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Prueba de Fibra Óptica

 

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Objetivos: En este capítulo, usted aprenderá:

Los parámetros que deben ser probados

Los instrumentos que se utilizan para la comprobación de la fibra óptica

Cómo realizar una prueba básica de fibra óptica

La incertidumbre de medición en la prueba de fibra óptica

Cómo solucionar problemas

 

Comprobación de Fibra Óptica

 

Después de que se instalan, empalman y se terminan todos los cables de fibra óptica, éstos deben probarse. Con cada red de cables de fibra óptica, debe comprobar la continuidad y polaridad, la pérdida de inserción punto a punto y luego solucionar cualquier problema que pudiera ocurrir en cada fibra de cada cable. Si se trata de un cable largo de planta externa con empalmes a lo largo de él, posiblemente también desee verificar los empalmes individuales mediante una prueba con OTDR (reflectómetro óptico en el dominio de tiempo), dado que es la única manera de asegurarse de que cada empalme esté realizado correctamente. Si usted es el usuario de red, es posible que también le interese probar la potencia del transmisor y del receptor, dado que la potencia es la medición que le indica si el sistema está operando de manera adecuada.

 

La realización de pruebas es el tema principal de la mayoría de los estándares de la industria, dado que existe la necesidad de verificar las especificaciones de los componentes y sistemas de manera congruente. En la página web de la FOA se encuentra disponible una lista de los estándares TIA e ISO sobre fibra óptica. La mayoría de estas pruebas se relaciona con las pruebas de fabricación para verificar el funcionamiento de los componentes y no son relevantes para las pruebas de instalación. Quizá la prueba más importante consiste en la pérdida por inserción de una red cables de fibra óptica instalada que se realiza con una fuente de luz y un medidor de potencia (LSPM) o equipo de comprobación de pérdidas ópticas (OLTS), que es requerido por todos los estándares internacionales a fin de asegurar que la red de cables se encuentre dentro de la pérdida óptica estimada antes de que se apruebe la instalación.

 

La prueba de los componentes de fibra óptica y de las redes de cables requiere realizar varias evaluaciones y mediciones con las pruebas más comunes que se enumeran más abajo. Algunas implican la inspección y el juicio del instalador, como una inspección visual o rastreo, y para otras se utilizan instrumentos sofisticados que proporcionan mediciones directas. La potencia óptica, requerida para medir la potencia de la fuente, la potencia del receptor y, cuando es utilizada con una fuente de prueba, para medir la pérdida o atenuación, es el parámetro más importante, y se requiere para casi todas las pruebas de fibra óptica. Las mediciones de retrodispersión realizadas por un OTDR son las mediciones que siguen en importancia, especialmente para probar instalaciones de planta externa y solucionar problemas. Las mediciones de los parámetros geométricos de la fibra y el ancho de banda o dispersión son esenciales para los fabricantes de fibra, pero no son relevantes para la prueba de campo. En toda instalación se requiere la solución de problemas de cables y de redes instaladas.

 

Inspección visual

 

Trazador visual de continuidad

La verificación de continuidad con un trazador visual de continuidad puede trazar la trayectoria de una fibra desde un extremo a otro a través de varías conexiones, y así verificar la continuidad, conexiones correctas y la polaridad de conector dúplex. Un trazador visual de continuidad se parece a una linterna o un instrumento similar a un bolígrafo con una bombilla o fuente LED que se acopla a un conector de fibra óptica. Conecte la fibra que debe probar al trazador y mire el otro extremo de la fibra para ver la luz transmitida a través del núcleo de la fibra. Si no ve ninguna luz en el extremo, vuelva a las conexiones intermedias para encontrar la sección del cable que está daĖada.

Un buen ejemplo de cómo un trazador visual de continuidad puede ahorrar tiempo y dinero consiste en probar la fibra en una bobina antes de instalarla para asegurarse de que no ha sido daĖada durante el envío. En primer lugar, verifique que no haya signos visibles de daĖos a la fibra en la bobina (como bobinas rajadas o rotas, cables torcidos, etc.). Durante la prueba, los trazadores visuales de continuidad también ayudan a identificar la próxima fibra que se debe probar con el kit de comprobación para controlar si hay pérdida. Al conectar los cables a los paneles de conexiones, utilice el trazador visual de continuidad para asegurarse de cada conexión esté compuesta por las dos fibras correctas. A fin de cerciorarse de que la fibra correcta está conectada entre el transmisor y receptor, utilice el trazador visual de continuidad en lugar del transmisor, y su ojo en lugar del receptor para verificar la conexión. Siga todas las normas relativas a la seguridad ocular cuando trabaje con trazadores visuales.

 

Localización visual de fallos

Una versión con más potencia del trazador visual de continuidad que se denomina localizador visual de fallos (VFL) utiliza un láser visible que también puede encontrar fallos. La luz láser roja es lo suficientemente poderosa para realizar una verificación de continuidad o para trazar fibras por varios kilómetros, identificar empalmes en bandejas de empalmes y mostrar roturas en fibras o conectores de alta pérdida. Puede ver la pérdida de luz en la rotura de una fibra a través de la luz roja brillante del VFL, aún a través de la chaqueta de varios cables simplex amarillos o naranjas (no con chaquetas negras o grises, por supuesto). Su uso más importante consiste en encontrar fallos en cables cortos o cerca del conector donde los OTDR no pueden encontrarlos.

También puede utilizar el VFL para verificar visualmente y optimizar empalmes mecánicos o conectores de fibra óptica de tipo prepulido. Al reducir visualmente la luz perdida, puede obtener un empalme con pérdida más baja. Ningún otro método le garantizará un alto rendimiento con estos conectores.

Antes de utilizar los VFL, es necesario realizar una advertencia sobre la seguridad ocular. Los VFL utilizan una luz visible. El nivel de potencia es alto, en consecuencia, usted no debe ver directamente a la luz. Notará que mirar directamente a la salida de una fibra iluminada por un VFL es algo incómodo, por lo tanto, al trazar fibras, es conveniente que mire al costado de la fibra para ver si la luz VFL está presente.

 

Inspección visual de conector por microscopio

Los microscopios para inspección de fibra óptica se utilizan para inspeccionar conectores, a fin de corroborar que el pulido sea adecuado y encontrar fallos como rasguĖos, defectos de pulido y suciedad. Pueden ser utilizados tanto para verificar la calidad del procedimiento de acabado como para diagnosticar problemas. Un conector bien hecho tiene un acabado suave, pulido y sin rasguĖos, y la fibra no muestra ningún signo de rajaduras, astillas o áreas donde la fibra esté sobresaliendo del extremo de la férula o hacia adentro.

 

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El aumento para visualizar los conectores puede ser de una potencia de 30 a 400, pero es mejor utilizar un aumento medio. Si el aumento es muy bajo, es posible que no sean visibles detalles fundamentales. Realizar la inspección con un aumento muy grande puede llevar a que la persona que ve a través del microscopio sea demasiado crítica, y rechace conectores buenos. Los conectores multimodo deben utilizar aumentos en el rango de 100-200X y la fibra monomodo puede utilizar un aumento más grande, hasta 400X. Una mejor solución consiste en utilizar un aumento medio, pero inspeccionar el conector de tres formas: ver directamente el extremo de la superficie pulida con una iluminación coaxial u oblicua, ver directamente con la luz transmitida a través del núcleo y ver a un ángulo con iluminación desde el ángulo opuesto o con iluminación que sea bastante oblicua.

    Al ver de forma directa, se puede visualizar la fibra y el orificio de la férula, y determinar si éste es de un tamaĖo adecuado, si la fibra está centrada en el orificio y si se ha aplicado la cantidad adecuada de adhesivo. Sin embargo, con esta forma, únicamente los rasguĖos más grandes son visibles. Al agregar luz transmitida a través del núcleo se harán visibles las rajaduras al extremo de la fibra, ocasionadas por la presión o el calor durante el proceso de pulido.

