FIBRAS ÓPTICAS FABRICACIÓN, CABLES Y EMPALMES. Cátedra de OPTOELECTRÓNICA Universidad Nacional de Tucumán

Transcripción

1 FIBRAS ÓPTICAS FABRICACIÓN, CABLES Y EMPALMES Cátedra de OPTOELECTRÓNICA Universidad Nacional de Tucumán

2 FABRICACION DE FIBRAS OPTICAS PARA USO EN COMUNICACIONES SON DE CUARZO SiO 2 (dióxido de silicio) SE FABRICAN POR SEPARACION DEL SiO 2 DE LA FASE GASEOSA: SiCl 4 + O 1700o C 2 SiO 2 + 2Cl 2 SE FABRICA UNA VARILLA CON NUCLEO Y RECUBRIMIENTO, CON LOS INDICES DE REFRACCION DE LA FO, ESCALONADO O GRADUAL: LA PREFORMA

3 LA PREFORMA ES UNA AMPLIACION A ESCALA DE LA FO CON SUS CORRESPONDIENTES INDICES DE REFRACCION CALENTANDO UN EXTREMO SE ESTIRA LA PREFORMA PARA OBTENER LA FO EL INDICE DE REFRACCION n ES CONTROLADO POR EL DOPADO QUE SE REALIZA DURANTE EL PROCESO DE FABRICACION.

4 ÍNDICE DE REFRACCIÓN VS. DIÁMETRO DE LA FO IND. ESCALONADO FO MULTIMODAL IND. GRADUAL FO MULTIMODAL n1 n2 n1 n2 IND. ESCALONADO FO MONOMODAL

5 FABRICACIÓN DE LA PREFORMA POR DEPOSICIÓN DE VIDRIO A PARTIR DE LA FASE GASEOSA Sólo con los diferentes procesos de deposición a partir de la fase gaseosa (vapor deposition) se logró fabricar conductores de FO con atenuaciones extremadamente reducidas. La deposición se puede efectuar de diferentes formas: Sobre la superficie externa de una varilla de substrato en rotación: Método OVD (Outside Vapor Deposition). Sobre la superficie frontal de una varilla de cuarzo: Método VAD (Axial Vapor Deposition). Sobre la superficie interior de un tubo de vidrio en rotación: Método IVD (Inside Vapor Deposition). La energía para la deposición del vidrio se puede suministrar de dos maneras: a) Desde afuera por medio de un quemador de gas detonante: Método MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition). b) Desde adentro con una llama de plasma: Método PCVD (Plasma Activated Chemicahl Vapor Deposition)

6 outside vapor deposition O 2 SiCl 4 METODO OVD PIEZA POROSA EN BRUTO GeCl 4 QUEMADOR O 2 + H 2

7 METODO VAD Vapor axial deposition O 2 SiCl 4 PIEZA POROSA EN BRUTO O 2 O 2 + H 2 GeCl 4

8 METODO MCVD MODIFIED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION O 2 SiCl 4 O 2 GeCl 4 TUBO ESTIRADO QUEMADOR

9 METODO PCVD Plasma activated chemical vapor deposition O 2 SiCl 4 TUBO HORNO RF O 2 GeCl 4 BOMBA VACIO HORNO RF BBr 3

10 ESTIRADO DE LA FIBRA DISPOSITIVO DE AVANCE PREFORMA CIRCUITO DE REALIMENTACION HORNO CONTROL DE DIAMETRO CAPA PROTECTORA RODILLOS TREFILADORES BOBINA DE ENROLLADO

11 FIBRAS OPTICAS ESTRUCTURA TIPICA PARA UNA FIBRA MULTIMODO DE INDICE ESCALONADO Núcleo n1 =1.48 Revestimiento n2 =1.45 Diámetro del núcleo: de 50 a 400um Revestimiento primario Diámetro del revestimiento: de 125 a 500um

12 Una vez obtenida la FO con su correspondiente protección primaria, se le provee una segunda protección, cuya finalidad es conferirle a la FO resistencia mecánica. Esta protección puede ser de dos tipos. 1. Protección secundaria tipo suelta: Conductor Hueco. Conductor Hueco por grupos. Conductor compacto. Conductor ranurado. Conductor de cintas. 2. Protección secundaria tipo adherente: Conductor macizo.

