Curso Fibra Optica Telnet 1 0

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Curso Fibra Optica Telnet 1 0

  1. 1. Curso de Fibra Óptica Capítulo 1 – Conceptos Básicos Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  2. 2. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  3. 3. 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 3 © 2008 TELNET-RI
  4. 4. CONCEPTOS TEÓRICOS (II) Señal óptica Transmisor Receptor electro-óptico electro-óptico Diodo LED o Cable de FO Fotodiodo LASER Conectores de FO Diseñamos primero, fabricamos después 4 © 2008 TELNET-RI
  5. 5. FRECUENCIAS Y LONGITUDES DE ONDA c = λ·f c = λ/T Altas Frecuencias Microondas Infrarojos Visible Ultravioleta Rayos X 100 Km 10 Km 1 Km 100 m 10 m 1m 1 dm 1 cm 1 mm 100 µm 10 µm 1 µm 100 nm 10 nm 1 nm 100 pm 10 pm λ F 10 k 100 k 1M 10 M 100 M 1G 10 G 100 G 1T 10 T 100 T ... 1.5 µm 1.4 1.3 1.2 1.1 1 900 nm 800 700 600 500 Diseñamos primero, Ventanas de la FO fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI
  6. 6. 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 n depende de la λ en el medio ⇒ Existen variaciones en la velocidad de propagación de la onda de primeroa Diseñamos luz , 6 través de un mismo medioTELNET-RI © 2008 de propagación. fabricamos después
  7. 7. 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 ng > nm (1,4466 frente a 1,4616 a 1300nm) fabricamos ,después Diseñamos primero 7 © 2008 TELNET-RI
  8. 8. LONGITUDES DE ONDA: LASER-LED Longitudes de onda Comparacion Laser-LED LED Diodo láser LED Diodo laser 850 nm 1300nm Más barato Más caro 1300 nm 1550 nm Multimodo Monomodo Ancho espectral LED Diodo láser 40-80 nm 1-2 nm Diseñamos primero, fabricamos después 8 © 2008 TELNET-RI
  9. 9. 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 9 © 2008 TELNET-RI
  10. 10. REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN (II) 1 1 2 θ1 n1 n2 < n1 1) Rayo incidente 2) Rayo reflejado θ2 3 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) Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  11. 11. 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 – Coeficiente de atenuación Dispersión total / ancho de banda Diseñamos primero, fabricamos después – 11 © 2008 TELNET-RI
  12. 12. 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. La trayectoria descrita por la onda de luz en su propagación depende de la distribución de los índices de refracción a lo largo de las seccionesDiseñamos primero, del núcleo y revestimiento (Perfil de f.o.) fabricamos después 12 © 2008 TELNET-RI
  13. 13. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 13 © 2008 TELNET-RI
  14. 14. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  15. 15. TIPOS DE FIBRAS: MULTIMODO (I) Multimodo: salto de índice – Ancho de banda: 100MHz x Km – Poco utilizadas Diseñamos primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI
  16. 16. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 16 © 2008 TELNET-RI
  17. 17. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 17 © 2008 TELNET-RI
  18. 18. ATENUACIÓN (I) Tipo FO 850 nm 1300 nm 1550 nm MM salto índice 5 -12 dB/km MM Indice gradual 3 - 5 dB/km 0.5-0.7 dB/km Monomodo 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: – A(λ)=10log (P1(λ)/P2(λ)) (dB) Diseñamos primero, fabricamos después 18 © 2008 TELNET-RI
  19. 19. 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 19 © 2008 TELNET-RI
  20. 20. ATENUACIÓN (III) MACROCURVATURAS SCATTERING ABSORCIÓN MICROCURVATURAS Diseñamos primero, fabricamos después 20 © 2008 TELNET-RI
  21. 21. ATENUACIÓN (IV) GRÁFICA DE ATENUACIÓN ESPECTRAL MACROCURVATURAS SCATTERING ABSORCIÓN MICROCURVATURAS Diseñamos primero, fabricamos después 21 © 2008 TELNET-RI
  22. 22. 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 22 © 2008 TELNET-RI
  23. 23. 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) Diseñamos primero, fabricamos después 23 © 2008 TELNET-RI
  24. 24. 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 24 © 2008 TELNET-RI