    Si ve el extremo del conector desde un ángulo determinado, mientras lo ilumina desde aproximadamente el mismo ángulo del lado opuesto o si utiliza una iluminación desde un ángulo menor y ve directamente, obtendrá la mejor inspección para la calidad de pulido y posibles rasguĖos. El efecto de sombra que produce la visión o iluminación angular aumenta el contraste de los rasguĖos contra la superficie pulida suave y espejada del vidrio.

    No obstante, debe ser cuidadoso al inspeccionar los conectores. A veces se tiende a ser demasiado crítico, especialmente si se utilizan aumentos grandes. En general, solamente los defectos sobre el núcleo de la fibra se consideran problemas. Las esquirlas del vidrio alrededor de la parte externa del revestimiento no son algo inusual, y no tendrán efecto sobre la capacidad del conector de acoplar luz en el núcleo de las fibras multimodo. Asimismo, los rasguĖos que están solamente en el revestimiento (cladding) no deberían ocasionar ningún problema de pérdida.

Los mejores microscopios le permiten inspeccionar el conector desde diferentes ángulos, ya sea inclinando el conector o permitiendo la iluminación angular para obtener el mejor panorama sobre lo que está sucediendo. Verifique que el microscopio tenga un adaptador fácil de usar para unir los conectores de interés al microscopio.

Los microscopios con salida de video que ahora están disponibles permiten obtener una visión más fácil de la cara del extremo del conector, y algunas incluso tienen un software que analiza el acabado. Aunque son muchos más costosos que los microscopios ópticos normales, facilitan la inspección y aumentan la productividad enormemente.

Es importante que recuerde verificar que el cable no tenga corriente antes de mirarlo en el microscopio, a fin de proteger sus ojos. El microscopio concentrará toda energía que exista en la fibra y lo enfocará en su ojo con resultados potencialmente peligrosos. Algunos microscopios tienen filtros para detener la radiación infrarroja de los transmisores con el propósito de minimizar este problema.

 

Potencia óptica

 

Prácticamente, cada medición en fibra óptica se refiere a la potencia óptica. La salida de un transmisor o la entrada a un receptor son mediciones de potencia óptica "absolutas", es decir, se mide el valor real de la potencia. La pérdida es una medición de potencia "relativa", la diferencia entre la potencia acoplada a un componente como un cable, empalme o un conector y la potencia que se transmite a través de ella. Esta diferencia en el nivel de potencia antes y después del componente es lo que llamamos pérdida óptica y define el rendimiento de un cable, conector, empalme u otro componente.

Siempre que las pruebas se realizan en redes de fibra óptica, los resultados se muestran en la pantalla de lectura del instrumento. Las mediciones de potencia se expresan en "dB", que es la unidad de medida de potencia y pérdida en las mediciones de fibra óptica. La pérdida óptica se mide en "dB", mientras que la potencia óptica se mide en "dBm". La pérdida es un número negativo (por ejemplo, -3.2 dB), como lo son muchas mediciones de potencia. Las mediciones en dB a veces pueden ser confusas.

En los primeros tiempos de la fibra óptica, la potencia de salida de la fuente se medía generalmente en milivatios, una escala lineal, y la pérdida se medía en dB o en decibelios, una escala logarítmica. Con el paso del tiempo, todas las medidas cambiaron a dB por motivos de conveniencia, lo que ocasionó bastante confusión. Las mediciones de pérdida generalmente se medían en dB, dado que el dB es una relación entre dos niveles de potencia, uno de los cuales se considera el valor de referencia. El dB es una escala logarítmica, en la cual cada 10 dB representa una proporción de 10 veces el valor. La ecuación real utilizada para calcular el dB es

 

dB= 10 log (potencia medida / potencia de referencia).

 

Entonces, 10 dB es una proporción de 10 veces el valor (ya sea 10 veces más o un décimo más), 20 dB es una proporción de 100, 30 dB es una proporción de 1000, etc. Cuando las dos potencias ópticas comparadas son iguales, entonces dB=0, un valor conveniente que es fácil de recordar. Si la potencia medida es más alta que la potencia de referencia, el dB será un número positivo, pero si es más baja que la potencia de referencia, será un número negativo. Por lo tanto, las mediciones de pérdida generalmente se expresan como un número negativo.

Las mediciones de la potencia óptica, como la salida de un transmisor o entrada a un receptor se expresan en unidades de dBm. La "m" en dBm se refiere a una potencia de referencia de 1 milivatio. Por lo tanto, una fuente con un nivel de potencia de 0 dBm tiene una potencia de 1 milivatio. Asimismo, -10 dBm representa 0,1 milivatios y +10 dBm representa 10 milivatios.

A fin de medir la pérdida en un sistema de fibra óptica, hacemos dos mediciones de potencia, una medición de referencia antes de que la luz pase a través del componente que estamos probando y una medición de pérdida después de que la luz atraviese el componente. Dado que estamos midiendo la pérdida, la potencia medida será menor que la potencia de referencia, de manera que la relación entre la potencia medida y la potencia de referencia es menor a 1, y el logaritmo es negativo, lo cual torna al dB en un número negativo. Cuando establecemos el valor de referencia, el medidor marca "0 dB" porque el valor de referencia que establecemos y el valor que el medidor está midiendo es el mismo. Luego, cuando medimos la pérdida, la potencia medida es menor, por lo que el medidor marcará "- 3.0 dB", por ejemplo, si la potencia que se evalúa es la mitad del valor de referencia. Aunque los medidores miden un número negativo para la pérdida, existe la convención de expresar la pérdida como un número positivo. Por lo tanto, cuando el medidor marca -3.0 dB, decimos que la pérdida es de 3.0 dB.

Los instrumentos que miden en dB pueden ser o bien medidores de potencia óptica o bien equipos de comprobación de pérdidas ópticas (OLTS). El medidor de potencia óptica generalmente marca en dBm para las mediciones de potencia o dB con respecto a un valor de referencia establecido por el usuario para la pérdida. Mientras que la mayoría de los medidores de potencia tienen rangos de +3 a -50 dBm, la mayor parte de las fuentes están en el rango de +10 a -10 dBm para los láseres y -10 a -20 dBm para los LED. Solamente los láseres utilizados en CATV o en sistemas telefónicos de larga distancia tienen potencias suficientes como para ser realmente peligrosos, hasta + 20 dBm, lo cual equivale a 100 milivatios o un décimo de un vatio.

Es importante recordar que el dB se utiliza para medir la pérdida y el dBm se utiliza para medir la potencia, y cuanto más negativo sea el número, más grande será la pérdida. Establezca la referencia cero antes de medir la pérdida y verifíquela ocasionalmente mientras realice las mediciones.

 

Calibración de mediciones de potencia

La calibración del equipo de medición de potencia de fibra óptica requiere que se fije un estándar de referencia trazable a un laboratorio nacional de estándares como el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en los Estados Unidos (NIST, por sus siglas en inglés) con fines de comparación al calibrar cada medidor de potencia u otro instrumento. El estándar NIST para todas las mediciones de potencia es un radiómetro piroeléctrico calibrado eléctricamente (ECPR, por sus siglas en inglés), que mide la potencia óptica comparando la potencia calorífica de la luz con la potencia calorífica conocida de un resistor. La calibración se realiza a 850, 1300 y 1550 nm. A veces, los fabricantes utilizan la longitud de onda de láseres a 1310 nm como la longitud de onda calibrada en un medidor de potencia, pero el estándar para la calibración del medidor de potencia es 1300 nm. Para transferir de manera conveniente los estándares de laboratorio a los laboratorios de calibración de los fabricantes de medidores de potencia de fibra óptica, el NIST actualmente utiliza un medidor de potencia óptica de laboratorio que se envía a los laboratorios como un estándar de transferencia.

Los medidores calibrados de esta manera tienen una incertidumbre de calibración de alrededor de +/- 5%, en comparación con los estándares primarios del NIST. Las limitaciones en la incertidumbre son las inconsistencias inherentes en los acoplamientos ópticos, cerca del 1% en cada transferencia, y variaciones leves en la calibración de la longitud de onda. El NIST está trabajando de forma continua con fabricantes de instrumentos y laboratorios de calibración privados para intentar reducir la incertidumbre de estas calibraciones.

