IV)
GRÁFICA DE ATENUACIÓN ESPECTRAL
MACROCURVATURAS
SCATTERING
ABSORCIÓN
MICROCURVATURAS
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DISPERSIÓN Y ANCHO DE BANDA
Ancho de Banda de f.o.: Frecuencia a la que la potencia óptica decae 3dB con respecto a la potencia a frecuencia cero. Dispersión: es el ensanchamiento del pulso de luz a lo largo de la fibra –
Dispersión modal (Sólo en multimodo)
–
Dispersión en el material
–
Dispersión en la Guiaonda
–
Polarización (PMD) en X e Y la luz viaja a diferentes velocidades, afecta sobre todo en monomodo Diseñamos primero, fabricamos después
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DISPERSIÓN MODAL (I)
Se produce porque la velocidad del haz de luz cuando se propaga por el núcleo de la f.o. no se mantiene constante. Dependencia de la dispersión modal con la anchura espectral del haz de luz inyectado. Menor anchura espectral ⇒ Mayor Ancho de Banda Limitación ancho de banda f.o. Multimodo ⇒ Dispersión modal. El resto de tipos de dispersión es despreciable (en f.o. MM)
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DISPERSIÓN MODAL (II)
62,5µm 125µm
Fibra multimodo de índice gradual –
–
Menor Vp de los modos de orden inferior que los de orden superior. Modos de orden inferior: parte central del núcleo, mayor nx Diseñamos primero, fabricamos después
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DISPERSIÓN MODAL (III)
Fibra multimodo de salto de índice –
–
Adelanto de los modos de orden inferior con respecto a los de orden superior. Los modos de orden inferior recorren menor camino y la Vp se mantiene constante ya que nx es constante.
62,5µm 125µm Diseñamos primero, fabricamos después
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DISPERSIÓN EN EL MATERIAL Y GUÍAONDA
Dispersión en el material – –
Variación del índice de refracción puntual del núcleo de fibra óptica Vp no se mantiene constante
Dispersión en la Guíaonda –
–
Falta de uniformidad en los fenómenos de reflexión del haz lumínico que se propaga en el núcleo de la fibra Dispersión característica de las fibras de salto de índice ya que la propagación se produce por reflexiones sucesivas.
La suma de estos dos tipos de dispersión es lo que se llama: Dispersión cromática o intramodal. Depende de λ. 1310nm es la λ con cero de Dispersión cromática (en SMF) Diseñamos primero,
fabricamos después
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VENTAJAS DE LA F.O. (I)
Ancho de banda muy elevado (GHz) Baja atenuación-larga distancia Inmunidad electromagnética Tamaño reducido Bajo peso Seguridad de la información Aislamiento eléctrico Rentabilidad No hay riesgo de chispas/explosión Diseñamos primero, El silicio es uno de los materiales más abundantes de la tierra fabricamos después
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VENTAJAS DE LA F.O. (II)
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DESVENTAJAS DE LA F.O.
Tecnología compleja: fabricación, instalación, medidas Coste de los equipos terminales
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FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (I)
VENTAJAS DE DWDM
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FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (II)
Comparación de los tipos de F.O. (I):
Diseñamos primero, fabricamos después
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FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (III)
Comparación de los tipos de F.O. (II) –
FIBRAS ÓPTICAS CONVENCIONALES • •
–
FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES • • • • • • •
–
SMF (G.652B) DSF (G.653) Low Water Peak SMF (G.652D) : PureBand NZ-DSF for CWDM & DWDM (G.655A) : PureMetro Advanced NZ-DSF for DWDM (G.655B) : PureGuide Ultimate Lowest Attenuation (G.654) : Z Fiber Submarine Cables : PureCouple Dispersion Compensation Fiber : PureShaper Erbium doped fiber
FIBRAS ÓPTICAS MULTIMODO GIGABIT ETHERNET
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MANEJO DE LA F.O: TENSIONES MECÁNICAS
Toda la f.o. viene probada del fabricante mediante el “PROOF TEST” 100 Kpsi >1% elongación Esto equivale en f.o. de 125 um a 8.5 N = 850 g Garantiza la inexistencia de micro-roturas La f.o. rompe por tracción a aprox. 65 N = 6.5 Kg
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 2 – Cables de fibra óptica
Adolfo Producto García Yagüe
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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FIBRAS ÓPTICAS
El material utilizado para la fabricación de las fibras ópticas es el dióxido de silicio, SiO2 (cuarzo ó arena de silice) El dióxido de silicio debe ser muy puro para garantizar su alta transparencia óptica Durante el proceso de fabricación se incorporan los aditivos de dopado necesarios para modificar los índices de refracción del núcleo y del revestimiento Dopado del revestimiento: Boro y Flúor que reducen el índice de refracción Dopado del núcleo: Germanio y Fósforo para aumentar el índice de refracción Diseñamos primero,
fabricamos después
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PROCESO DE FABRICACIÓN
El proceso es el siguiente: –
–
Realización de la preforma • Sintetización del núcleo de la fibra óptica • Colapso del núcleo de la fibra óptica Extrusión o estirado de la fibra óptica
La preforma es el cilindro macizo de dióxido de silicio dopado que sirve como materia prima para la elaboración de la fibra óptica Diseñamos primero, fabricamos después
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PREFORMA DE FIBRA ÓPTICA
Métodos de fabricación: –
–
– –
MCVD: Modified Chemical Vapor Deposition VAD: Vapor Axial Deposition OVD: Outside Vapor Deposition PCVD: Plasma Chemical Vapor Deposition
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MCVD