13 CONDUCTORES HUECOS TUBITO PLASTICO, DE PLOLIESTER O POLIAMIDA ROZAMIENTO INTERNO BAJO RESISTENTE A LAS DEFORMACIONES MUY FLEXIBLE ACTUA COMO ACUMULADOR DE LONGITUD 0.4% PARA A EVITAR LA ENTRADA A DE AGUA A SE SUELE RELLENAR CON UNA SUSTANCIA QUIMICAMENTE NEUTRA PARA QUE NO ATAQUE LA FO NI EL REVESTIMIENTO Y QUE EN EL RANGO DE -30C A 70C NO SE CONGELA ES UNA SUSTANCIA TIXOTROPICA

14 CONDUCTORES HUECOS POR GRUPOS CADA TUBITO LLEVA DE DOS A DOCE FO DIAMETRO EXTERIOR HASTA 3MM ALTERNATIVA: CONDUCTOR EN MAXIGRUPOS DIAMETRO EXTERIOR HASTA 6MM PUEDEN ALOJAR HASTA DOCE FO TRENZADAS RESERVA DE LONGITUD DE 6 A 8 POR MIL

15 CONDUCTOR RANURADO FIBRAS ÓPTICAS

16 TÉCNICA DE CINTAS Una cinta de FO está formada por hasta 12 FO paralelas, equidistantes entre sí, pegadas en forma plana entre dos hojas de poliester. Se pueden apilar hasta 12 cintas formando un conjunto de sección cuadrada.

17 CONDUCTORES MACIZOS Y COMPACTOS CONDUCTOR MACIZO: LA FO ES RECUBIERTA POR UN MATERIAL PLASTICO SIN ESPACIOS SUELTOS DIAMETRO 0.9MM < QUE COND. HUECO CONDUCTOR COMPACTO SON UNA COMBINACION ENTRE EL COND. HUECO Y EL COND. MACIZO. EL ESPACIO LIBRE ES PEQUEÑO LA FO FLOTA EN UN ESPACIO DE 50uM A 100uM DIAMETRO 0.9MM < QUE COND. HUECO

18 CABLES DE FIBRAS OPTICAS SIRVEN PARA PROTEGER DE LAS INFLUENCIAS EXTERNAS. EVITAN LA TRACCION, FLEXION, TORSION, APLASTAMIENTOS Y TAMBIEN LA ACCION DE LOS AGENTES CLIMATICOS Y QUIMICOS EXTERNOS LOS ELEMENTOS QUE LO CONSTITUYEN: ELEMENTOS DE TRACCION: CABLES DE ACERO, HILOS SINTETICOS KEVLAR LAS FIBRAS OPTICAS CON SU PROTECCION SECUNDARIA EN ESTRUCTURA SUELTA O FIJA MATERIAL TAPONANTE QUE RELLENA LOS INTERTICIOS Y QUE IMPIDE LA PENETRACION DE HUMEDAD CON MATERIAL TIXOTROPICO FAJADO CINTAS DE MYLAR QUE ENVUELVEN AJUSTANDO EL CONJUNTO. VAINA EXTERNA: ES UNA BARRERA CONTRA LA HUMEDAD Y LOS AGENTES QUIMICOS. PUEDN SER DE POLIETILENO (PE) DE POLICLORURO DE VINILO(PVC), PLASTICOS FLUORADOS (FEP)

19 CABLES DE FIBRA ÓPTICA VAINA EXTERNA: Su función es la de brindar a todo el conjunto una protección mecánica adicional i actuando como una barrera contra los agentes externos (especialmente la humedad) Pueden ser de: PE polietileno, PVC Policloruro de vinilo FEP plásticos fluorados

20 CONFIGURACIÓN DE LOS CABLES DE FIBRAS ÓPTICAS Para aumentar la estabilidad mecánica de los cables de FO con conductores huecos o por grupos, se trenzan estos en trono a un elemento central que actúa como núcleo del cable, y que puede servir tanto de soporte, como para compensar el esfuerzo de tracción En la técnica de los cables de FO se utiliza principalmente el trenzado por capas los elementos trenzados se hallan dispuestas en una o más capas concéntricas en torno de un elemento central. Se pueden incluir en el trenzado elementos ciegos (sin FO), así como conductores de cobre.