La recalibración de instrumentos debe realizarse anualmente; sin embargo, la experiencia ha demostrado que la precisión de los medidores pocas veces cambia de manera significativa durante ese período, siempre y cuando la electrónica del medidor no falle. La calibración de los medidores de potencia de fibra óptica requiere una inversión considerable en el equipo de capital, por lo que los medidores deben devolverse al fabricante original o a los laboratorios de calibración privados para ser calibrados.

 

Entendiendo la incertidumbre de medición del medidor de potencia de fibra óptica

Se ha puesto mucha atención al desarrollo de estándares de transferencia para las mediciones de potencia de fibra óptica. El NIST de los Estados Unidos en Boulder, Colorado y las organizaciones de estándares de la mayoría de los demás países han trabajado para proporcionar buenos estándares con los cuales trabajar. Ahora podemos asegurar una trazabilidad para nuestras calibraciones, pero aun así los errores que se producen al hacer las mediciones no pueden ignorarse. Aun cuando los medidores de potencia de fibra óptica se calibran dentro de las especificaciones, la incertidumbre de una medición puede ser tanto como +/- 5% (cerca de 0.2 dB) en comparación con los estándares. Entender los errores del medidor de potencia y sus probables causas asegurará un punto de vista realista sobre las mediciones de potencia de fibra óptica.

La primera fuente de error es el acoplamiento óptico. La luz de la fibra se expande en un cono. Es importante que el detector de la geometría de la fibra sea tal que toda la luz de la fibra impacte en el detector, de lo contrario la medición será menor que el valor real. Pero cada vez que la luz atraviesa una interfaz aire-vidrio, como la ventana en el detector, una pequeĖa cantidad de luz se refleja y se pierde. Finalmente, la limpieza de las superficies ópticas involucradas puede ocasionar absorción y dispersión. La suma total de estos errores potenciales dependerá del tipo de conector, la longitud de onda, el tamaĖo de la fibra y apertura numérica.

 

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Más allá de los errores de acoplamiento, también existen errores asociados con la calibración de la longitud de onda. Los detectores semiconductores utilizados en los instrumentos (y los sistemas también) de fibra óptica tienen una sensibilidad que es dependiente de la longitud de onda. Dado que la de longitud de onda de la fuente real es poco conocida, existe un error asociado con la sensibilidad espectral del detector. Por convención industrial, se utilizan las tres longitudes de onda esenciales (850, 1300 y 1550 nm) para todas las mediciones de potencia, y no la longitud de onda de la fuente exacta.

También existe otra fuente de error para las mediciones de niveles altos y bajos. A niveles altos, la potencia óptica puede sobrecargar y saturar el detector, lo que producirá que la medición sea errónea. A niveles bajos, el ruido inherente del detector se suma a la seĖal y se convierte en un error. Si la seĖal está 10 dB por encima del umbral mínimo de ruido (10 veces el ruido), el error de desplazamiento es 10% o 0.4 dB.

 

Resolución de instrumento vs. Incertidumbre de medición

Si se considera la incertidumbre de la mayoría de las mediciones de fibra óptica, los fabricantes de instrumentos han proporcionado medidores de pérdida y de potencia con una resolución de medición que usualmente es mucho mayor que la necesaria. La incertidumbre de las mediciones de potencia óptica es de alrededor 0.2 dB (5%), las mediciones de pérdida probablemente presenten incertidumbres de 0.2-0.5 dB o más, y las mediciones de pérdida de retorno óptica tienen una incertidumbre de 1 dB.

Los instrumentos que tienen pantallas de lectura con una resolución de 0.01 dB generalmente son apropiados únicamente para las mediciones de laboratorio de pérdidas de componentes muy bajas o cambios ocasionados por variaciones medioambientales. Dentro del laboratorio, una resolución de 0.01 dB puede ser extremadamente útil, dado que se suele medir la pérdida de los conectores o empalmes que se encuentran debajo de 0.10 dB o cambios en la pérdida bajo estrés ambiental que están debajo de 0.1 dB. La estabilidad de las fuentes y la tensión física en los cables limita la incertidumbre de medición a aproximadamente entre 0.02 a 0.05 dB por día, pero una resolución de 0.01 dB puede ayudar a determinar pequeĖos cambios en el rendimiento de los componentes.

Las mediciones de campo tienen una incertidumbre mayor porque se miden más componentes a la vez y las pérdidas son mayores. Prácticamente, las mediciones son mejores cuando la resolución del instrumento se limita a 0.1 dB. Las lecturas serán más propensas a ser estables al ser leídas, y más indicativas de la incertidumbre de la medición.

 

Medidores de potencia de fibra óptica

 

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La medición de la potencia requiere un medidor de potencia con un adaptador que se ajuste al conector de fibra óptica en el cable que está siendo probado, y si está probando un transmisor, se requiere un buen cable de fibra óptica (que tenga un tamaĖo de fibra adecuado, ya que la potencia acoplada depende del tamaĖo del núcleo de la fibra) y algo de ayuda de la electrónica de red para encender el transmisor. Recuerde que al medir la potencia, el medidor debe fijarse en la longitud de onda y rango adecuados (generalmente dBm, a veces microvatios, pero nunca "dB" [esta unidad de medida es un rango de potencia relativo que se utiliza solamente para probar la pérdida]). Sírvase remitirse a las instrucciones que vienen con el equipo de prueba referidas a las instrucciones de configuración y medición.

A fin de medir la potencia, conecte el medidor al cable unido a la fuente que tiene la salida que usted desea medir. Puede ser en el receptor para medir la potencia del receptor, o puede utilizar un cable de conexión (patchcord) o cable de prueba de referencia (que haya sido probado y sepa que funciona) que está conectado al transmisor para medir la potencia de salida. Encienda el transmisor/fuente y deje pasar unos minutos para que se estabilice. Fije el medidor de potencia para la longitud de onda compatible y observe la potencia que indica el medidor. Compárela con la potencia especificada para el sistema y asegúrese de que sea una potencia suficiente, pero no demasiada.

 

Pérdida óptica o pérdida por inserción

 

La pérdida óptica es el principal parámetro de rendimiento de la mayoría de los componentes de fibra óptica. Para la fibra, consiste en la pérdida por unidad de longitud o coeficiente de atenuación. Para los conectores, consiste en la pérdida de conexión cuando se une a otro conector. Para los cables, consiste en la pérdida total de los componentes del cable, entre los que se encuentran los conectores, las fibras, los empalmes y cualquier otro componente en el tendido de cable que se esté probando. Utilizaremos cables para ilustrar la pérdida por inserción, y luego observaremos otros componentes.

La pérdida del cable es la diferencia entre la potencia acoplada en un cable al extremo del transmisor y lo que sale al extremo del receptor. La prueba de pérdida requiere la medición de la cantidad total de la potencia óptica perdida en un cable (con inclusión de la atenuación de la fibra, la pérdida por conexión y la pérdida por empalme) con una fuente de luz y medidor de potencia (LSPM) de fibra óptica o equipo de comprobación de pérdidas ópticas (OLTS). La prueba de la pérdida se realiza a longitudes de onda adecuadas para la fibra y su uso. Generalmente, la fibra multimodo se prueba a 850 nm, y opcionalmente, a 1300 nm con fuentes LED. La fibra monomodo se prueba a 1310 nm, y opcionalmente, a 1550 nm con fuentes láser.

La mayoría de las pruebas se realiza en cables preconectorizados, ya sea cables de conexión (patchcords) o redes de cable instaladas. Pero los fabricantes de fibra prueban cada fibra para verificar si hay pérdida, a fin de calcular su coeficiente de atenuación. Los fabricantes de conectores prueban muchos conectores para obtener un valor promedio de la pérdida que el conector tendrá cuando sea terminado en las fibras. Los fabricantes de otros componentes también prueban la pérdida de sus componentes para verificar su rendimiento.