Desarrollado inicialmente por Corning Glass Utilizada por Lucent y Alcatel Se instala un tubo de cuarzo en un torno Se calienta el tubo entre 1400 y 1600 ºC Se gira y se desplaza longitudinalmente el tubo de cuarzo Se introducen dopantes que se depositan en el interior del tubo formando sucesivas capas concéntricas El tubo de cuarzo con el dióxido de silicio en su interior convenientemente dopado, se convierte en un cilindro macizo que constituye la preforma, esta operación se realiza con un quemador entre 1700 y 1800ºC primero, Tamaño de la preforma 1m x 1cm de diámetro Diseñamos fabricamos después 6
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MCVD
Diseñamos primero, fabricamos después
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VAD
Desarrollado inicialmente por NTT Tecnología japonesa: Sumitomo, Fujikura La técnica es la misma que en el MCVD, la diferencia radica en que en este método se deposita tanto el núcleo como su revestimiento Se necesita un cilindro auxiliar sobre el que la preforma porosa va creciendo axialmente Se tienen que controlar la deposición del silicio de Germanio para crear el núcleo y el revestimiento Este proceso presenta las ventajas frente al MCVD de que permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor Diseñamos primero, longitud a la par que precisa un menor aporte energético fabricamos después 8
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VAD
Diseñamos primero, fabricamos después
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OVD
Desarrollada inicialmente por Corning Glass Utilizada por Corning, Siecor, Optical Fibres Se parte de una varilla de substrato de cerámica Se depositan cientos de capas con dopantes que luego formarán el núcleo y el revestimiento Se realiza un secado de la preforma porosa con cloro gaseoso Se realiza el colapso de forma análoga al método VAD Optimizándose el proceso de secado es posible fabricar fibras con bajas atenuaciones Este método permite una alta calidad obteniéndose unos Diseñamos primero, perfiles mas homogéneos fabricamos después 10
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OVD
Diseñamos primero, fabricamos después
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ESTIRADO DE LA FIBRA ÓPTICA
En este proceso se fija el diámetro exterior de la fibra Se somete a la preforma a una temperatura de 2000ºC en un horno tubular para el reblandecimiento del cuarzo Factores decisivos: •
•
•
Uniformidad en la tensión de tracción que origina el estiramiento de la fibra > 1% (Proof test: 100 Kpsi) Ausencia de turbulencias en el horno Ausencia de cuerpos extraños
Se le aplica una capa de material sintético de protección que preserva mecánicamente y evita la formación de microcurvaturas (acrilato 250 µm) Diseñamos primero, fabricamos después
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ESTIRADO DE LA FIBRA ÓPTICA
Diseñamos primero, fabricamos después
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MONOMODO Y MULTIMODO
Recubrimiento Revestimiento Núcleo
MONOMODO
MULTIMODO
Diseñamos primero, fabricamos después
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CARACTERÍSTICAS DE LAS F.O. Monomodo 10/125
Multimodo 50/125
9,2 ± 0,4
50 ± 0,3
Multimodo 62,5/125 62,5 ± 0,3
Diámetro del revestimiento Diámetro del recubrimiento Error concentricidad núcleo-revest. Error circularidad núcleo
125 +/-1
125 +/-2
125 +/-2
245 ± 10
245 ± 10
245 ± 10
1 um
1,5 um
1,5 um
<= 6%
<= 6%
<= 6%
Error circularidad revestimiento
<= 2%
<= 2%
<= 2%
Atenuación (dB/Km)
1310 nm <= 0,40 1550 nm <= 0,30
850 nm <= 3 1310 nm <= 1
. Diámetro del núcleo
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850 nm <= 3,2 1310 nm <=, 1 Diseñamos primero
fabricamos después
CABLES DE FIBRA ÓPTICA
El cable de fibra óptica tiene que salvaguardar las características mecánicas y ópticas inherentes a las fibras utilizadas Protección mecánica: • •
Resistencia mecánica durante la instalación, tendido del cable Resistencia a la fatiga estática ó envejecimiento
Fuerzas mecánicas • • • • •
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Tracciones Estiramientos Compresiones Aplastamientos Curvaturas
Diseñamos primero, fabricamos después
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ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Los elementos estructurales que conforman un cable de fibra óptica son: –
–
–
–
–
–
–
–
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Fibras ópticas Protecciones secundarias Sustancias anti-agua Cubiertas de protección Elemento central Elementos de tracción Cordones y ataduras Acero copolímero © 2008 TELNET-RI
Diseñamos primero, fabricamos después
PROTECCIONES SECUNDARIAS
Protección ajustada: Consiste en aplicar una cubierta inicial de material plástico (Poliamida, PVC) directamente sobre el recubrimiento primario de la fibra óptica que recibe el nombre de protección secundaria
Diseñamos primero, fabricamos después
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PROTECCIONES SECUNDARIAS
Protección holgada: –
–
–
–
Se crea una estructura holgada (tubo PBT) en el interior de la cual se alojan las fibras ópticas Cada protección holgada aloja en su interior una o varias fibras ópticas que se guían describiendo una trayectoria helicoidal (exceso de fibra 0,05 % - 0,15 %) Se produce un incremento longitudinal de los tubos respecto del cable entre 1% y 4% en función del diámetro de la estructura holgada debido a su disposición en SZ. La movilidad axial de la fibra dentro de la protección absorbe, sin que se produzca esfuerzo alguno en la fibra óptica elongaciones y contracciones de hasta el 0,5% de la longitud total del cable Diseñamos primero, fabricamos después
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PROTECCIONES SECUNDARIAS
Protección holgada: Presenta un comportamiento idóneo ante las vibraciones y absorbe las contracciones y dilataciones debidas a los cambios de temperatura Diseñamos primero,
fabricamos después
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SUSTANCIAS DE RELLENO