  25. 25. 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 25 © 2008 TELNET-RI
  26. 26. 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 26 © 2008 TELNET-RI
  27. 27. 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 27 © 2008 TELNET-RI
  28. 28. VENTAJAS DE LA F.O. (II) Diseñamos primero, fabricamos después 28 © 2008 TELNET-RI
  29. 29. DESVENTAJAS DE LA F.O. Tecnología compleja: fabricación, instalación, medidas Coste de los equipos terminales Diseñamos primero, fabricamos después 29 © 2008 TELNET-RI
  30. 30. FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (I) VENTAJAS DE DWDM Diseñamos primero, fabricamos después 30 © 2008 TELNET-RI
  31. 31. FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (II) Comparación de los tipos de F.O. (I): Diseñamos primero, fabricamos después 31 © 2008 TELNET-RI
  32. 32. FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES (III) Comparación de los tipos de F.O. (II) – FIBRAS ÓPTICAS CONVENCIONALES • SMF (G.652B) • DSF (G.653) – FIBRAS ÓPTICAS ESPECIALES • 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 Diseñamos primero, fabricamos después 32 © 2008 TELNET-RI
  33. 33. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 33 © 2008 TELNET-RI
  34. 34. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 34 después 34 © 2008 TELNET-RI
  35. 35. Curso de Fibra Óptica Capítulo 2 – Cables de fibra óptica Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  36. 36. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  37. 37. 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 3 © 2008 TELNET-RI
  38. 38. 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 4 © 2008 TELNET-RI
  39. 39. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI
  40. 40. 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 Tamaño de la preforma 1m x 1cm de diámetro Diseñamos primero,después fabricamos 6 © 2008 TELNET-RI
  41. 41. MCVD Diseñamos primero, fabricamos después 7 © 2008 TELNET-RI
  42. 42. 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 ,después fabricamos 8 © 2008 TELNET-RI
  43. 43. VAD Diseñamos primero, fabricamos después 9 © 2008 TELNET-RI
  44. 44. 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 © 2008 TELNET-RI
  45. 45. OVD Diseñamos primero, fabricamos después 11 © 2008 TELNET-RI
  46. 46. 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 12 © 2008 TELNET-RI
  47. 47. ESTIRADO DE LA FIBRA ÓPTICA Diseñamos primero, fabricamos después 13 © 2008 TELNET-RI
  48. 48. MONOMODO Y MULTIMODO Recubrimiento Revestimiento Núcleo MONOMODO MULTIMODO Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  49. 49. CARACTERÍSTICAS DE LAS F.O. Monomodo Multimodo 50/125 Multimodo 10/125 62,5/125 . Diámetro del núcleo 9,2 ± 0,4 50 ± 0,3 62,5 ± 0,3 Diámetro del 125 +/-1 125 +/-2 125 +/-2 revestimiento Diámetro del 245 ± 10 245 ± 10 245 ± 10 recubrimiento Error concentricidad 1 um 1,5 um 1,5 um núcleo-revest. Error circularidad <= 6% <= 6% <= 6% núcleo Error circularidad <= 2% <= 2% <= 2% revestimiento Atenuación (dB/Km) 1310 nm <= 0,40 850 nm <= 3 850 nm <= 3,2 1550 nm <= 0,30 1310 nm <= 1 Diseñamos nm <= 1 1310 primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI
  50. 50. 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 • Tracciones • Estiramientos • Compresiones • Aplastamientos • Curvaturas Diseñamos primero, fabricamos después 16 © 2008 TELNET-RI
  51. 51. ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los elementos estructurales que conforman un cable de fibra óptica son: – Fibras ópticas – Protecciones secundarias – Sustancias anti-agua – Cubiertas de protección – Elemento central – Elementos de tracción – Cordones y ataduras – Acero copolímero Diseñamos primero, fabricamos después 17 © 2008 TELNET-RI
  52. 52. 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 18 © 2008 TELNET-RI
  53. 53. 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 19 © 2008 TELNET-RI