La medición de la pérdida por inserción se realiza conectando el cable bajo prueba a buenos cables de referencia con una potencia de lanzamiento calibrada que se convierte en la referencia de pérdida "0 dB". ņPor qué necesita cables de referencia para medir la pérdida? La prueba con cables de referencia en cada extremo estimula la red de cables con cables de conexión que se conectan a un equipo de transmisión. Necesita un cable para medir la potencia de salida de la fuente para la calibración de la referencia de pérdida "0 dB".

Además, a fin de medir la pérdida de los conectores en el extremo de un cable, debe unirlos a un conector similar y que sepa que es bueno. Este es un punto importante que a menudo no se comprende en su totalidad. Cuando hablamos de pérdida del conector, en realidad queremos decir pérdida de "conexión", es decir, la pérdida de un par de conectores unidos. Por lo tanto, para medir los conectores, éstos deben ser unidos a conectores de referencia, que deben ser conectores de alta calidad para no afectar negativamente la pérdida medida cuando se une a un conector no conocido.

 

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Además de un medidor de potencia, necesita una fuente de prueba (fuente de luz) para medir la pérdida. La fuente de prueba debe ser compatible con el tipo de fibra que se está probando (generalmente un LED para fibra multimodo o un láser para fibra monomodo) y una longitud de onda (850, 1300, 1550 nm) que será utilizada en el cable de fibra óptica que está probando. Si usted está utilizando algunos estándares para realizar la prueba, es posible que necesite agregar más acondicionamiento, como un rollo de mandril, a fin de cumplir las condiciones de lanzamiento estándar.

 

Fuentes de prueba de fibra óptica

Se debe elegir una fuente de prueba de fibra óptica que sea compatible con el tipo de fibra que se está utilizando (monomodo o multimodo con el diámetro de núcleo adecuado) y la longitud de onda deseada para realizar la prueba. La mayoría de las fuentes son LED o láseres de los tipos que comúnmente se utilizan como transmisores en los sistemas de fibra óptica existentes, lo que los hace representativos de las aplicaciones reales y mejora la utilidad de la prueba. Algunas pruebas de laboratorio, como la medición de la atenuación de la fibra sobre un rango de longitud de fibras, requieren una fuente de longitud de onda variable, que usualmente consiste en una lámpara de tungsteno (halógena) con un monocromador para variar la longitud de onda de la fuente de luz.

Las longitudes de onda típicas de las fuentes son de 650 o 665 nm (fibra de plástico), 820, 850 y 870 nm (fibra multimodo de longitud de onda corta) y 1300 (fibra multimodo de longitud de onda larga) o 1310 nm y 1550 nm (fibra monomodo de longitud de onda larga). Los LED son típicamente utilizados para probar las fibras multimodo y los láseres son utilizados para la fibra monomodo, aunque hay algún cruce. Las redes de área local (LAN) de alta velocidad que utilizan fibras multimodo pueden probarse con láseres de cavidad vertical y emisión superřcial (VCSEL) como las fuentes de sistema y los cables de interconexión monomodo cortos pueden probarse con los LED.

La longitud de onda de la fuente puede ser un punto crucial a la hora de realizar mediciones de pérdida precisas en enlaces largos, dado que el coeficiente de atenuación de la fibra es sensible a la longitud de onda. Por lo tanto, todas las fuentes de prueba deben calibrarse para la longitud de onda en caso de que se requieran correcciones para las variaciones de longitud de onda.

Las fuentes de prueba casi siempre tienen conectores fijos. Los puentes de prueba híbridos con conectores compatibles con la fuente en un extremo y el conector que se está probando en el otro deben utilizarse como cables de referencia. Esto podría afectar el tipo de modo de ajuste de referencia utilizado para la prueba de pérdida.

Los factores relacionados con la fuente que afectan la precisión de la medición son la estabilidad de la potencia de salida y la distribución modal lanzada en la fibra multimodo. La estabilidad de la fuente es principalmente un factor del circuito electrónico en la fuente. Los estándares industriales tienen requerimientos sobre la salida modal de las fuentes de prueba para las fibras multimodo que son importantes para los fabricantes de las fuentes de prueba. Diferentes estándares han requerido que los mezcladores, filtros y separadores de modos ajusten la distribución modal en la fibra para aproximarse a las condiciones de operación reales. Actualmente, la mayoría de los estándares exige que las fuentes cumplan con los requerimientos de salida y que en la prueba se utilice un filtro de modo de tipo rollo de mandril. Los efectos de la distribución de potencia modal en las mediciones multimodo se abordan en el capítulo sobre fibra óptica.

 

Cables de referencia

La comprobación de pérdida requiere uno o más cables de referencia, según la comprobación realizada y los adaptadores de acoplamiento adecuados para los conectores. Los cables de referencia en general tienen una longitud de 1-2 metros, y tienen fibras y conectores que se ajustan a los cables por ser probados. La precisión de la medición dependerá de la calidad de los cables de referencia, dado que se unirán al cable bajo prueba. La calidad y la limpieza de los conectores en los cables de lanzamiento y recepción son unos de los factores más importantes en la precisión de las mediciones de pérdida. Siempre pruebe los cables de referencia de prueba mediante el cable de conexión (patchcord) o el método de un solo extremo que se muestra abajo para asegurarse de que estén en buenas condiciones antes de comenzar a probar otros cables.

Los conjuntos de estándares no han podido especificar exitosamente la calidad de los cables de referencia en cuanto a los componentes con tolerancia restringida como las fibras y los conectores. Los estándares que exigen cables de prueba de referencia especiales de calidad ahora especifican cables con conexiones de baja pérdida. La mejor recomendación para calificar los cables de referencia es elegir cables con baja pérdida, probados con el método de "un solo extremo" de conformidad con el estándar de prueba de cable FOTP-171, según se describe abajo.

 

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Para las realizar las pruebas, se deben utilizar únicamente los adaptadores de acoplamiento de la más alta calidad, dado que también constituyen un factor que influye en la pérdida. Los adaptadores económicos generalmente tienen manguitos de acoplamiento plásticos para alinear las férulas del conector que se gastan rápido, lo que produce pérdidas altas incluso con conectores buenos. Utilice únicamente los adaptadores de acoplamiento con manguitos de acoplamiento de metal o preferentemente cerámica que se especifican tanto para los conectores multimodo como para los monomodo.

 

 

Comprobación de pérdida

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Existen dos métodos que se utilizan para medir la pérdida por inserción con una fuente de luz y medidor de potencia, una "prueba de cable de conexión”, también llamada "pérdida de un solo extremo", según al estándar TIA FOTP-171, y una "prueba de red de cables instalada" o "pérdida de dos extremos", según el estándar TIA OFSTP-14 (multimodo) y OFSTP-7 (monomodo). La diferencia entre las dos pruebas es que la prueba de pérdida de un solo extremo utiliza únicamente un cable de lanzamiento y prueba sólo el conector unido al cable de lanzamiento más la fibra y cualquier otro componente en el cable. La prueba de un solo extremo se utiliza principalmente para probar cables de conexión o cables cortos, dado que puede probar cada conector individualmente.

La comprobación de pérdida de dos extremos utiliza un cable de lanzamiento y un cable de recepción unido al medidor y mide la pérdida de los conectores en ambos extremos del cable bajo prueba.

La comprobación de un solo extremo generalmente se utiliza en cables de conexión para poder probar los conectores en cada extremo de un cable corto individualmente, a fin de asegurar que los dos sean buenos y poder encontrar qué conector podría ser defectuoso en caso de existir algún problema. La comprobación de dos extremos se utiliza con una red de cables instalada para asegurar que la red de cables haya sido adecuadamente instalada y para comparar los resultados de la prueba con las pérdidas ópticas estimadas.