Se utilizan para garantizar la estanqueidad longitudinal del cable óptico, previniendo de la condensación de la humedad y la penetración de la humedad en su interior Sustancia hidrófuga basada en aceite de parafina, que a temperaturas de entre –30ºC y 70ºC mantiene constante su grado de viscosidad, por lo que no se congela Se limpia con disolventes específicos No ataca a la fibra óptica, ni altera sus propiedades Se utiliza un gel para el relleno de los tubos holgados y se puede usar otro para los huecos entre los tubos dentro del núcleo del cable bajo la primera cubierta. Diseñamos primero,
fabricamos después
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CUBIERTAS DE PROTECCIÓN
Son necesarias para proteger a las fibras ópticas de todos los esfuerzos mecánicos, cambios térmicos del exterior así como de los ataques químicos Tipos de cubiertas: –
–
–
–
–
Cubierta de polietileno (P), de color negro, muy resistente a la radiación UV. PVC (V), protección contra agresiones químicas, problema de emisión de halógenos Plásticos fluorados, aguanta temperaturas superiores a los 100ºC, algo viscoso Cubiertas libres de halógenos (LSZH,TI) se construyen con vinilacetato de etileno Poliuretano (PU), que da gran flexibilidad al cable Diseñamos primero, fabricamos después
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CUBIERTAS DE PROTECCIÓN
Baja emisión de humos (LS) Retardo de la llama (FR) No inflamables Auto extinguibles Emisión cero de halógenos (LSZH) Totalmente dieléctrico Antirroedores Resistente a ultravioletas Antihumedad Alta flexibilidad Estanco 23
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Diseñamos primero, fabricamos después
ELEMENTO CENTRAL
Es la parte central del cable de fibra óptica sobre la que se cohesionan los diversos elementos estructurales Los tubos holgados y varillas pasivas de relleno y cordones antihumedad están dispuestos en capas trenzadas en SZ sobre el elemento central El elemento central tiene que tener un bajo coeficiente de dilatación lineal ya que es el elemento encargado de dar rigidez y soportar los esfuerzos de tracción y contracción del conjunto Generalmente está compuesto por Fibra de vidrio (FV) Diseñamos primero, 83 % y resina epoxy. fabricamos después 24
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ELEMENTOS DE TRACCIÓN
Soportan las cargas debidas a los esfuerzos mecánicos del cable Cubiertas o armaduras adicionales que se utilizan para la protección del núcleo óptico Fibras de aramida (kevlar ®) y cintas de acero Protección contra roedores: –
–
Envoltura longitudinal de cinta de acero copolímero corrugado, espesor 0,155 mm Fibra de vidrio Diseñamos primero, fabricamos después
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TIPOS DE CABLES(I)
Cables de interior – –
–
–
Monofibras, bifibras, multifibras Protección ajustada: permiten la conectorización directa (KV,KT) Protección holgada: se llevan hasta un armario donde se empalman con monofibras o bifibras para conectorizarlos (TKT, KT) Cubiertas PVC ignífugo y Termoplástico ignífugo, retardante de llama y de baja emisión de humos no tóxicos ni corrosivos (LSZH) Diseñamos primero, fabricamos después
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TIPOS DE CABLES(II)
Cables de exterior: –
–
–
–
Cables para tendidos subterráneos (PKP), interior de conductos, galerías de servicio ó enterrados, dieléctricos o con armadura metálica Cables autoportantes (ADSS), tendidos aéreos en postes o torres de tendido eléctrico Cables compuestos Tierra-Ópticos(OPGW) se utilizan en líneas aéreas de alta tensión y realizan las funciones de comunicaciones ópticas y cable de tierra o cable de fase Cables submarinos, sobre o enterrados en el lecho marino, soportan grandes presiones Diseñamos primero,
fabricamos después
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“ESTÁNDAR” EN ESPAÑA
Colores de la protección primaria de la F.O.: – – – – – – – – – – – –
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Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº Fibra nº
1 – Verde 2 – Rojo 3 – Azul 4 – Amarillo 5 – Gris 6 – Violeta 7 – Marrón 8 – Naranja 9 – Blanco 10 – Negro 11 – Rosa 12 – Turquesa
Diseñamos primero, fabricamos después
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“ESTÁNDAR” EN ESPAÑA
Colores tubos holgados: Protección holgada nº 1 – Blanco Protección holgada nº 2 – Rojo Protección holgada nº 3 – Azul Protección holgada nº 4 – Verde Si tienen mas de 4 protecciones holgadas, se repiten los colores y se diferencian mediante números – – – –
Cubiertas: – – – – –
PKP – Polietileno-Aramida-Polietileno PKCP – Polietileno-Aramida-Cintas Antibalísticas - Polietileno PESP – Polietileno-Estanca Acero-Polietileno PKESP – Polietileno-Aramida-Estanca Acero-Polietileno PUKPU – Poliuretano-Aramida-Poliuretano Diseñamos primero,
fabricamos después
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NOMENCLATURA DE LOS CABLES
Cubiertas: – –
–
–
– –
PKP – Polietileno - Kevlar ® - Polietileno PKCP – Polietileno - Kevlar ® - Cintas Antibalísticas Polietileno PESP – Polietileno - Acero - Polietileno PKESP – Polietileno - Kevlar ® - Acero – Polietileno PFVP – Polietileno – Fibra Vidrio - Polietileno TKT – Termoplástico ignífugo - Kevlar ® - Termoplástico ignífugo Diseñamos primero, fabricamos después
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ENSAYOS DE LABORATORIO
Los ensayos mas comunes son: – – – – – – – – – –
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Resistencia a la tracción Resistencia a la flexión Resistencia a la torsión Resistencia al aplastamiento Resistencia al impacto Resistencia al envejecimiento Ciclos climáticos Ensayo de resistencia al disparo Radio de curvatura Ensayos de fuego © 2008 TELNET-RI
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 3 – Cableado
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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Diseñamos primero, fabricamos después
VENTAJAS DE LA F.O.
