TECNOLOGÍA. Interconexión: Empalmes y Conectores

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Pablo Marcos Olivares Macías
hace 8 años
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1 TECNOLOGÍA Interconexión: Empalmes y Conectores Se utiliza el vocablo empalme cuando se refiere a una interconexión permanente, mientras que el término conectivo se refiere a una interconexión temporal (desconectable). Cualquier interconexión debe permitir el paso de la luz con las mínimas pérdidas. Generalmente, la pérdidas que se producen en las interconexiones se deben a: - Desplazamientos laterales de los ejes de las fibras - Desalineamientos angulares - Reflexiones El pequeño diámetro de las fibras hace de este factor un elemento crítico. Cuando se efectúa una conexión de una fibra, con un emisor o receptor, es necesario que el núcleo de la fibra esté perfectamente alineado, con las zonas activas, para maximizar la potencia acoplada. Lo mismo es válido cuando se realiza la interconexión entre fibras. Los empalmes y conectores se usan para enlaces punto a punto. Cuando hay que distribuir luz entre varias fibras se usan los acopladores. Empalmes Existen varias técnicas para los empalmes permanentes, como por ejemplo: las basadas en adhesivos y la fusión por gas o las de fusión por arco eléctrico. La más usada es la de fusión. Para soldar dos fibras, hay que cortar las fibras para tener superficies planas y perpendiculares al eje. Entonces se colocan las fibras en un soporte en V y se alinean con microposicionadores. Cuando se tiene una buena alineación, se separan los extremos de las fibras y se hace saltar un arco eléctrico. Las fibras se acercan hasta completar el empalme. Para fibras multimodo, más anchas y por tanto, con menos dificultades, el proceso es bastante automatizado. Las fibras preparadas se colocan en ranuras prealineadas y se empalman con el proceso antes descrito. En aplicaciones donde se requieren pérdidas bajas como es en las redes telefónicas, donde las pérdidas en las uniones reducen la distancia admisible entre repetidores, las fibras necesitan estar empalmadas. Las pérdidas conseguidas en los empalmes son muy bajas. suelen ser del orden de unas décimas de db. Existen diferentes técnicas de empalme, pero actualmente la más utilizada es la de la fusión. En esta técnica, las fibras a ensamblar se unen y se calientan hasta el punto de elasticidad produciendo la fusión. Las pérdidas en un empalme mecánico son de unos 0.5 db mientras que los empalmes por fusión tienen pérdidas de aproximadamente unos 0.2 db. En la figura siguiente están descritas las distintas fases del empalme durante el proceso de fusión. U7-T4 Tecnología - 1

Generalmente, la pérdidas que se producen en las interconexiones se deben a: - Desplazamientos laterales de los ejes de las fibras - Desalineamientos angulares - Reflexiones El pequeño diámetro de

2 Figura 30.- Acoplamiento por fusión de dos fibras ópticas. Conectores Los conectores ópticos figura 31 pueden ser usados para unir una fibra con el elemento activo (fotoemisor o fotorreceptor) o con otra fibra óptica. El acoplamiento óptico, en la mayoría de los conectores, se produce enfrentando las caras previamente preparadas de las fibras ópticas y manteniéndolas muy juntas. Las pérdidas en un conector se producen por varios factores: mala alineación (transversal y angular), reflexión en las superficies aire-vidrio, separación entre las fibras (necesaria para que no se rayen entre sí), variaciones del tamaño del núcleo, de la apertura numérica de la fibra, etc. Para conectar fibras ópticas se suelen encerrar los dos extremos en vainas cilíndricas de los que solo sobresalen las caras planas de los extremos. Entonces las dos vainas se alinean en un taladro de precisión. Hay que proteger bien las fibras de los esfuerzos mecánicos en el cable para evitar separaciones entre las superficies enfrentadas. U7-T4 Tecnología - 2

El acoplamiento óptico, en la mayoría de los conectores, se produce enfrentando las caras previamente preparadas de las fibras ópticas y manteniéndolas muy juntas.

