Prueba y Test sobre La Capa Física El propósito de cualquier red de fibra óptica es transmitir señales de alta velocidad libre de errores. Realizar una adecuada prueba durante la instalación de una red minimizará los costos y el tiempo perdido en averías debido a empalmes mal realizados o conectores dañados u otra falla de otros componentes que produzcan pérdidas de las comunicaciones. Uno de los factores más importante para asegura una apropiada transmisión es controlar las pérdidas en la red. Esto es realizado estableciendo un tramo de perdida punto a punto con suficiente margen. Además la reflexión debe de ser reducida al mínimo; esto es particularmente cierto para señales de video análogas de alta potencia debido a que las altas reflexiones pueden dañar los equipos de transmisiones. Finalmente, algunas otras características críticas tales como la dispersión cromática, Dispersión por el modo de polarización PMD(*) y los efectos no lineales (NLE)** deben de ser tomados en cuenta cuando sean aplicables. Nota: (*)La dispersión cromática para velocidades bajas no es un problema gravitante (< 1.25 Gb/s). La PMD es una característica importante en tramos largos y transmisiones de elevadas velocidades. Los efectos no lineales se hacen sentir sobretodo en transmisiones de video de señal análoga y de alta potencia. (**)Los NLE son características de las señales análogas de alta potencia originadas por la transmisión de video La verificación de la pérdida óptica de retorno (ORL)
Algunos autores lo denomina pérdida de reflexión del sistema esta definido por el ratio entre la potencia incidente sobre la potencia reflejada, y es medido a la entrada del equipo bajo prueba, el cual puede ser una sección de cable, un enlace, ó cualquier otro componente, el ORL es medido en dB y es un número positivo. A un mayor valor del ORL, el sistema tendrá una mejor perfomance
La Reflectancia, por otro lado, es un valor negativo y esta definido como una medida de la reflexión de una interfase simple o evento, tal como una transición de una fibra (vidrio) al aire.
El ORL de un enlace es obtenido de la retrodispersión de Rayleigh del núcleo de la fibra y la reflectancia de todas las interfases encontradas a lo largo del enlace. El ORL puede ser un problema en las señales DWDM y para los sistemas de transmisión de alta velocidad tales como el STM-16/OC-48 y STM-64/OC-192, pero es particularmente crítica para las transmisiones análogas tales como las señales de video de 1550 nm usados en las FFTH PON. Mientras la retrodispersión de Rayleigh es intrínseco a la fibra y no puede ser completamente eliminada, la reflectancia es causada por los diferentes elementos de la red (principalmente conectores) con interfaces aire/vidrio o vidrio/vidrio (con diferentes índices de refracción) y puede siempre ser mejorado mediante un cuidado especial o un mejor diseño. Para optimizar la transmisión, los efectos de las señales reflejadas (ejemplo, las interferencias de señales de fuente de luz o inestabilidad de la potencia de salida) deben de tenerse bajo control. De aquí, nuestra atención debe de enfocarse a asegurar la calidad de las redes de conexión
a
través
una
medición
de
alta
precisión
de
los
ORL.
Las
recomendaciones de la ITU-T G.983 y G.984 permiten ORL mínimo por enlace de 32 dB y la IEEE 802.3ah permite entre 15 a 20 dB. Los principales efectos del ORL son los siguientes:
Baja transmisión de la luz, debido a fuerte fluctuaciones en la potencia de salida del láser
Interferencia en el receptor.
Bajo ratio portadora a ruido (CNR) en señales análogas, que ocasionan distorsiones en las señales de video
Un alto BER en los sistemas digitales
Permanente riesgo de dañar el láser La figura de abajo muestra los valores típicos de ORL para los diferentes tipos de conectores: Una adecuado test de las pérdidas y la reflexión es importante para asegurar que en la transmisión de cada longitud de onda:
Las pérdidas punto a punto y la Reflexión cumplan con las especificaciones.
Para ubicar los tramos con observaciones y aquellos que excedan los requerimientos. Estas pruebas son críticas, especialmente cuando las redes poseen cables antiguos, debido a que las fibras diseñadas para ser usadas con 1550 nm. Por ejemplo no han sido previamente calificadas para ser usada con 1490 nm y pueden mostrar una atenuación más alta que la esperada.
Conectores
Figura Valores de pérdidas de inserción (IL) y de retorno óptico (ORL) para varios tipos de conectores
SPC : Super Physical contact/Super polished connector
UPC : Ultra Physycal contact/ultra-polished connector
APC : Angled Physical contact/angle polished connector
Nota: La relación entre la potencia de salida a la potencia de entrada de cualquier componente es conocida como Atenuación, y tiene un valor positivo menor a uno. Este parámetro es usado para caracterizar la pérdida de potencia de una fibra óptica. Cuando un elemento es insertado en una red, la atenuación de este es denominado pérdida de inserción (IL) y tiene un valor negativo. Este parámetro es típicamente usado en la industria para caracterizar la pérdida de potencia de un componente óptico. Ambos parámetros típicamente se reportan en unidades de dB.
Es importante que todos los conectores sean apropiadamente limpiados e inspeccionados debido al nivel de potencia que soportan. Una fibra monomodo es de núcleo pequeño, típicamente de 9 a 10 mm de diámetro, una partícula pequeña de polvo o humo puede bloquear de manera sustancial el área de transmisión e incrementar la atenuación. Cuando se realiza conexiones se deben de tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:
No se debe permitir nunca que los conectores toquen alguna superficie y el ferrule del conector no debe ser tocado, salvo para ser limpiados.
Cada conector debe de ser limpiado e inspeccionado usando un fiberscope ó mejor aún, usando un videoscope después de ser limpiado o antes de realizar las conexiones. Los conectores de los equipos de mediciones también deben de ser limpiados e inspeccionados, en la figura 11 mostramos como ejemplo un Videoscope.