Ancho de banda muy elevado (GHz) Baja atenuación-larga distancia Inmunidad electromagnética Tamaño reducido Bajo peso Seguridad de la información Aislamiento eléctrico Rentabilidad No hay riesgo de chispas/explosión Diseñamos primero, El silicio es uno de los materiales más abundantes de la tierra fabricamos después
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CABLES DE FIBRA ÓPTICA (I)
Protección mecánica y ambiental de la fibra desnuda durante la instalación: cables similares a los de cobre (aéreos, enterrados, bajo conducto). Limitaciones: curvaturas y tensiones excesivas Protección de la fibra durante toda la vida operativa del cable: diseño adecuado de estructura y materiales
Diseñamos primero, fabricamos después
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CABLES DE FIBRA ÓPTICA (II)
Identificación de las fibras después del tendido: mediante la estructura del cable (tubos) y el coloreado individual de las fibras desnudas. Fácil acceso a las fibras individuales para conexión, empalme... Para mantener las características ópticas y mecánicas de la fibra durante su uso: el cable debe garantizar y proteger las propiedades de la fibra original. Diseñamos primero,
fabricamos después
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TIPOS DE CABLES (I)
De protección ajustada –
Conectorización directa
–
De distribución •
Sin armadura
•
Armadura dieléctrica
•
Armadura metálica
De Protección holgada –
Monotubo
–
Multitubo Diseñamos primero, fabricamos después
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TENDIDO DE CABLE (I)
Red de fibra óptica troncal – – –
Cable de exterior Arquetas, preservar la estanqueidad Mínimo número de empalmes posible
Cable de acometida – –
Rosetas/armarios de fibra óptica Repartidores de fibra óptica
Cable de distribución de interior – –
Libre de halógenos, baja emisión de humos (LSZH) No propagador de llama Diseñamos primero, fabricamos después
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TENDIDO DE CABLE (II)
Criterios básicos –
Minimizar el número de empalmes Minimiza la atenuación Minimizar puntos de falta de estanqueidad Utilización racional de las canalizaciones Utilización de líneas aéreas de alta tensión como vías alternativas en zonas con difícil acceso. Cumplimiento parámetros de tendido del fabricante: Radio de curvatura repetitivo (15dex) Radio de curvatura no repetitivo (10dex) Fuerza de tracción tolerable Herramientas y útiles de tendido adecuados Diseñamos primero, •
•
–
–
–
•
•
•
–
fabricamos después
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TENDIDO DE CABLE (III)
Métodos de tendido –
–
–
–
–
–
Tendido en canalizaciones (tracción o soplado) Tendido en interior de zanja Grapado en paredes Disparado en canalización Tendido en líneas aéreas de alta tensión • OPGW Tendido de cables submarinos Diseñamos primero, fabricamos después
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CONTENEDORES DE FIBRA ÓPTICA
Murales –
Roseta de terminación y empalme
–
Armario de distribución
Para rack 19/21” –
Repartidores ópticos
Diseñamos primero, fabricamos después
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ROSETA DE TERMINACIÓN Y EMPALME
Casa de cliente. Poca densidad Capacidad de hasta 8 puertos Posibilidad de todo tipo de conectores 11
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Diseñamos primero, fabricamos después
ARMARIOS DE DISTRIBUCIÓN MURAL
Casa de cliente. Densidad media. Capacidad de 24/48 puertos Posibilidad de todo tipo de conectores
Diseñamos primero, fabricamos después
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REPARTIDORES ÓPTICOS (I)
Casa de cliente/Central de operador Alta densidad. Capacidades de hasta 516 puertos Posibilidad de todo tipo de conectores
Diseñamos primero, fabricamos después
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REPARTIDORES ÓPTICOS (II)
Armario rack 19”
Diseñamos primero, fabricamos después
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Gracias por su Atención www.telnet-ri.es
Adolfo García Yagüe ~
[email protected] Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 15 después
15
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 4 – Empalme de la fibra óptica
Adolfo Producto García Yagüe
[email protected] Dpto. Ingeniería Cables~ Ópticos ~
[email protected] 0.0 ~ Junio Mes Año Versión 1.0 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1
1
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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Diseñamos primero, fabricamos después
TIPOS DE EMPALME
Empalme mecánico –
–
–
–
No necesita equipos caros Sencillo, reutilizable Inestable Altas perdidas
Empalme fusión –
–
–
–
3
Necesitamos máquina de empalme Permanente Estable Bajas perdidas © 2008 TELNET-RI
Diseñamos primero, fabricamos después
PÉRDIDAS EN EMPALMES
Problemas geométricos de las fibras –
Núcleos con diámetros diferentes
–
Perfiles de índice de refracción diferentes
–
No circularidad del núcleo o del revestimiento
–
Apertura numérica diferente
–
Error de concentricidad núcleo-revestimiento
Diseñamos primero, fabricamos después
4
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PÉRDIDAS EN EMPALMES
Problemas de enfrentamiento de las fibras –
Falta de alineamiento (1 dB / um)
–
Desajuste angular (1 dB / º)
–
Desajuste longitudinal(1 dB / 60 um)
Diseñamos primero, fabricamos después
5
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PÉRDIDAS EN EMPALMES
Problemas de presentación de las fibras –
Limpieza
–
Rugosidades
–
Corte en ángulo
Diseñamos primero, fabricamos después
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HERRAMIENTAS
Diseñamos primero, fabricamos después
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EMPALME MECÁNICO
Electrodes
Presión
x y z
Pigtail Diseñamos primero, fabricamos después
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EMPALME POR FUSIÓN
Electrodos
ARCO
x y z
Fibra 1
Posicionamiento y alineación de las fibras
Fibra 2
Diseñamos primero, fabricamos después
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HERRAMIENTAS
Tijeras Peladoras cubiertas externa Peladora recubrimiento y protección primaria Alcohol iso-propílico Disolventes Toallitas Cortadora de fibra Termorretractiles Diseñamos primero, fabricamos después
Máquina de empalmar 10
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PROCESO DE EMPALME
Preparación, pelado y limpieza de los cables de F.O. Fijación y guiado de los cables en la caja de empalmes y repartidores, cocas y reserva de fibra para posteriores mantenimientos Inserción del termorretráctil Pelado de la fibra (protección primaria) Limpieza de la fibra desnuda Corte de la fibra Fusión Calentar el termorretráctil Cerrado de cajas y repartidores Diseñamos primero, fabricamos después
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PROCESO DE FUSIÓN
Inserción de las F.O. Alineamiento de las fibras XYZ Separación de las fibras GAP Limpieza por fusión Fusión Estimación de perdidas
Diseñamos primero, fabricamos después
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TIPOS DE EMPALME POR FUSIÓN
LID (Local Light Injection Detection) Inyecta luz en la fibra para controlar el proceso de alineamiento y estimación de perdidas LPAS (Lense Profil Alignment System) Método geométrico por procesado de la imagen del empalme Diseñamos primero, fabricamos después
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EMPALME POR FUSIÓN LID
Diseñamos primero, fabricamos después
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PARÁMETROS
Corriente de limpieza: 10-16 mA Tiempo de limpieza: 50-300 ms Corriente de prefusión (redondeo a 1200º) Tiempo de prefusión: 0´16-2´5 s Corriente de fusión: 10-25 mA (1700º) Tiempo de fusión: 0-10s Z-gap: 2-10µm Avance Z: aporte de f.o. Tiempo de retardo: desde fusión hasta avance f.o. 0-100 ms Punto de fusión: fusión en 10 tramos 15
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Diseñamos primero, fabricamos después
SMF-28 SIECOR
Corriente de limpieza: 13´5 mA Tiempo de limpieza: 100 ms Corriente de prefusión: 14´5 mA Tiempo de prefusión: 250 ms Corriente de fusión: 14,5 mA Tiempo de fusión: 1200 ms Z-gap: 7 µm Avance Z: 5 µm Tiempo de retardo: 50 ms Punto de fusión: fusión en 10 tramos al 100% 16
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Diseñamos primero, fabricamos después
62,5/125 SIECOR
Corriente de limpieza: 13´5 mA Tiempo de limpieza: 100 ms Corriente de prefusión: 14´5 mA Tiempo de prefusión: 250 ms Corriente de fusión: 14,5 mA Tiempo de fusión: 1200 ms Z-gap: 7 µm Avance Z: 5 µm Tiempo de retardo: 50 ms Punto de fusión: fusión en 10 tramos al 100% 17
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Diseñamos primero, fabricamos después
SECUENCIA DE EMPALME NORMAL
Diseñamos primero, fabricamos después
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FALTA DE MATERIAL
CAUSAS –
–
–
Valor excesivo de la corriente de fusión Valor insuficiente del autoavance Valor excesivo del tiempo de retardo
Diseñamos primero, fabricamos después
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EXCESO DE MATERIAL
CAUSAS –
Valor excesivo de aporte de material
Diseñamos primero, fabricamos después
20
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DEFECTO EN LAS SUPERFICIES DE LAS FIBRAS
CAUSAS –
–
Desviación angular excesiva en las superficies seccionadas de las fibras ópticas Suciedad en la superficie de las F.O.