  54. 54. 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 20 © 2008 TELNET-RI
  55. 55. 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 21 © 2008 TELNET-RI
  56. 56. 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 22 © 2008 TELNET-RI
  57. 57. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 23 © 2008 TELNET-RI
  58. 58. 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) 83 % y resina epoxy. Diseñamos primero, fabricamos después 24 © 2008 TELNET-RI
  59. 59. 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 25 © 2008 TELNET-RI
  60. 60. 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 26 © 2008 TELNET-RI
  61. 61. 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 27 © 2008 TELNET-RI
  62. 62. “ESTÁNDAR” EN ESPAÑA Colores de la protección primaria de la F.O.: – Fibra nº 1 – Verde – Fibra nº 2 – Rojo – Fibra nº 3 – Azul – Fibra nº 4 – Amarillo – Fibra nº 5 – Gris – Fibra nº 6 – Violeta – Fibra nº 7 – Marrón – Fibra nº 8 – Naranja – Fibra nº 9 – Blanco – Fibra nº 10 – Negro – Fibra nº 11 – Rosa – Fibra nº 12 – Turquesa Diseñamos primero, fabricamos después 28 © 2008 TELNET-RI
  63. 63. “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 29 © 2008 TELNET-RI
  64. 64. 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 30 © 2008 TELNET-RI
  65. 65. ENSAYOS DE LABORATORIO Los ensayos mas comunes son: – 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 Diseñamos primero, fabricamos después 31 © 2008 TELNET-RI
  66. 66. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 32 después 32 © 2008 TELNET-RI
  67. 67. Curso de Fibra Óptica Capítulo 3 – Cableado Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  68. 68. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  69. 69. 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 3 © 2008 TELNET-RI
  70. 70. 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 4 © 2008 TELNET-RI
  71. 71. 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 5 © 2008 TELNET-RI
  72. 72. 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 6 © 2008 TELNET-RI
  73. 73. 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 7 © 2008 TELNET-RI
  74. 74. 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 8 © 2008 TELNET-RI
  75. 75. 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 9 © 2008 TELNET-RI
  76. 76. CONTENEDORES DE FIBRA ÓPTICA Murales – Roseta de terminación y empalme – Armario de distribución Para rack 19/21” – Repartidores ópticos Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  77. 77. ROSETA DE TERMINACIÓN Y EMPALME Casa de cliente. Poca densidad Capacidad de hasta 8 puertos Posibilidad de todo tipo de conectores Diseñamos primero, fabricamos después 11 © 2008 TELNET-RI
  78. 78. ARMARIOS DE DISTRIBUCIÓN MURAL Casa de cliente. Densidad media. Capacidad de 24/48 puertos Posibilidad de todo tipo de conectores Diseñamos primero, fabricamos después 12 © 2008 TELNET-RI
  79. 79. 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 13 © 2008 TELNET-RI
  80. 80. REPARTIDORES ÓPTICOS (II) Armario rack 19” Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  81. 81. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 15 después 15 © 2008 TELNET-RI
  82. 82. Curso de Fibra Óptica Capítulo 4 – Empalme de la fibra óptica Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  83. 83. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  84. 84. TIPOS DE EMPALME Empalme mecánico – No necesita equipos caros – Sencillo, reutilizable – Inestable – Altas perdidas Empalme fusión – Necesitamos máquina de empalme – Permanente – Estable – Bajas perdidas Diseñamos primero, fabricamos después 3 © 2008 TELNET-RI
  85. 85. 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 © 2008 TELNET-RI
  86. 86. 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 © 2008 TELNET-RI
  87. 87. PÉRDIDAS EN EMPALMES Problemas de presentación de las fibras – Limpieza – Rugosidades – Corte en ángulo Diseñamos primero, fabricamos después 6 © 2008 TELNET-RI
