¿Cómo evaluar un empalme de fusión?

¿Cómo evaluar un empalme de fusión?

Por Alberto Pineda

Sin duda, el OTDR es la herramienta más poderosa y más usada para evaluar rápidamente el comportamiento de la atenuación a lo largo de una fibra óptica, así como la evaluación de puntos particulares como dobleces, empalmes y conectores. Es el instrumento ideal para  certificar la instalación de cables de fibra óptica.

En términos muy simples, un OTDR consiste de un reloj, un láser y un detector óptico. El láser envía un pulso de luz a través de la fibra y el detector captura y mide la señal de retorno (luz que regresa de la fibra) en función del tiempo (medido por el reloj).

Con esta información, el OTDR grafica una traza de la atenuación de la fibra en función de la distancia.

¿Evaluación unidireccional de empalmes de fusión?

Un error muy común dentro de la industria, es creer que una simple medición unidireccional (es decir, una medición desde un solo extremo de la fibra) puede medir correctamente y con precisión la pérdida de un empalme de fusión.

Cuando se mide un empalme de fusión de forma unidireccional, se está asumiendo que las características ópticas de las dos fibras empalmadas son idénticas, lo cual generalmente no ocurre, aún cuando los dos cables sean de la misma marca. Para entender esto, es necesario definir qué es el Diámetro de Campo Modal (MDF).

El Diámetro de Campo Modal (MDF), es el área transversal de la fibra que se llena de luz, es decir, es el tamaño del punto de luz que viaja por la fibra. El MDF es muy cercano al tamaño del núcleo de la fibra, pero no necesariamente igual, pues parte de la luz viaja también por el revestimiento.

Por ejemplo, en una fibra monomodo G.652.D con un núcleo de 9 µm, el MDF puede variar alrededor 10.5 ± 0.4 µm a 1550 nm. Figura 1.

 

 Figura 1.

Partiendo de este hecho, encontrarnos que podemos fusionar dos fibras monomodo y encontrarnos que en una de ellas el MDF es más grande que en la otra. Figura 2.

 

Figura 2.

En este caso, al medir la atenuación del enlace mediante un OTDR, encontraremos que la señal de retorno de la fibra con el MDF mayor, será más grande que la señal de  retorno de la fibra con el MDF menor. Así, al pasar la luz a través de un empalme de fusión (yendo del MDF mayor al MDF menor) tendremos una caída en la señal de retorno adicional a la caída que provoca la pérdida en la fusión. Esto provoca que el OTDR, mida una pérdida mucho mayor de la que es en realidad, esto se conoce como “pérdida aparente exagerada”, esta pérdida aparente exagerada, puede llegar a valores tan altos como 0.6 dB hasta 1 dB. Figura 3.

 

Figura 3.

En el sentido opuesto, cuando la luz viaja del MDF menor al MDF mayor, habrá un incremento en la señal de retorno y el OTDR medirá incluso una “ganancia”, en lugar de la pérdida real, a esto se le conoce como “ganancia aparente”. Figura 4.

 

Figura 4.

Evaluación bidireccional.

Entonces, ¿cómo podemos medir correctamente la atenuación de un empalme de fusión mediante un OTDR?

La norma Internacional IEC 60793-1-40 y el procedimiento de prueba TIA-FOTP-61, indican que la evaluación de un empalme de fusión mediante un OTDR debe hacerse en forma “bidireccional” (desde ambos extremos del enlace), pues el valor real de la pérdida del empalme, es el promedio de las pérdidas medidas en ambos sentidos.

La figura 5, muestra los resultados de la evaluación unidireccional (puntos rojos y azules) y la evaluación bidireccional promedio (puntos negros) de varios empalmes con diferencias en los campos modales.  Podemos observar que en la evaluación unidireccional las “pérdidas y ganancias aparentes” incrementan al aumentar la diferencia en el MDF, sin embargo, en la evaluación “bidireccional promedio”, la pérdida se mantiene siempre menor a 0.05 dB para todos los casos.

 

Figura 5.

Conclusión

La evaluación unidireccional de empalmes de fusión de fibra óptica mediante un OTDR, puede llevar a mediciones incorrectas conocidas como “pérdidas aparentes exageradas” y “ganancias aparentes”, que pueden alcanzar valores tan altos como 1 dB.

Una forma de compensar estos efectos, es la simple medición bidireccional de la fibra (desde los dos extremos) y promediar los valores medidos para obtener la pérdida del empalme.

Es importante también en todo momento contar con un equipo de medición (OTDR) adecuadamente calibrado para garantizar la confiabilidad de las mediciones.

 

Dr. Juan Carlos Bermudez

Laboratorio de Fibra Óptica en Equipos de Medición y Fusiónen México.

Fiberlab ®

¿Qué podemos hacer si no es factible hacer una medición bidireccional?

En la siguiente nota técnica presentaremos una aproximación estadística que nos permite estimar la pérdida de un empalme de forma unidireccional.


Escrito por:
Dr. Juan Carlos
Bermúdez Gutierrez
Doctor en ciencias (óptica) por el Centro de Investigaciones en Óptica, a.c. del CONACYT Gerente General del Laboratorio de Fibra Óptica.
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