Diseñamos primero, fabricamos después
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EMPALME INCOMPLETO
CAUSAS –
–
Valor insuficiente de la corriente de fusión Valor insuficiente del tiempo de retardo
Diseñamos primero, fabricamos después
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EMPALME EXCESIVO
CAUSAS –
–
–
–
Valor muy elevado de la corriente de fusión Valor muy elevado del tiempo de retardo Gap excesivo Valor insuficiente del autoavance
Diseñamos primero, fabricamos después
23
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SECUENCIA DE EMPALME ATENUADO
Diseñamos primero, fabricamos después
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Adolfo García Yagüe ~
[email protected] Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 25 después
25
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 5 – Componentes ópticos pasivos
Adolfo Producto García Yagüe
[email protected] Dpto. Ingeniería Cables~ Ópticos ~
[email protected] 0.0 ~ Junio Mes Año Versión 1.0 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1
1
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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Diseñamos primero, fabricamos después
COMPONENTES ÓPTICOS PASIVOS
Interconectores ópticos –
Rabillos o pigtails
–
Cordones, latiguillos o patchcord
–
Multicordones/multipigtails
Adaptadores o dobles hembras Atenuadores de fibra óptica –
Fijos
–
Variables
Acopladores divisores o Splitters Multiplexores de longitud de onda, WDM Filtros ópticos 3
Diseñamos primero, fabricamos después
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ADAPTADORES O DOBLES HEMBRAS (I)
Permiten la conexión entre dos conectores de f.o. del mismo tipo En su interior, el casquillo (sleeve), asegura un alineamiento muy preciso de las ferrules de los conectores, y con ello, el alineamiento de las fibras ópticas en conexión. De este modo, se asegura que las pérdidas de inserción introducidas sean mínimas Los casquillos interiores pueden estar fabricados de Fósforo-bronce o de zirconio, siendo este último material de mayor duración. Diseñamos primero, fabricamos después
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ADAPTADORES O DOBLES HEMBRAS (II) FC
LC
• Vida útil > 1000 conexiones
• Vida útil>500 conexiones
• Versiones para conectores FC/PC y FC/APC
• Tamaño reducido (SFF)
• Versiones mecánicas: cuadrada (fijación con tornillos M2) o de rosca con figura en D.
• Versión en formato individual y dúplex
MU SC
• Vida útil > 500 conexiones
• Vida útil > 500 conexiones
• Versión para conector SC/PC(Azul) y SC/APC (Verde)
• Tamaño reducido (SFF)
• Versiones en formato individual y dúplex
• Versiones en formato individual y dúplex
• Fijación mediante clips metálicos MT-RJ • Vida útil > 500 conexiones
ST • Vida útil > 1000 conexiones
• Tamaño reducido (SFF)
• Formato de rosca con figura en D.
E2000
• Versión dúplex.
• Vida útil>500 conexiones
SMA
• Versiones para conectores E2000/PC (azul) y E2000/APC (verde) • Versiones con fijación mediante clip o tornillos M2
5
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• Vida útil > 1000 conexiones • Formato mecánico de fijación a rosca Diseñamos primero, • Sin casquillo interior
fabricamos después
ADAPTADORES HÍBRIDOS
Permiten la conexión entre dos conectores de F.O. del distinto tipo FC-SC • Vida útil > 500 conexiones.
FC-ST • Vida útil > 1000 conexiones.
E2000-SC • Vida útil > 500 conexiones.
SC-ST • Vida útil > 500 conexiones.
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Diseñamos primero, fabricamos después
ATENUADORES DE FIBRA ÓPTICA
Fijos y variables Permiten adecuar el nivel de potencia óptica. Aplicación típica en cabeceras de distribución o en los primeros nodos. Evitan saturación Diversos encapsulados – – – –
7
En línea Macho/hembra Altas PR (40/60dB) Baja tolerancia (<1dB)
Diseñamos primero, fabricamos después
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ACOPLADORES DIVISORES O SPLITTERS (I)
Permiten acoplar o dividir la potencia óptica Cuentan con un número variable de puertos de entrada y salida variables a las que se conexionan las fibra ópticas. –
Los acopladores 1x2 pueden ser: Balanceados (50:50) No balanceados (10:90, 20:80, 30:70...) • •
Tecnologías de fabricación: – – – –
8
Micro-óptica (lentes) Pulido Fusión Planar
Diseñamos primero, fabricamos después
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ACOPLADORES DIVISORES O SPLITTERS (II)
Características
9
–
Tipo de fibra
–
Nº de ramas
–
Longitud de onda
–
Ancho de Banda
–
Grado de acoplamiento
–
Pérdidas de inserción máximas
–
Uniformidad
–
Directividad
–
Pérdidas de retorno
Diseñamos primero, fabricamos después
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ACOPLADORES DIVISORES O SPLITTERS (III)
Diseñamos primero, fabricamos después
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ACOPLADORES DIVISORES DE FUSIÓN
Fusión de 2 ó mas fibras Hasta 2x6 Para conseguir mayores números de puertos: colocación en cascada. Diseñamos primero, 1x2 es un acoplador 2x2 con 1 entrada suprimida fabricamos después 11
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ACOPLADORES DIVISORES PLANARES
Sustratos de sílice (0.01 dB/cm) Preparador por micro-litografía Intercambio de iones Fijación de fibras delicada Necesitan mayor protección que los de fusión Pegado de fibras con epoxy adaptadoras de índice.