  88. 88. HERRAMIENTAS Diseñamos primero, fabricamos después 7 © 2008 TELNET-RI
  89. 89. EMPALME MECÁNICO Electrodes Presión x y z Pigtail Diseñamos primero, fabricamos después 8 © 2008 TELNET-RI
  90. 90. EMPALME POR FUSIÓN Electrodos ARCO x y z Fibra 1 Fibra 2 Posicionamiento y alineación de las fibras Diseñamos primero, fabricamos después 9 © 2008 TELNET-RI
  91. 91. HERRAMIENTAS Tijeras Peladoras cubiertas externa Peladora recubrimiento y protección primaria Alcohol iso-propílico Disolventes Toallitas Cortadora de fibra Termorretractiles Diseñamos primero, Máquina de empalmar fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  92. 92. 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 11 © 2008 TELNET-RI
  93. 93. 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 12 © 2008 TELNET-RI
  94. 94. 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 13 © 2008 TELNET-RI
  95. 95. EMPALME POR FUSIÓN LID Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  96. 96. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI
  97. 97. 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% Diseñamos primero, fabricamos después 16 © 2008 TELNET-RI
  98. 98. 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% Diseñamos primero, fabricamos después 17 © 2008 TELNET-RI
  99. 99. SECUENCIA DE EMPALME NORMAL Diseñamos primero, fabricamos después 18 © 2008 TELNET-RI
  100. 100. 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 19 © 2008 TELNET-RI
  101. 101. EXCESO DE MATERIAL CAUSAS – Valor excesivo de aporte de material Diseñamos primero, fabricamos después 20 © 2008 TELNET-RI
  102. 102. 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 21 © 2008 TELNET-RI
  103. 103. EMPALME INCOMPLETO CAUSAS – Valor insuficiente de la corriente de fusión – Valor insuficiente del tiempo de retardo Diseñamos primero, fabricamos después 22 © 2008 TELNET-RI
  104. 104. 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 © 2008 TELNET-RI
  105. 105. SECUENCIA DE EMPALME ATENUADO Diseñamos primero, fabricamos después 24 © 2008 TELNET-RI
  106. 106. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 25 después 25 © 2008 TELNET-RI
  107. 107. Curso de Fibra Óptica Capítulo 5 – Componentes ópticos pasivos Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  108. 108. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  109. 109. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 3 © 2008 TELNET-RI
  110. 110. 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 4 © 2008 TELNET-RI
  111. 111. ADAPTADORES O DOBLES HEMBRAS (II) FC • Vida útil > 1000 conexiones LC • 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 ST • Vida útil > 500 conexiones • Vida útil > 1000 conexiones • Tamaño reducido (SFF) • Formato de rosca con figura en D. • Versión dúplex. • Vida útil>500 conexiones SMA E2000 • Versiones para conectores E2000/PC (azul) y • Vida útil > 1000 conexiones E2000/APC (verde) • Formato mecánico de fijación a rosca • Versiones con fijación mediante clip o tornillos M2 Diseñamos primero, • Sin casquillo interior fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI
  112. 112. 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. Diseñamos primero, fabricamos después 6 © 2008 TELNET-RI
  113. 113. 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 – En línea – Macho/hembra – Altas PR (40/60dB) – Baja tolerancia (<1dB) Diseñamos primero, fabricamos después 7 © 2008 TELNET-RI
  114. 114. 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: – Micro-óptica (lentes) – Pulido – Fusión – Planar Diseñamos primero, fabricamos después 8 © 2008 TELNET-RI
  115. 115. ACOPLADORES DIVISORES O SPLITTERS (II) Características – 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 9 © 2008 TELNET-RI
  116. 116. ACOPLADORES DIVISORES O SPLITTERS (III) Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  117. 117. ACOPLADORES DIVISORES DE FUSIÓN Fusión de 2 ó mas fibras Hasta 2x6 Para conseguir mayores números de puertos: colocación en cascada. 1x2 es un acoplador 2x2 con 1 entrada suprimida ,después Diseñamos primero fabricamos 11 © 2008 TELNET-RI