La pérdida de un solo extremo se mide uniendo el cable que desea probar al cable de lanzamiento de referencia y midiendo la potencia que sale del extremo con el medidor. Al hacer esto, usted sólo mide la pérdida del conector unido al cable de lanzamiento y la pérdida de cualquier fibra, empalme u otro conector en el cable que está probando. Dado que usted está apuntando el conector que se encuentra al extremo del cable a un detector en el medidor de potencia en lugar de unirlo a otro conector, en efecto, no tiene ninguna pérdida, por lo que no se incluye en la medición. Este método se describe en FOTP-171 y se muestra en el dibujo. Una ventaja que presenta esta prueba consiste en que usted puede localizar problemas en los cables y encontrar un conector defectuoso, dado que puede invertir el cable para probar los conectores en cada extremo de forma individual. Cuando la pérdida es alta, el conector defectuoso se acopla al cable de referencia.

En una comprobación de pérdida de dos extremos, usted conecta el cable bajo prueba entre dos cables de referencia, uno conectado a la fuente y el otro al medidor. De esta manera, usted mide las pérdidas de los conectores en cada extremo, más la pérdida de todo el cable o todos los cables, con inclusión de los conectores y empalmes, que se encuentran en el medio. Éste es el método especificado en OFSTP-14 (multimodo, la prueba monomodo es OFSTP-7), la prueba estándar para la pérdida en una red de cables instalada.

 

Establecer la referencia "0 dB" para probar la pérdida

A fin de medir la pérdida, primero es necesario establecer una potencia de lanzamiento de referencia para la pérdida que se convierte en el valor 0 dB. Establecer correctamente la potencia de referencia 0 dB es esencial para realizar buenas mediciones de pérdida.

Para las pruebas de un solo extremo, la potencia de referencia para 0 dB se establece al extremo del cable de referencia. Simplemente conecte el medidor de potencia al extremo del cable, mida la potencia de salida y, en la mayoría de los medidores, establezca esa potencia como la referencia para las mediciones de pérdida. El medidor entonces marcará la pérdida de cada cable medido directamente.

Existen tres métodos para establecer la referencia para una prueba de dos extremos, ya sea utilizando uno, dos o tres cables de referencia, y el método elegido afectará la pérdida medida. ņPor qué existen tres métodos? Los tres métodos fueron desarrollados debido a las variaciones en los estilos de los conectores y la forma en que el equipo de prueba está hecho.

 

Con un cable de referencia

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La mayoría de los conectores de fibra óptica se fabrican de manera que la fibra se monta en una férula que sobresale, denominada conector de estilo "macho". Se unen dos conectores macho utilizando un adaptador de acoplamiento que mantiene las férulas alineadas y permite que se encuentren en el centro. Si se están probando conectores como éstos y el equipo de prueba tiene interfaces que se ajustan a estos conectores, se puede utilizar la referencia de cable único (OFSTP-14 Método B). Este método es el método más simple y es generalmente considerado el método de preferencia dado que no se incluyen conexiones al establecer la referencia 0 dB.

Después de establecer una referencia, el cable de lanzamiento se desconecta del medidor, pero no de la fuente. El cable de lanzamiento de referencia nunca debe desconectarse de la fuente después de establecer la referencia, a fin de asegurar que la potencia de lanzamiento permanezca constante. El cable de recepción se conecta al medidor y luego ambos cables de referencia se conectan al cable que se probará. La lectura de pérdida incluirá ambas conexiones al cable bajo prueba y la pérdida de la fibra y cualquier otro componente en el cable.

 

Con dos cables de referencia

CH8-4

 

Si el equipo de comprobación tiene una interfaz para un conector de otro estilo, de manera que los conectores en los cables que se están probando no pueden unirse a los instrumentos, se podrá utilizar un método de referencia de dos cables (OFSTP-14 Método A). Los cables de referencia deben ser cables híbridos con conectores en un extremo para que se ajuste a la interfaz de los instrumentos y que el otro extremo se acople a los conectores en el cable que se probará. La referencia 0 dB se establece uniendo los dos cables de referencia a los instrumentos y conectando los otros extremos con un adaptador de acoplamiento. Después de establecer la referencia, los dos cables se desconectan en el medio, y el cable que se probará se inserta entre ellos.

La lectura de pérdida incluirá ambas conexiones al cable que se está probando y la pérdida de la fibra y cualquier otro componente en el cable menos la pérdida de la conexión entre los dos cables de referencia al establecer la referencia. Por lo tanto, la pérdida medida que se obtiene con la referencia de dos cables será menor que la referencia de un solo cable por la conexión que se incluye al establecer la referencia. La incertidumbre de esta pérdida de conexión incluida en la referencia también se suma a la incertidumbre de la medición de pérdida de todo cable que se prueba de esta manera.

 

Con tres cables de referencia

 

CH8-5

Algunos conectores de fibra óptica tienen conectores estilo "macho" y "hembra", en los cuales uno tiene una férula que sobresale mientras que el otro tiene un enchufe hembra o receptáculo. Algunos tienen pines de alineación solamente en un costado, como el conector MTP donde los pines se utilizan en el lado del enchufe hembra. Generalmente se utilizan con enchufes macho en ambos extremos de los cables de conexión y enchufes hembra o receptáculos en los cables instalados de forma permanente que terminan en racks o tomas de corriente.

Cualquiera de estos dos estilos de conectores sólo puede acoplarse a un estilo de conector apropiado, lo cual hace difícil hacer una referencia de uno o dos cables. La solución es una referencia de tres cables (OFSTP-14 Método C), en la que los cables híbridos conectados a los instrumentos para los cables de referencia terminan en enchufes macho y un tercer cable terminado en enchufes hembra se inserta entre ellos para crear una referencia de 3 cables. Después de establecer la referencia, los dos cables de referencia se desconectan del tercer cable en el medio, y el cable que se probará se inserta entre ellos en lugar del cable de referencia.

Como mencionamos antes, la lectura de pérdida incluirá ambas conexiones al cable que se está probando y la pérdida de la fibra y cualquier otro componente en el cable menos la pérdida de las dos conexiones entre el tercer cable de referencia y los dos cables de referencia al establecer la referencia. Dado que generalmente el tercer cable es sólo una fibra de corta longitud con conexiones en cada extremo, la pérdida de la fibra puede ser ignorada. Por lo tanto, la pérdida que se mide con la referencia de tres cables será menor que la referencia de un solo cable por las dos conexiones incluidas al establecer la referencia. La incertidumbre de estas dos pérdidas de conexión incluidas en la referencia también se suma a la incertidumbre de la medición de pérdida de todo cable que se prueba de esta manera.

A pesar de que este método de tres cables tiene la mayor incertidumbre, es el único método que funciona para cualquier conector y equipo de prueba. Por lo tanto, se ha convertido en el método de preferencia en varios estándares internacionales.

 

El método más popular y el método requerido en TIA-568 es el método de un solo cable, el "Método B", como es su denominación en OFSTP-14.

 

Elección del método de referencia

Algunos libros y manuales de referencia muestran que para establecer la potencia de referencia para la pérdida se utiliza sólo un cable de lanzamiento de referencia, un cable de lanzamiento y de recepción unidos con un adaptador de acoplamiento o incluso tres cables de referencia. De hecho, los estándares de la industria incluyen los tres métodos para establecer una referencia de "pérdida 0dB". Los métodos de referencia de dos o tres cables son aceptables para algunas pruebas y son la única manera en que puede probar algunos conectores, pero reducirá la pérdida que usted mide en la cantidad de pérdida entre sus cables de referencia cuando establece su referencia de "pérdida 0dB". Además, si alguno de los cables de referencia es defectuoso, este problema no se pone de manifiesto al establecer la referencia con los cables. En consecuencia, usted podría empezar la prueba con cables de lanzamiento defectuosos, lo que provocaría que todas las mediciones de pérdidas sean incorrectas. Esto significa que la inspección y la prueba de los cables de referencia son muy importantes, a fin de asegurar de que estén en buenas condiciones.

 

Acondicionamiento de modo para fibras multimodo

La mayoría de los estándares para las pruebas de fibras multimodo incluyen algún acondicionamiento de modo para asegurar resultados repetibles. El método usual es utilizar una fuente cuya salida cumpla con un criterio estándar, acoplado a un cable de lanzamiento de referencia, en el cual se emplea un rollo de mandril para eliminar modos de orden superior. Los estándares pueden tener métodos diferentes, pero el único que se utiliza en TIA 568 es el más frecuente. Para más información sobre efectos modales en las mediciones de las fibras multimodo y mandriles, consulte la página web de FOA.