Diseñamos primero, fabricamos después
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ACOPLADORES DIVISORES
Diseñamos primero, fabricamos después
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MULTIPLEXORES DE LONGITUD DE ONDA
WDM: permiten la multiplexación y demultiplexación de dos longitudes de onda (típicamente 1310nm y 1550nm) sobre una única fibra monomodo –
–
Grados de aislamiento: Típicos 15, 30 y 40dB Disponible versión multimodo 850/1310nm
xWDM: multiples λ en una sola fibra –
–
14
CWDM (coarse) 8 λ DWDM (dense) 16, 24, 48 λ … © 2008 TELNET-RI
Diseñamos primero, fabricamos después
FILTROS ÓPTICOS
Permiten eliminar alguna de las ventanas habituales de trabajo. Habitualmente señales de supervisión en 4ª ventana (1650nm) Aplicación típica de interconexión de operadoras para eliminar la supervisión. Diseñamos primero,
fabricamos después
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Adolfo García Yagüe ~
[email protected] Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 16 después
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 6 – Conectores
Adolfo Producto García Yagüe
[email protected] Dpto. Ingeniería Cables~ Ópticos ~
[email protected] 0.0 ~ Junio Mes Año Versión 1.0 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1
1
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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Diseñamos primero, fabricamos después
TERMINACIÓN DE LA FIBRA
Mediante empalmes –
–
Mecánicos • Permanentes • Reutilizables Fusión
Mediante conectorizaciones –
–
Montaje en campo Montaje en laboratorio Diseñamos primero, fabricamos después
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DEFINICIONES
CORDÓN, JUMPER o PATCHCORD. Conectorizados los dos extremos RABILLO o PIGTAIL. Conectorizado sólo un extremo BIFIBRA. Dos cables unidos MULTIJUMPER. Varios cables o fibras ópticas conectorizadas en los dos extremos MULTIPIGTAIL. Varios cables o fibras ópticas conectorizadas en un solo extremo Diseñamos primero, fabricamos después
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PERDIDAS DE INSERCIÓN Y RETORNO
Pérdida de Inserción: PI, IL Pérdida de Retorno: PR, BR, RL
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONEXIÓN DE DOS FIBRAS MEDIANTE CONECTORES
P=-10log[1-(n1-n0/n1+n0)²] x 2 Para N1=1.47 y N0=1 el resultado es 0.32 dB Diseñamos primero, fabricamos después
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TIPOS DE CONECTORES
Atendiendo al cuerpo del conector este puede ser de muchos tipos: SC, FC, MU, LC... Atendiendo al pulido del conector estos pueden ser PC ó APC Combinando el tipo de cuerpo y el pulido se obtienen los distintos tipos de conectores SC/APC, FC/PC, FC/APC...
Diseñamos primero, fabricamos después
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FERRULE
Ferrule
Pieza de precisión que asegura el correcto encaramiento de las fibras en una conexión Material típico: ZIRCONIO, metales, plásticos, vidrios Diseñamos primero, fabricamos después
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PULIDO PLANO
P. R. Al aire = 14.5 dB Conectado –
–
P.I.= 0.30 dB P.R.= 14,5 a 25 dB
Problemas: –
–
–
Suciedad Rugosidad Malas P.R.
Actualmente en desuso Diseñamos primero, fabricamos después
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PULIDO PC
PC (Physical Contact) Pulido convexo (radio de pulido 10-25 mm) P. R. Al aire = 14.5 dB Conectado –
P.I.= 0.30 dB
P.R. –
–
–
10
PC > 30 dB SPC > 40 dB UPC > 50 dB
Diseñamos primero, fabricamos después
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PULIDO APC
APC (Pulido Convexo Angular) Angulo de 8° Pulido convexo (radio de pulido 5-12 mm) P. R. Al aire > 60 dB Conectado –
–
P.I. = 0.30 dB P.R. > 60 dB
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTORES
Características del buen conector – – – – – – – – – – – –
12
Bajo coste Calidad Materiales, plástico, metal Estándar Fabricación Facilidad de uso, limpieza Pequeño tamaño Fiabilidad Repetibilidad Buenas P.I. Y P.R. Retención Durabilidad © 2008 TELNET-RI
Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTOR SMA
Diseñado en los años 60 a partir del SMA tipo A utilizado en radiofrecuencia Varios tipos SMA 905 y SMA 906 se diferencian en la forma de la ferrule Ferrule ø3,17 mm No existe contacto Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR SMA
Tipo de fibra multimodo 50/125, 62,5/125, 230um P.I. Típicas entre 0,3 y 1,5 dB dependiendo de la calidad del conector y el tipo de la fibra Repetibilidad: <0,5 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
–
Retención por rosca Muchos años en el mercado
Desventajas –
–
14
Conector lento (rosca) Carece de muelle
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR ST
Conector tipo bayoneta, similar al BNC Tiene pieza llave lo que obliga a la ferrule a adoptar una única posición de trabajo Ferrule de 2,5 mm Pulido plano o convexo Existe contacto con muelle 15
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Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTOR ST
Tipos: Plano, PC, SPC monomodo y multimodo P.I. entre 0,1 y 0,6 dB P.R. >18 dB, >30 dB y >40 dB Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 200N Ventajas – –
Muelle Pieza llave
Desventajas –
16
Espacio
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR FC
Desarrollado por NTT y SEIKO Cuerpo metálico Roscado con muelle en la ferrule Pieza guía que obliga a adoptar una posición de trabajo y permite la optimización Ferrule de 2,5 mm de zirconio, metal Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR FC
Tipos: FC/PC, FC/APC monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. PC >30, SPC>40, UPC>50, APC>60 Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 200N Ventajas –
–
Robusto (metálico y rosca) Optimización
Desventajas –
–
18
Espacio Caro
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR SC