El personal técnico debe de tener un apropiado método de limpieza así como tener los accesorios apropiados a ser usado. Los principales accesorios de limpieza esta formado por los siguientes elementos:
Aire comprimido seco Cassette de limpieza de conectores Alcohol isopropílico Toallitas preparadas y de calidad En la figura 12 se muestra un Kit básico de limpieza Los puertos de los conectores no usados deben de ser convenientemente cubiertos y deben de colocarse en un estuche plástico. Cuando se use conectores angulares (APC), debe tenerse especial cuidado cuando se efectué la limpieza y las conexiones. Un conector APC nunca debe conectarse a otro conector del tipo PC ó UPC. Recomendaciones de Seguridad
Nunca debe de mirarse directamente sobre fibra vivas sin protegerse la vista. Durante el proceso de inspección debe de usarse siempre protección para la vista.
Debe de seguirse con cuidado todo el proceso de prueba y las instrucciones de seguridad descrita en la guía proporcionada por los fabricantes de los equipos.
Antes de usar un Fiberscope, se debe de estar absolutamente seguro que la fuente de luz este en off.
De ser posible debe de usarse un videoscope para inspeccionar las terminaciones de las fibras y conectores.
Nunca mire directamente a la fibra, aperturas de equipos o conectores, al menos que este completamente seguro que la fuente de luz este en off.
Nunca coloque en on un equipo que use láser o transmisor láser hasta que este completamente seguro que todo el trabajo ha sido completamente culminado.
Fiberscope
Figura 11 La inspección usando un FiberScope , permite inspeccionar terminaciones a través de los adaptadores que estan ya instalados en el hardware de los equipos o en el pach panels.
Reflectancia La reflectancia o la pérdida de retorno óptica del conector (también llamada “reflexión de retorno”) es la cantidad de luz que se refleja en la fibra hacia la fuente emisora de luz como consecuencia de los reflejos de luz fuera de la interfaz de la superficie pulida del extremo del conector y del aire. Se la llama reflexión de Fresnel y está causada por la luz que se transmite y sufre los cambios en el índice de refracción en la interfaz entre la fibra (n=1.5) y el aire (n=1). La reflectancia es el problema principal con los conectores, pero también puede afectar a los empalmes mecánicos que contienen un gel igualador de índice para evitarla.
La reflectancia es un componente de la pérdida por conexión, y representa una pérdida de 0.3 dB para conectores que no tienen contacto o que tienen espacio entre ellos, en el caso en que dos fibras no se toquen. Reducir al máximo la reflectancia es necesario para obtener el máximo rendimiento de los sistemas de fibras monomodo de velocidad de transmisión de bits alta basados en láseres y, en especial, de las señales de amplitud modulada de televisión por cable. En los sistemas de fibras multimodo, los reflejos no son un problema p ero pueden contribuir al ruido de fondo en la fibra. Como la reflectancia suele ser un problema en los sistemas de fibras monomodo, los fabricantes se concentraron en resolver el problema de los componentes de este tipo de fibra; sin embargo, los conectores de las fibras multimodo también se ven beneficiados ya que la reducción de la reflectancia implica también una reducción de la pérdida óptica. Se utilizaron varias estrategias para reducir la reflectancia, principalmente por medio de un pulido en forma convexa del contacto físico (PC) en el extremo de la férula del conector, que reduce la reflexión de Fresnel. La técnica implica pulir la superficie del extremo de la fibra para lograr una superficie convexa o, aún mejor, realizar un pulido en forma de ángulo suave (contacto físico angulado o APC) para prevenir la reflectancia. Formas y tipos de pulido de la férula del conector Los conectores de fibra óptica pueden tener distintas formas de férulas o terminaciones, normalmente denominadas terminación o tipos de pulido. Los primeros conectores, que no tenían férulas con ranuras y podían rotar en los adaptadores de conexión, siempre tenían un espacio de aire entre los conectores para evitar que rotaran y provocaran rayones en el final de las fibras. Los extremos de las férulas se pulían en superficies planas y resistentes.
Los primeros conectores ST y FC con férulas con ranuras estaban diseñados para unirse completamente, lo que ahora llamamos conectores de tipo "contacto físico" (PC). Estos primeros conectores todavía tenían el extremo plano pulido. Al reducir el espacio de aire se reducía la pérdida y la reflexión (lo que es muy importante para los sistemas monomodo basados en láser), ya que tiene una pérdida de alrededor del 5% (equivalente a 0.25 dB) en cada espacio de aire y la luz vuelve reflejada a la fibra. Mientras que los conectores con espacio de aire normalmente tenían pérdidas de 0.5 dB o más y una reflexión de -20 dB, los conectores PC tienen menos pérdidas, de 0.3 dB y una reflexión menor, de -30 a -
40 dB. Los conectores PC deben ser pulidos en una superficie plana con una almohadilla suave para permitir un pulido convexo. Poco después se determinó que al pulir las férulas de una forma convexa producía una mejor conexión. La férula convexa garantizaba que las fibras del núcleo estuviesen en contacto. Las pérdidas eran de menos de 0.3dB y la reflectancia de -40 dB o incluso mejor. La solución definitiva para los sistemas monomodo extremadamente sensibles a las reflexiones, como la televisión por cable (CATV) o las redes de telecomunicaciones con una tasa de bits alta, fue la de realizar ángulos de 8 grados en el extremo de la férula para crear lo que denominamos un conector APC o conector PC angulado. Luego, cualquier luz reflejada está en un ángulo que se absorbe en el revestimiento (cladding) de la fibra, lo que resulta en una reflectancia menor a -60 dB