 

ņCuál es la pérdida que debería obtener al probar los cables?

Antes de realizar la prueba, preferentemente durante la fase de diseĖo, debe calcular la pérdida óptica estimada para la red de cables que se probará, a fin de entender los resultados de medición esperados. Además de brindar valores de pérdida de referencia con los cuales contrastar, confirmará que el equipo de transmisión de red funcionará adecuadamente en este cable. Aunque es difícil generalizar, a continuación proporcionamos algunos lineamientos:

 

-Para cada conector, calcule una pérdida de 0.3-0.5 dB para los conectores adhesivos/de pulido, 0.75 para los conectores prepulidos/de empalme (0.75 máx de TIA-568)

-Para cada empalme, calcule 0.2 dB (0.3 máx de TIA-568)

-Para la fibra multimodo, la pérdida es de alrededor de 3 dB por km para las fuentes de 850 nm;1 dB por km para 1300 nm. Esto se traduce aproximadamente en una pérdida de 0.1 dB por 100 pies para 850 nm; 0.1 dB por 300 pies por 1300 nm.

-Para la fibra monomodo, la pérdida es de alrededor de 0.5 dB por km para las fuentes de 1300 nm; 0.4 dB por km para 1550 nm. Esto se traduce aproximadamente en una pérdida de 0.1 dB por 600 pies para 1300 nm; 0.1 dB por 750 pies para 1300 nm.

Por lo tanto, para la pérdida de una red de cables, calcule la pérdida aproximada según se detalla a continuación:

 

(0.5 dB x nľ de conectores) + (0.2 dB x nľ de empalmes) + pérdida de la fibra en la longitud total del cable.

 

Consejos para la detección y solución de problemas

La mayoría de los problemas con pérdidas de cable altas son ocasionados por conectores defectuosos o sucios, empalmes con pérdida alta o pérdida por tensión producidos durante la instalación. Se pueden inspeccionar los conectores con un microscopio para detectar suciedad, rasguĖos, rajaduras u otro daĖo. Los localizadores visuales de fallos pueden verificar que haya continuidad, conexiones adecuadas y, si la chaqueta del cable lo permite, verificar que no haya quiebres o curvaturas de pérdida alta.

Si un cable presenta una pérdida alta, inviértalo y pruébelo en la dirección opuesta utilizando el método de un solo extremo, si ello es posible. Dado que la prueba de un solo extremo sólo prueba el conector en un solo extremo, puede aislar un conector defectuoso de la siguiente manera: es el que está en el extremo del cable de lanzamiento acoplado al cable de lanzamiento en la prueba cuando mide la pérdida alta.

La pérdida alta en la prueba de dos extremos debe aislarse realizando la prueba nuevamente con el método de un solo extremo e invirtiendo la dirección de la prueba para ver si el conector del extremo es defectuoso. Si la pérdida es la misma, debe probar cada segmento de manera separada para aislar el segmento defectuoso o, si es lo suficientemente largo, utilizar un OTDR.

 

 

Prueba con OTDR

 

Los OTDR son los instrumentos de fibra óptica más complejos que pueden tomar una imagen instantánea de una fibra y mostrar la ubicación de los empalmes, conectores, fallos, etc. Los OTDR son potentes instrumentos de prueba para las redes de cables de fibra óptica, siempre y cuando se comprenda cómo configurar adecuadamente el instrumento para la prueba e interpretar los resultados. Cuando son utilizados por un operador habilidoso, los OTDR pueden localizar fallos, medir la longitud de cables y verificar la pérdida de empalmes. Hasta cierto punto, también pueden medir la pérdida de una red de cables. Los únicos parámetros de fibra óptica que no miden es la potencia óptica en el transmisor o receptor. Existe mucha información en el trazado del OTDR, tal como se muestra en el trazado real de la imagen a continuación.

 

C8-10 OTDR trace

 

Los OTDR casi siempre se utilizan en cables de planta externa para verificar la pérdida de cada empalme y encontrar puntos de tensión ocasionados por la instalación. También son ampliamente utilizados como herramientas para la solución de problemas de planta externa, dado que pueden localizar áreas problemáticas como la pérdida producida por la tensión colocada en un cable durante la instalación. La mayoría de los OTDR carecen de la resolución de distancia para ser utilizados en los cables más cortos que son típicos de las redes en planta interna.

Los OTDR están disponibles en versiones para sistemas de fibra óptica estandarizadas, monomodo o multimodo, en las longitudes de onda adecuadas. Para utilizar un OTDR correctamente, es necesario entender cómo funciona, cómo configurar adecuadamente el instrumento y cómo analizar los trazados. Los OTDR ofrecen una opción de "autoprueba", pero si se utiliza esa opción sin entender el OTDR y sin verificar manualmente su trabajo generalmente lleva a problemas. 

 

Cómo funcionan los OTDR

A diferencia de las fuentes y medidores de potencia que miden la pérdida de la red de cables de fibra óptica directamente, el OTDR funciona de manera indirecta. La fuente y el medidor duplican el transmisor y receptor del enlace de transmisión de una fibra óptica, por lo que la medición se correlaciona correctamente con la pérdida real del sistema.

El OTDR, sin embargo, utiliza la luz retrodispersada de la fibra para detectar pérdidas; funciona como un RADAR (detección y medición de distancias por radio), enviando un pulso de luz láser de alta potencia por la fibra y buscando seĖales de retorno de la luz retrodispersada en la fibra o la luz reflejada del conector o juntas de empalme. La cantidad de luz retrodispersada es muy poca, por eso el OTDR envía muchos pulsos y hace un promedio para obtener resultados.

En cualquier momento, la luz que el OTDR ve es la luz dispersada del pulso que pasa a través de una región de la fibra. Solamente una pequeĖa cantidad de luz se dispersa de vuelta hacia el OTDR, pero con pulsos de prueba más amplios, receptores sensibles y promedio de seĖal, es posible realizar mediciones sobre distancias relativamente largas. Dado que es posible calibrar la velocidad del pulso a medida que atraviesa la fibra, el OTDR puede medir el tiempo, calcular la posición del pulso en la fibra y correlacionar lo que ve en la luz retrodispersada con una ubicación real en la fibra. Por lo tanto, puede crear una imagen instantánea de la fibra, una presentación visual en pantalla de cualquier punto de la fibra.

Dado que el pulso se atenúa en la fibra a medida que pasa a lo largo de ella y sufre pérdidas en los conectores y empalmes, la cantidad de potencia en el pulso de prueba disminuye a medida que pasa a lo largo de la fibra en la red de cables bajo prueba. Por lo tanto, la porción de la luz que se retrodispersa se reducirá en consecuencia, lo que producirá una imagen de la pérdida real que se produce en la fibra. Algunos cálculos son necesarios para convertir esta información para visualizarla en pantalla, dado que el proceso se produce dos veces, una vez cuando sale del OTDR y otra en la vía de retorno de la dispersión en el pulso de prueba.

 

CH8-6

Hay mucha información en la pantalla del OTDR. La pendiente de la traza gráfica de la fibra muestra el coeficiente de atenuación de la fibra (pérdida por longitud) y se calibra en dB/km por el OTDR. La caída en la traza gráfica de la fibra a lo largo del conector o empalme permite medir la pérdida en dB. El pico producido por la reflectancia de un conector o empalme mecánico también puede medirse. Si bien algunos usuarios miden la pérdida punto a punto de una red de cables de fibra óptica con un OTDR, se requiere un cable de recepción en el extremo del cable que se está evaluando para probar los conectores en ambos extremos y no mide de la misma manera que la fuente de luz y medidor de potencia (o el transmisor y receptor del sistema), por lo que es posible que no se correlacione con la pérdida del sistema.