Conector plástico Redes locales, usuario Conector PUSH-PULL Pieza guía que fija la posición de contacto entre las ferrules Ferrule 2,5 mm de zirconio, metal Versión duplex 19
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Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTOR SC
Tipos: SC/PC, SC/APC monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. PC >30, SPC>40, UPC>50, APC>60 Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
–
Espacio requerido Barato y rápido
Desventajas –
–
20
Plástico Retención
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR E2000
Diseñado por DIAMOND (licencia) Plástico Mejora el diseño del SC Tapón automático Ferrule de 2,5 mm zirconio, metal Optimizable durante el proceso de fabricación Código de colores 21
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Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTOR E2000
Tipos: E2000/PC y APC monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. PC >30, SPC>40, UPC>50, APC>60 Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
–
Mecanismo de acople tipo RJ Tapón automático
Desventajas Q
Q
22
Caro Diseño propietario
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR LC
Diseñado por LUCENT Plástico Mecanismo de acople tipo RJ Ferrule 1,25 mm zirconio ó metal Versiones para cable de 900um, 1,6 ó 2 mm Versión duplex 23
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Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTOR LC
Tipos: LC/PC monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. PC >30, SPC>40, UPC>50 Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
Tamaño reducido al 50% repecto al SC
Desventajas – –
24
Cable 1,6 mm Actualmente coste
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR MU
Diseño NTT Plástico Mecanismo de acople PUSH-PULL Ferrule 1,25 mm zirconio ó metal Versiones para cable de 900um, 1,6 ó 2 mm Versión duplex Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTOR MU
Tipos: LC/PC monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. PC >30, SPC>40, UPC>50 Repetibilidad: <0,2 dB / 500 conexiones Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
Tamaño reducido al 50% respecto al SC
Desventajas – –
26
Cable 1,6 mm Actualmente coste
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTORES MT-RJ
Licencia AMP/SIECOR Plástico, sin ferrule Aloja dos fibras en el conector Mecanismo de acople tipo RJ No necesita ni pegado ni pulido Versiones de cable 3 mm y zip 27
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Diseñamos primero, fabricamos después
CONECTORES MT-RJ
Tipos: MT-RJ monomodo y multimodo P.I. <0,5 dB P.R. >45 dB Repetibilidad: desconocida Tracción: cable-conector 100N Ventajas –
–
Tamaño reducido al 50% respecto al SC Precio
Desventajas –
–
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Robustez Durabilidad
Diseñamos primero, fabricamos después
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CONECTORES VF-45 y OPTI-JACK
VF-45 licencia 3M Sin ferrule pero pulido Mitad tamaño SC
OPTI-JACK licencia PANDUIT Pequeño tamaño Diseñamos primero, fabricamos después
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OTROS CONECTORES
Biconico DIN D4 MPO Crimplok FDDI EC 30
Diseñamos primero, fabricamos después
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HERRAMIENTAS
Tijeras Peladoras Diamante Epoxy Crimpadora Medidor Microscopio Horno Máquina de pulido Lijas 31
Diseñamos primero, fabricamos después
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MONTAJE DE CONECTORES
Preparación del cable Preparación de puntas Inserción de piezas Inserción de ferrule con epoxy Curado de la epoxy Pulido (PC, SPC, UPC, APC) Inspección visual Ensamblado final Medida de PI y PR Diseñamos primero, fabricamos después
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MÁQUINA DE PULIDO
Diseñamos primero, fabricamos después
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INSPECCIÓN VISUAL 200x
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MEDICIONES PERDIDAS DE INSERCIÓN
EMISOR
RECEPTOR
PERDIDAS INSERCIÓN. ES LA RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA DE SALIDA Y LA DE ENTRADA EXPRESADA EN dB
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MANEJO DE CONECTORES
Manejar y tender con tapón protector Proteger del polvo y del contacto Limpiar cuidadosamente con alcohol iso-propílico y papel sin residuos antes de la conexión conector y adaptador ¡NO MIRAR NUNCA UN CONECTOR o FIBRA DIRECTAMENTE!
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Gracias por su Atención www.telnet-ri.es
Adolfo García Yagüe ~
[email protected] Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 37 después
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Curso de Fibra Óptica Capítulo 7 – Reflectrometría
Adolfo Producto García Yagüe
[email protected] Dpto. Ingeniería Cables~ Ópticos ~
[email protected] 0.0 ~ Junio Mes Año Versión 1.0 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1
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CURSO DE FIBRA ÓPTICA
Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría 2
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ATENUACIÓN (I)
Disminución o pérdida de potencia de luz inyectada en la fibra con la distancia. La atenuación A(λ) a una λ entre dos secciones transversales de una f.o. 1 y 2 separadas una distancia L se define como: –
A(λ)=10log (P1(λ)/P2(λ)) (dB)
Coeficiente de atenuación: –
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α(λ)= A(λ)/L (dB/Km) © 2008 TELNET-RI
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ATENUACIÓN (II)
Factores que intervienen el la atenuación – –
–
Dispersión Rayleigh o Scattering Absorción de la luz • Dióxido de Silicio (UV, IR) • Iones oxhidrilo (OH) (950nm, 1230nm y 1380nm) Curvaturas: se excede el ángulo critico. Radio de curvatura mínimo: máxima curvatura que puede soportar una fibra óptica circunscrita en un mandril de radio: radio de curvatura mínimo, sin variar alguna de sus características de transmisión.