  118. 118. 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 12 © 2008 TELNET-RI
  119. 119. ACOPLADORES DIVISORES Diseñamos primero, fabricamos después 13 © 2008 TELNET-RI
  120. 120. 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 – CWDM (coarse) 8 λ – DWDM (dense) 16, 24, 48 λ … Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  121. 121. 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 15 © 2008 TELNET-RI
  122. 122. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 16 después 16 © 2008 TELNET-RI
  123. 123. Curso de Fibra Óptica Capítulo 6 – Conectores Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  124. 124. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  125. 125. TERMINACIÓN DE LA FIBRA Mediante empalmes – Mecánicos • Permanentes • Reutilizables – Fusión Mediante conectorizaciones – Montaje en campo – Montaje en laboratorio Diseñamos primero, fabricamos después 3 © 2008 TELNET-RI
  126. 126. 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 4 © 2008 TELNET-RI
  127. 127. PERDIDAS DE INSERCIÓN Y RETORNO Pérdida de Inserción: PI, IL Pérdida de Retorno: PR, BR, RL Diseñamos primero, fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI
  128. 128. 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 6 © 2008 TELNET-RI
  129. 129. 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 7 © 2008 TELNET-RI
  130. 130. 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 8 © 2008 TELNET-RI
  131. 131. 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 9 © 2008 TELNET-RI
  132. 132. 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. – PC > 30 dB – SPC > 40 dB – UPC > 50 dB Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  133. 133. 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 11 © 2008 TELNET-RI
  134. 134. CONECTORES Características del buen conector – Bajo coste – Calidad – Materiales, plástico, metal – Estándar – Fabricación – Facilidad de uso, limpieza – Pequeño tamaño – Fiabilidad – Repetibilidad – Buenas P.I. Y P.R. – Retención – Durabilidad Diseñamos primero, fabricamos después 12 © 2008 TELNET-RI
  135. 135. 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 13 © 2008 TELNET-RI
  136. 136. 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 – Conector lento (rosca) – Carece de muelle Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  137. 137. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI
  138. 138. 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 – Espacio Diseñamos primero, fabricamos después 16 © 2008 TELNET-RI
  139. 139. 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 17 © 2008 TELNET-RI
  140. 140. 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 – Espacio – Caro Diseñamos primero, fabricamos después 18 © 2008 TELNET-RI
  141. 141. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 19 © 2008 TELNET-RI
  142. 142. 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 – Plástico – Retención Diseñamos primero, fabricamos después 20 © 2008 TELNET-RI
  143. 143. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 21 © 2008 TELNET-RI
  144. 144. 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 Caro Diseño propietario Diseñamos primero, fabricamos después 22 © 2008 TELNET-RI
  145. 145. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 23 © 2008 TELNET-RI
  146. 146. 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 – Cable 1,6 mm – Actualmente coste Diseñamos primero, fabricamos después 24 © 2008 TELNET-RI
  147. 147. 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 25 © 2008 TELNET-RI
  148. 148. 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 – Cable 1,6 mm – Actualmente coste Diseñamos primero, fabricamos después 26 © 2008 TELNET-RI
  149. 149. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 27 © 2008 TELNET-RI