Observe el pulso inicial grande en el trazado de OTDR que se muestra en el gráfico arriba. Eso es producido por el pulso de prueba de alta potencia que se refleja en el conector OTDR y sobrecarga el receptor del OTDR. La recuperación del receptor provoca la "zona muerta" cerca del OTDR. A fin de evitar problemas producidos por la zona muerta, es necesario utilizar siempre un cable de lanzamiento de longitud suficiente al probar los cables.

Los conectores y los empalmes se denominan "eventos" en la jerga de OTDR. Ambos deben mostrar una pérdida, pero los conectores y los empalmes mecánicos también mostrarán un pico de reflexión para que de este modo pueda distinguirlos de los empalmes por fusión. Además, la altura de ese pico indicará la cantidad de reflexión en el evento, a menos que sea tan grande que sature el receptor de OTDR. La parte superior del pico será llana y tendrá una cola en el extremo, lo cual indicará que el receptor estaba sobrecargado. El ancho del pico muestra la resolución de distancia del OTDR o cuán cerca puede detectar los eventos.

Los OTDR también detectan problemas en el cable producidos durante la instalación. Si una fibra está rota, aparecerá el extremo de la fibra mucho más corto que el cable o un empalme con alta pérdida en el lugar incorrecto. Si se coloca una tensión excesiva en el cable debido a pliegues o un radio de curvatura demasiado ajustado, se parecerá a un empalme en el lugar incorrecto. No hay mejor ayuda para la detección y solución de problemas con un OTDR que tener una buena documentación, de manera que usted sepa lo que el OTDR debería estar mostrando en los puntos a lo largo de la fibra.

 

Realizar mediciones con el OTDR

Todos los OTDR mostrarán el trazado en una pantalla y proporcionarán dos o más marcadores para ubicar en puntos de la pantalla, a fin de medir la pérdida y la distancia. Esto se puede utilizar para medir la pérdida de la longitud de una fibra, caso en el que el OTDR calculará el coeficiente de atenuación de la fibra, o la pérdida de un conector o empalme.

 

CH8-7

Coeficiente de atenuación de la fibra

Para medir la longitud y atenuación de la fibra, colocamos los marcadores en cualquier extremo de la sección de la fibra que deseamos medir. El OTDR calculará la diferencia de distancia entre los dos marcadores y proporcionará la distancia. También marcará la diferencia entre los niveles de potencia de los dos puntos donde los marcadores cruzan el trazado y calculan la pérdida o la diferencia en los dos niveles de potencia en dB. Finalmente, calculará el coeficiente de atenuación de la fibra al dividir la pérdida por la distancia, y presentará el resultado en dB/km, las unidades normales para la atenuación. Si el segmento de la fibra es ruidoso o no parece recto, el OTDR puede promediar la medición con un método denominado análisis de mínimos cuadrados (LSA, por sus siglas en inglés).

 

Pérdida por empalmes o por conexión

El OTDR mide la distancia hacia el evento y la pérdida en un evento (un conector o empalme) entre los dos marcadores. A fin de medir la pérdida del empalme, mueva los dos marcadores cerca del empalme que se va a medir, y asegúrese de que tengan aproximadamente la misma distancia desde el centro del empalme. El OTDR calculará la pérdida dB entre los dos marcadores, y le dará una lectura de pérdida en dB.

Las mediciones de la pérdida del conector o los empalmes con alguna reflectancia se verán muy similar, con la excepción de que usted verá un pico en el conector, producido por la reflexión del conector. El OTDR también podrá utilizar un método de mínimos cuadrados a fin de reducir los efectos del ruido y eliminar el error ocasionado por la pérdida de la fibra entre los dos marcadores.

 

Reflectancia

Para medir la reflectancia, el OTDR mide la cantidad de luz que regresa tanto de la retrodispersión en la fibra como de la que es reflejada de un conector o empalme. El cálculo de la reflectancia es un proceso complejo que involucra el ruido en la línea de base del OTDR, el nivel de retrodispersión y la potencia en el pico reflejado. Como todas mediciones de retrodispersión, la incertidumbre de la medición es bastante alta, pero un OTDR tiene la ventaja de mostrar dónde están ubicados los eventos reflectantes, de manera que puedan ser corregidos en caso de ser necesario.

 

Comparación de trazado

La comparación de dos trazados en la misma ventana es útil para confirmar la recolección de datos y contrastar diferentes métodos de prueba en la misma fibra. Las comparaciones también se utilizan para comparar las trazas gráficas de la fibra durante la solución de problemas o la restauración con trazados obtenidos justo después de la instalación para ver qué ha cambiado. Todos los OTDR ofrecen esta característica, mediante la cual usted puede copiar un trazado y pegarlo a otro para compararlos.

 

Incertidumbre de medición del OTDR

CH8-8

La mayor fuente de incertidumbre de medición que tiene lugar cuando realiza la prueba con un OTDR depende del coeficiente de retrodispersión de las fibras que se están probando, la cantidad de luz del pulso de prueba saliente que se dispersa de nuevo hacia el OTDR. La luz retrodispersada que se utiliza para la medición no es una constante, sino que depende de la atenuación de la fibra y el diámetro del núcleo de la fibra.

Si mira dos fibras diferentes empalmadas o conectadas entre sí en un OTDR, notará que la diferencia en la retrodispersión de cada fibra es una fuente de error importante. Si ambas fibras son idénticas, como sucede al empalmar nuevamente una fibra rota, la retrodispersión será la misma en ambos lados de la unión, por lo que el OTDR medirá la pérdida de empalme real. Sin embargo, si las fibras son diferentes, los coeficientes de retrodispersión desiguales harán que un porcentaje diferente de luz sea enviada de regreso hacia el OTDR.

Si la primera fibra tiene más dispersión (mostrada como atenuación) que la otra luego de la conexión, el porcentaje de luz desde el pulso de prueba del OTDR irá hacia abajo, de manera que la pérdida medida en el OTDR incluirá la pérdida real más un error de pérdida ocasionado por un nivel de retrodispersión más bajo, lo que hará que la pérdida que se muestra sea mayor de lo que realmente es. Si se mira desde el lado opuesto, desde una fibra de baja atenuación hacia una fibra de alta atenuación, encontraremos que la retrodispersión va hacia arriba, haciendo que la pérdida medida sea menor de lo que realmente es. De hecho, si el cambio en la retrodispersión es mayor que la pérdida del empalme, esto muestra una ganancia, lo que genera una gran confusión en usuarios nuevos de OTDR.

Aunque esta fuente de error está siempre presente, puede ser prácticamente eliminada tomando las lecturas en ambas direcciones y promediando las mediciones. Además, muchos OTDR tienen esta función programada en sus rutinas de medición. Esta es la única manera de probar empalmes en línea para verificar si hay pérdida y obtener resultados precisos.

 

"Fantasmas" del OTDR

Si está probando cables cortos con conectores altamente reflectantes, es posible que encuentre fantasmas. Estos son ocasionados por la luz reflejada desde el extremo del conector que se refleja de un lado a otro en la fibra hasta que se atenúa al nivel del ruido. Los fantasmas suscitan muchas confusiones, dado que parecen ser eventos reflectantes reales como conectores, pero no muestran ninguna pérdida. La mejor manera de determinar si una reflexión es real o se trata de un fantasma es compararlo con la documentación de la red de cables. Puede eliminar los fantasmas reduciendo las reflexiones, por ejemplo, utilizando un fluido adaptador de índice en el extremo del cable de lanzamiento.

 

 

Limitaciones del OTDR

La resolución de distancia limitada del OTDR hace que su utilización sea muy difícil en establecimientos o edificios donde los cables usualmente tienen una longitud de algunos cientos de metros. La mayoría de los OTDR tienen muchas dificultades para resolver características en los cables cortos típicos de una red de cables en planta interna, y es probable que muestre "fantasmas" de las reflexiones en los conectores, y así confunda al usuario del OTDR. En cables muy largos, el OTDR mostrará un ruido elevado más lejos del instrumento. Si se utilizan pulsos de prueba más amplios y más promedios de seĖal, aumentará la capacidad de distancia del OTDR.