21 CABLES DE FIBRA ÓPTICA La estructura básica para el armado de los cables de F.O. puede ser: Por Capas Por Grupos Ranurados De cintas

22 CABLES DE FIBRA ÓPTICA DE 1 CAPA Vaina exterior Capa de Hilos de aramida Material de relleno Elemento de Tracción Tubito con F.O.

23 CABLES DE FIBRA ÓPTICA DE 2 CAPAS

24 CABLE DE FO POR GRUPOS

25 CABLE DE FO DE CINTAS

26 NUMERACIÓN DE CABLES DE FO - CÓDIGO DE COLORES ESTÁNDARES Fibra Tb Tubo

27 SIMBOLOGIA DE LAS FIBRAS OPTICAS SEGÚN NORMA DIN VDE ) W-G 50/125 1 F 800 Rojo W conductor hueco o relleno G perfil gradual 50/125 diámetro núcleo / diámetro recubrimiento [um] 1 coeficiente i de atenuación F longitud de onda de operación 1300nm 800 ancho de banda por Km en Mhz 800Mhz/km Rojo color de identificación

28 CABLES DE COBRE VS. F.O. Según el método de transmisión de datos, un par F.O. pueden transmitir la misma cantidad de información que 2200 pares telefónicos. Con F.O. puedo ampliar considerablemente la capacidad de transmisión, sin necesidad de tender nuevos ductos. Existen bobinas de F.O. de hasta 12Km, siendo las más comunes las de 4Km, lo cual implica menor cantidad de empalmes. Atenuaciones típicas: Coaxil: 40 a 80dB/Km, a 1GHz, a 20 oc Fibra: 0.20 db/km, a 1550 nm

29 UNIONES ENTRE FO Las uniones entre fibras ópticas pueden ser: 1. Permanentes Empalmes. 2. Desmontables Conectores.

30 HERRAMIENTASEMPLEADAS EMPLEADAS PARA REALIZAR EMPALMES Y CONEXIONES ENTRE FO STRIPPER Elimina el revestimiento secundario. CLEAVER Corta perpendicularmente p la fibra. CRIMPER Aplasta el manguito de conectores p/ climpear. POLISH TOOL Pulido de la cara del extremo a conectar. CURING OVEN Curado o pegado con cemento del conector.

31 EMPALMES DE FIBRAS ÓPTICAS Se denominan empalmes a las junturas permanentes entredos fibras individuales. EMPALMES DE FUSÍON EMPALMES MECÁNICOS

32 En este dibujo se pueden ver todos los causales de atenuación geométrica que pueden encontrarse en los empalmes.

33 TERMINACIÓN DEL CONDUCTOR PARA EMPALMAR 1. Preparación del cable y limpieza. 2. Marcado de la fibra, generalmente con hoja de diamante. 3. Quebrado en la zona de marcación.

34 EMPALMES MECÁNICOS Tubos de alineación rígidos. Empalme con tubo ajustado de vidrio o cerámica. Empalme con tubo metálico suelto. Empalmes de vidrio con surco en V.

35 EMPALME DE VIDRIO CON SURCO EN V

36 EMPALMES DE FUSIÓN

37 EMPALMES DE FUSIÓN: Pasos a seguir 1. Acercamiento de las FO 2. Pre fusión: redondea los bordes de las FO. 3. Presión para acercamiento y fusión. 4. Fusión o splice. FO EMPALMADA

38 CONECTORES DE FO Los conectores se utilizan para realizar las conexiones desmontables entre las FO y los dispositivos de transmisión y recepción de señales ópticas.

39 TERMINACIÓN DEL CONDUCTOR PARA CONECTAR 1. Preparación del cable y limpieza. 2. Colocación de la férula cerámica o metálica. 3. Corte de la fibra. 4. Pulido del extremo.

40 TIPOS DE CONECTORES 1. CONECTOR ST(Straight Tip). Conector tipo bayoneta. Usos: comunicaciones de datos y telecomunicaciones. Perdidas de inserción ió [db]: en FO MM y 0.25 en FO SM.

41 2. CONECTOR FC\PC (Physical Contact). Conector tipo roscado. Usos: Telecomunicaciones y CATV. Perdidas de inserción [db]: en FO MM y 0.15 en FO SM.

42 3. CONECTOR SC (Suscriber Connector). Conector tipo inserción (push pull). Usos: Comunicaciones de datos, telefonía y CATV. Perdidas de inserción [db]: 0.15 en FO MM y 0.20 en FO SM.