Ventanas de transmisión: 850, 1310, 1550 y 1625 nm La atenuación es menor conforme aumenta la longitud de onda. Diseñamos primero,
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ATENUACIÓN (III)
MACROCURVATURAS
SCATTERING
ABSORCIÓN
MICROCURVATURAS
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DISPERSIÓN
Dispersión: es la difusión del pulso de luz a lo largo de la fibra –
–
Dispersión modal (Sólo en multimodo) Se produce porque la velocidad del haz de luz cuando se propaga por el núcleo dela f.o. No se mantiene constante Dispersión en el material Variación del índice de refracción puntual del núcleo de fibra óptica Vp no se mantiene constante Dispersión en la Guiaonda Falta de uniformidad en los fenómenos de reflexión del haz lumínico que se propaga en el núcleo de la fibra Dispersión característica de las fibras de salto de índice ya que la propagación se produce por reflexiones sucesivas. Polarización (PMD) en X e Y la luz tiene retardo diferente, afecta más Diseñamos primero, en monomodo fabricamos después •
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EMISORES Y RECEPTORES ÓPTICOS
Su aparición (70´s) impulso las comunicaciones ópticas definitivamente FOTOEMISORES –
LED
–
LASER
FOTODETECTORES –
PIN Diseñamos primero, fabricamos después
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EMISORES OPTICOS (I)
LED – – – –
Diodo Semiconductor Baja potencia (-20dBm) Ancho espectral elevado (100nm): dispersión Aplicación típica: LAN
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EMISORES ÓPTICOS (II)
LASER –
Diodo Semiconductor sobre-excitado
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EMISORES ÓPTICOS (III)
LASER – – –
– – – –
Diodo Semiconductor sobre-excitado Corriente umbral (50mA), comportamiento LED Por encima aparece efecto LASER: los fotones toman energía de otros átomos sobre-excitados, generando nuevos fotones -en faseAvalancha de fotones monocromáticos y de alta potencia Anchura espectral 4nm Alta potencia (0 dBm) Aplicación: telecomunicaciones Diseñamos primero, fabricamos después
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RECEPTORES ÓPTICOS (I)
Diodo PIN –
–
– –
Diodo PN con semiconductor Intrínseco expuesto a la luz incidente Se generan pares electrón-hueco: corriente al polarizarse el PIN Responsividad: mA/W Sensibilidades del orden de -35 dBm
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ENLACE DE F.O. (I)
Señal óptica Transmisor electro-óptico Diodo LED o LASER
Receptor electro-óptico
Cable de FO
Fotodiodo
Conectores de FO Diseñamos primero, fabricamos después
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ENLACE DE F.O. (II)
Emisor (LED/LASER): –
Potencia de transmisión: P(dBm)=(10logP(µW)/1000 µW) Ancho de Banda (MHz) •
–
Receptor (PIN) – –
Tasa de Error de Bit B.E.R. Sensibilidad S(dBm)=(10logPmin(µW)/1000 µW) Saturación ST(dBm)=(10logPmax(µW)/1000 µW) Margen dinámico MD(dB)=ST(dBm)-S(dBm) Ancho de Banda (MHz) •
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¿PARA QUE SIRVE UN OTDR? OTDR: OTDR: Optical Optical Time Time Domain Domain Reflectometer Reflectometer Teniendo acceso SOLO a uno de los extremos de la tirada de cable podemos saber: Eventos •
•
•
•
Empalmes Conectores Curvaturas WIC, WDM
Continuidad de la fibra Perdidas de inserción dB/Km Longitud de la fibra Perdidas de inserción y retorno de cada uno de los eventos Diseñamos primero,
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DIAGRAMA DE BLOQUES OTDR
MICROPOCESADOR
LCD DISPLAY FIBRA
EMISOR
SPLITTER RECEPTOR
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LUZ RETORNADA
FRESNEL REFLECTION. Reflexiones producidas al pasar la luz de un medio a otro, por ejemplo, en conectores RAYLEIGH SCATTERING. Debido a variaciones en la densidad de la fibra, una pequeña cantidad de luz regresa al OTDR (backscattering), este retorno es continuo a lo largo de la fibra y es atenuado por esta Diseñamos primero, fabricamos después
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¿CÓMO FUNCIONA UN OTDR?
Debemos configurar en el OTDR el índice de refracción de la fibra que estamos midiendo Conociendo el I.R. y la longitud de onda sabemos la velocidad a la que viaja la luz Si enviamos un pulso de luz, podemos saber a que punto de la fibra pertenece la luz de retorno Representación gráfica de los niveles de retorno medidos Análisis de los niveles para localizar los eventos
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MEDICIÓN DE LA DISTANCIA
t0 t1 d
–
ct d=
2n
– – –
d es la distancia c es la velocidad de la luz en el vacío t es el tiempo de retorno n es el índice de refracción Diseñamos primero, fabricamos después
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RAYLEIGH SCATTERING
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MEDICIÓN DE LAS P.I. (I)
El BACKSCATTER está directamente relacionado con el pulso de luz, si la señal decrece el también lo hace COEFICIENTE DE BACKSCATTER es la relación entre el nivel de luz retornada debido al scattering y la luz transmitida por el emisor del OTDR
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MEDICIÓN DE LAS P.I. (II)
OTDR mide el BACKSCATTER y las perdidas debidas a las reflexiones de FRESNEL (conectores) Compara el nivel de BACKSCATTER para saber las perdidas entre dos puntos Las perdidas de un empalme, conector, se saben calculando el escalón en el BACKSCATTER
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ESCALÓN BACKSCATTER
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MEDICIÓN DE LAS P.R.
La perdida de retorno entre dos puntos es el total de la luz de retorno, incluyendo el BACKSCATTER y todas las FRESNEL REFLECTION Cuando pasamos de un medio a otro (conectores) la luz de retorno es mucho mayor que el BACKSCATTER, llegando incluso a saturarse el receptor del OTDR
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EVENTOS (I)
LUZ REFLEJADA
REFLEXIÓN INICIAL CONECTOR ATENUACIÓN
REFLEXIÓN FINAL
Longitud de FO
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EVENTOS (II)
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ZONAS CIEGAS (I)
Distancia durante la cual el OTDR puede no distinguir dos eventos consecutivos La inicial se soluciona con una bobina de lanzamiento A mayor anchura de los pulsos de luz, mayor zona ciega Se define la zona ciega de un evento a el área entre dos puntos separada 1,5 dB del tope de reflexión, a partir de este punto podríamos distinguir otros eventos Diseñamos primero, fabricamos después
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ZONAS CIEGAS (II)
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REFLEXIONES DE FRESNEL
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RANGO DINÁMICO (I)
Valor típico de 20 dB a 40 dB Determina el alcance del OTDR en Km Cuanto más ancho es el pulso de luz, mejor es el rango dinámico Se mejora eliminando ruido, mediante el promedio de medidas (varios pulso de luz)
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RANGO DINÁMICO (II)
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RESOLUCIÓN (I)
EMPALMES
La La resolución resolución es es la la distancia distancia entre entre dos dos puntos puntos de de muestreo muestreo Diseñamos primero, fabricamos después
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RESOLUCIÓN (II)
Nº de pulsos de luz 2048, 32768 ó 261288 : a mayor número mayor definición 16384 muestreos por pulso Escala 4Km / 0,25m a 256Km / 16m Ancho del pulso 10ns a 20000ns, esta ligado con la resolución y el rango dinámico
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RESOLUCIÓN (III)
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RESOLUCIÓN (IV)
EMPALMES ANCHO PULSO
Cuanto mayor es el ancho del pulso mayor es la zona ciega generada por este, los eventos aparecen como Diseñamos primero, uno solo fabricamos después 34
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OTRAS MEDIDAS EN FIBRA ÓPTICA
Dispersión del Modo de Polarización (PMD) Atenuación Espectral Longitud de Onda de Corte (λC) Diámetro de Campo Modal (MFD) Dispersión Cromática (CD) Diseñamos primero, Medidas Geométricas, Mecánicas y Ambientales fabricamos después
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