3 Figura 31.- Conector óptico. En el caso de fibras de pequeño núcleo, se dispone de conectores ajustables que permiten una gran precisión en el alineamiento. Su desventaja es que es necesario tener acceso a los dos extremos del cable del sistema, para medir la potencia transmitida después de acoplar cada par de conectores. Para minimizar los efectos de la suciedad que entra en los conectores desconectados, y que resulta muy difícil de limpiar, se usan los conectores de haz expandido. En éstos, se fija una microlente convergente en cada fibra a unir, de forma que los extremos de la fibra coincidan con los focos de las lentes (Figura 32). De esta forma, el haz de luz se expande, minimizando los efectos de las partículas de suciedad y después vuelve a converger, formando una imagen de la fibra fuente en la fibra receptora, con idéntico tamaño. Además del efecto sobre la suciedad, este método permite aumentar la distancia entre las fibras, e incluso, interponer una ventana plana de protección, fácilmente limpiable, delante de cada fibra para evitar la suciedad. Figura 32.- Conector de haz expandido. Acopladores Cuando hay que distribuir la luz de una a varias fibras, se emplea un acoplador. Éste divide el foco luminoso en dos o más partes, y las inyecta en las fibras correspondientes. Puede hablarse de dos familias de acopladores: acopladores en T y acopladores en estrella. FIBRAS OPTICAS- 3

Para minimizar los efectos de la suciedad que entra en los conectores desconectados, y que resulta muy difícil de limpiar, se usan los conectores de haz expandido.

4 Los acopladores en T distribuyen la señal de una a dos fibras, mientras que los acopladores en estrella la distribuyen en varias fibras. Se plantean diversos problemas debido a que se reduce la potencia óptica y de margen dinámico, pues la potencia necesaria para llegar a los destinos más lejanos puede ser excesiva para los más cercanos (Figura 33). Los acopladores en T provocan pérdidas que aumentan linealmente con el número de terminales, mientras que en un sistema con acopladores en estrella, las pérdidas son logarítmicas. Atenuadores Ópticos. Figura 33.- Acopladores. Ciertas medidas ópticas sólo pueden hacerse si se dispone de potencia óptica variable. El control de intensidad de los diodos LED y de los láseres no ofrece suficiente margen FIBRAS OPTICAS- 4

5 dinámico, a parte de que con la intensidad varían algunas características de la luz, tales como: el diagrama de radiación, la estructura modal e incluso la longitud de onda. Los principales criterios de calidad de un atenuador óptico variable son: - Margen de atenuación - Mínimas perdidas de inserción - Ausencia de interferencias y reflexiones - Independencia de la polarización - Baja distorsión de haz - Control mecánico o electrónico Un atenuador variable sencillo se puede realizar mediante una rueda tintada según la escala de grises y accionada en su rotación por un motor. La escala de grises puede efectuarse bien por medio de una película fotográfica, o por un recubrimiento metálico de espesor variable. También por medio de dos polarizadores se puede implementar un atenuador óptico variable. Existe otro tipo de atenuadores que no utilizan el control mecánico para variar su atenuación: por ejemplo los cristales líquidos que rotan la polarización de la luz dependiendo del voltaje aplicado. Si se sitúa el cristal líquido entre dos polarizadores, se puede variar electrónicamente la atenuación. Otra forma de obtener atenuación puede conseguirse separando una cierta distancia las terminaciones de dos fibras ópticas (gap de aire) o provocando desalineamientos. También se presentan en le mercado atenuadores, de valor fijo, que utilizan una tecnología de fusión de fibra, fundamentada en la propiedad física natural de acoplamiento evanescente para crear el nivel de atenuación deseado. Figura 34.- Escala de grises lineal. Multiplexores por división de longitud de onda FIBRAS OPTICAS- 5

polarización - Baja distorsión de haz - Control mecánico o electrónico Un atenuador variable sencillo se puede realizar mediante una rueda tintada según la escala de grises y accionada en su rotación

6 Los multiplexores permiten utilizar la misma fibra para transmitir simultáneamente dos o más señales de λ distintas. Los demultiplexores separan las señales de distintas A combinadas en la misma fibra hacia las fibras individuales. Los multiplexores y demultiplexores pueden utilizarse tanto para aplicaciones monomodo como multimodo. Mediante la utilización de recubrimeintos dicroicos de alta calidad que actúan como filtros paso banda, pueden acomodarse gran diversidad de λ, desde 400 hasta 1600 nm. Las principales aplicaciones de los multiplexores: bucle de abonado RDSI, vídeo multicanal, redes LAN, redes WAN, etc. Figura 35.- Escala de grises. FIBRAS OPTICAS- 6

Los multiplexores y demultiplexores pueden utilizarse tanto para aplicaciones monomodo como multimodo.

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