  150. 150. 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 – Robustez – Durabilidad Diseñamos primero, fabricamos después 28 © 2008 TELNET-RI
  151. 151. 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 29 © 2008 TELNET-RI
  152. 152. OTROS CONECTORES Biconico DIN D4 MPO Crimplok FDDI EC Diseñamos primero, fabricamos después 30 © 2008 TELNET-RI
  153. 153. HERRAMIENTAS Tijeras Peladoras Diamante Epoxy Crimpadora Medidor Microscopio Horno Máquina de pulido Lijas Diseñamos primero, fabricamos después 31 © 2008 TELNET-RI
  154. 154. 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 32 © 2008 TELNET-RI
  155. 155. MÁQUINA DE PULIDO Diseñamos primero, fabricamos después 33 © 2008 TELNET-RI
  156. 156. INSPECCIÓN VISUAL 200x Diseñamos primero, fabricamos después 34 © 2008 TELNET-RI
  157. 157. MEDICIONES PERDIDAS DE INSERCIÓN EMISOR RECEPTOR PERDIDAS INSERCIÓN. ES LA RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA DE SALIDA Y LA DE ENTRADA EXPRESADA EN dB Diseñamos primero, fabricamos después 35 © 2008 TELNET-RI
  158. 158. 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! Diseñamos primero, fabricamos después 36 © 2008 TELNET-RI
  159. 159. Gracias por su Atención www.telnet-ri.es Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Versión 0.0 ~ Mes Año Diseñamos primero, fabricamos 37 después 37 © 2008 TELNET-RI
  160. 160. Curso de Fibra Óptica Capítulo 7 – Reflectrometría Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI
  161. 161. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI
  162. 162. 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: – α(λ)= A(λ)/L (dB/Km) Diseñamos primero, fabricamos después 3 © 2008 TELNET-RI
  163. 163. 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, fabricamos después 4 © 2008 TELNET-RI
  164. 164. ATENUACIÓN (III) MACROCURVATURAS SCATTERING ABSORCIÓN MICROCURVATURAS Diseñamos primero, fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI
  165. 165. 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 6 © 2008 TELNET-RI
  166. 166. EMISORES Y RECEPTORES ÓPTICOS Su aparición (70´s) impulso las comunicaciones ópticas definitivamente FOTOEMISORES – LED – LASER FOTODETECTORES – PIN Diseñamos primero, fabricamos después 7 © 2008 TELNET-RI
  167. 167. EMISORES OPTICOS (I) LED – Diodo Semiconductor – Baja potencia (-20dBm) – Ancho espectral elevado (100nm): dispersión – Aplicación típica: LAN Diseñamos primero, fabricamos después 8 © 2008 TELNET-RI
  168. 168. EMISORES ÓPTICOS (II) LASER – Diodo Semiconductor sobre-excitado Diseñamos primero, fabricamos después 9 © 2008 TELNET-RI
  169. 169. 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 fase- – Avalancha de fotones monocromáticos y de alta potencia – Anchura espectral 4nm – Alta potencia (0 dBm) – Aplicación: telecomunicaciones Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI
  170. 170. 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 Diseñamos primero, fabricamos después 11 © 2008 TELNET-RI
  171. 171. ENLACE DE F.O. (I) Señal óptica Transmisor Receptor electro-óptico electro-óptico Diodo LED o Cable de FO Fotodiodo LASER Conectores de FO Diseñamos primero, fabricamos después 12 © 2008 TELNET-RI
  172. 172. 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) Diseñamos primero, fabricamos después 13 © 2008 TELNET-RI
  173. 173. ¿PARA QUE SIRVE UN OTDR? OTDR: Optical Time Domain Reflectometer OTDR: Optical Time Domain 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 fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI
  174. 174. DIAGRAMA DE BLOQUES OTDR MICROPOCESADOR LCD DISPLAY EMISOR FIBRA SPLITTER RECEPTOR Diseñamos primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI
  175. 175. 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 16 © 2008 TELNET-RI
  176. 176. ¿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 Diseñamos primero, fabricamos después 17 © 2008 TELNET-RI

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