 

Cómo utilizar el OTDR correctamente

Existen ciertas precauciones que harán que la prueba sea más fácil de hacer y de entender a la hora de utilizar un OTDR. Siempre utilice un cable de lanzamiento largo, que permite que el OTDR se estabilice después del pulso inicial y proporciona un cable de referencia para probar el primer conector en el cable. Si desea probar el conector final en el cable, se necesita un cable de recepción al extremo de la red de cables.

El operador del OTDR debe configurar el instrumento de manera cuidadosa para cada cable. Otra vez, una buena documentación ayudará a configurar los parámetros de prueba. Siempre comience con el OTDR establecido para el ancho de pulso más corto para la mejor resolución y un rango de al menos 2 veces la longitud del cable que está probando. Realice un trazado inicial y vea la forma en que necesita cambiar los parámetros de prueba para obtener mejores resultados. Algunos usuarios se ven tentados de utilizar la función de autocomprobación del OTDR. La mayoría de los problemas son ocasionados por novatos que utilizan la función de autocomprobación, más que cualquier otro asunto que pueda surgir al usar los OTDR. Nunca utilice la función de autocomprobación hasta que un técnico experto haya configurado el OTDR correctamente y verificado que ésta proporcione resultados aceptables.

 

Otras pruebas

 

Los fabricantes de componentes de fibra óptica realizan pruebas exhaustivas para calificar los diseĖos de sus componentes, verificar los procedimientos de manufactura y probar los productos antes de enviarlos a los clientes. Las fibras se prueban para verificar las dimensiones (el tamaĖo, ovalidad y concentricidad del núcleo y el revestimiento), rendimiento (coeficiente de atenuación, ancho de banda o dispersión), características físicas (resistencia, flexibilidad, etc.) y capacidad de resistir condiciones ambientales (temperatura, humedad y muchas más, incluso durante un tiempo prolongado). Para los cables se agregan pruebas ambientales aun más rigurosas.

Los conectores y empalmes se prueban en tandas más grandes para determinar las pérdidas promedio esperadas en instalaciones normales. Ese método también se aplica para las pruebas ambientales de los cables, pero se pueden agregar pruebas para aplicaciones especiales como la vibración para su utilización en vehículos, embarques o aeronaves. Los transceivers, multiplexaciones por división de longitud de onda, amplificadores de fibra y otros componentes de fibra óptica se probarán tanto para el rendimiento relacionado con la fibra como para el rendimiento eléctrico. La mayoría de estas pruebas han sido estandarizadas a fin de permitir una comparación equitativa entre los productos de diferentes fabricantes.

Existen otras pruebas de campo para las redes de cables que se están volviendo más comunes en los cables monomodo largos, dispersión por modo de polarización (PMD) y dispersión cromática (CD). Estas pruebas se han vuelto importantes para distancias muy largas en velocidades muy altas de transmisión de bits. Son altamente especializadas y requieren una instrumentación compleja, que no se abordan en este libro.

 

 

 

 

 

Preguntas de repaso

 

Verdadero/Falso

Indique si los siguientes enunciados son verdaderos o falsos.

 

____            1. Los cables probados con un OTDR no requieren una prueba de pérdida de inserción con una fuente y medidor u OLTS.

 

____            2. Los conectores en cada extremo de la red de cables no deben tenerse en cuenta cuando se calcula la pérdida de la red de cables.

 

____            3. El OTDR nunca debe utilizarse sin un "cable de lanzamiento", que también se denomina un "supresor de pulsos".

 

Ejercicio con opciones múltiples

Identifique la opción que mejor complete la frase o responda a la pregunta.

 

____            4. La pérdida de la red de cables debe estimarse durante la fase de __________ .

A.

diseĖo

B.

instalación

C.

comprobación

D.

solución de problemas

 

 

____            5. El método estándar para probar cables multimodo instalados en una red de cables se describe en  __________.

A.

FOTP-34

B.

ISO 11801

C.

FOTP-57

D.

OFSTP-14

 

 

____            6. ņQué instrumento(s) se utiliza(n) para la prueba de pérdida por inserción?

A.

OLTS o fuente de luz y medidor de potencia

B.

VFL

C.

OTDR

 

 

____            7. Los cables de fibra óptica multimodo de índice gradual se prueban con fuentes __________ a __________ y longitudes de onda de__________ .

A.

LED, 650, 850 nm

B.

LED, 850, 1300 nm

C.

Láser, 980, 1400 nm

D.

Láser, 1310, 1550 nm

 

 

____            8. ņQué tipo de fuente se utiliza para probar las fibras monomodo?

A.

LED

B.

VCSEL

C.

Láser

 

 

____            9. ņCuántos métodos se incluyen en los estándares para establecer la referencia "0 dB" para la prueba de pérdida?

A.

Uno

B.

Dos

C.

Tres

D.

Cuatro

 

 

____            10. ņQué método de referencia se requiere para TIA 568?

A.

Referencia de un solo cable

B.

Referencia de dos cables

C.

Referencia de tres cables

D.

Cualquier método, siempre que esté documentado

 

 

____            11. Los cables de referencia deben coincidir con__________ de los cables que se están probando.

A.

el tamaĖo y tipo de fibra

B.

el tamaĖo de fibra y tipo de conector

C.

el tipo de conector

D.

el tamaĖo de fibra y la especificación de la pérdida

 

 

____            12. La pérdida total de la fibra en la red de cables se calcula multiplicando el coeficiente de atenuación de la fibra por __________.

A.

 la longitud

B.

la cantidad de enlaces

C.

la cantidad de conectores

D.

la cantidad de empalmes

 

 

____            13. El principio de operación de los OTDR es similar al __________ .

A.

de las fuentes y medidores de potencia

B.

del radar

C.

de los espejos

D.

de las lentes

 

 

____            14. Los OTDR se utilizan en cables de planta externa para __________.

A.

verificar la pérdida del empalme

B.

medir la longitud

C.

encontrar fallos

D.

todas las opciones anteriores

 

 

____            15. En las aplicaciones de los establecimientos, los OTDR están limitados en cuanto a su utilidad por su __________.

A.

potencia de salida

B.

capacidad de distancia

C.

resolución de distancia

D.

software

 

 

 

 

Otros proyectos y lecturas

La realización de pruebas es uno de los temas más amplios en fibras ópticas. La guía de referencia en Línea de la FOA tiene muchas páginas de información sobre la realización de pruebas. Recomendamos que lea todas ellas, pero primero las que mencionamos a continuación:

Cinco formas diferentes de probar los cables de fibra óptica de acuerdo con los estándares internacionales (five different ways to test fiber optic cables zccording to international standards)

Las diferencias en OTDR y mediciones de la pérdida por inserción (differences in OTDR and insertion loss measurements)

Todas las páginas del título "Pruebas y solución de problemas de los sistemas de fibra óptica" (“Testing & Troubleshooting Fiber Optic Systems”)

 

Ejercicios de laboratorio

Mida la potencia óptica con un medidor de potencia de fibra óptica. Cambie la longitud de onda de la calibración a otra longitud de onda para ver la diferencia en la calibración.

Utilice una fuente de luz y medidor de potencia para medir la pérdida de un cable de fibra óptica. Realice la prueba utilizando cada uno de los métodos para establecer una referencia 0 dB y vea cómo cambia la pérdida. Determine los efectos de los rollos de mandril en el cable de lanzamiento probando una red de cables con una fuente de luz y un medidor de potencia mediante la utilización de un cable de lanzamiento de referencia y luego utilizando rollos de mandril diferentes.

Utilice un OTDR para aprender cómo configurar el instrumento y analizar los trazados. Mida la atenuación de la fibra, la pérdida de un empalme o conector y la reflectancia. Vea cómo cambia la medición cuando mide la pérdida con los métodos de dos puntos y LSA. Pruebe la misma red de cables con una fuente de luz y medidor de potencia y con un OTDR utilizando únicamente un cable de lanzamiento y luego los cables de lanzamiento y de recepción, ņen qué difiere la pérdida medida con los métodos?

 

 

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La Asociación de fibra óptica

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