Download MEDIDA DE ATENUACIÓ N: Medida de la atenuación total: Se basa

Comunicaciones ópticas
MEDIDA DE ATENUACIÓ N:
Medida de la atenuación total:
Se basa en la medida de diferencias de potencial en el detector para
distintas longitudes de fibra óptica.
(L1 à V1 ) (L2 à V2).
10
V2
αdb = ---------------- log ------ [ dB Km –1]
L1 – L2
V1
Miguel Angel Manso Callejo 1
Comunicaciones ópticas
Pérdidas por Absorción:
Se basa en la calorimetría. Se miden las diferencias de temperatura
generadas por la absorción de potencia óptica por parte de la fibra.
t2 - t1
tc = -------------------------ln(Tα - Tt1) – ln(Tα -Tt2)
C Tα
αabs = ---------------- [dB Km-1]
Popt tc
Miguel Angel Manso Callejo 2
Comunicaciones ópticas
Pérdidas por dispersión:
Se basa en la detección de potencia óptica que radia la fibra, al
introducirla en un cubo o esfera de células solares. Se compara esta medida
con la obtenida si no se inyecta señal en el cubo o esfera.
10
Popt
4,343
Psc
4.343 105 Vsc
α sc = ------------log ------------ = --------- --------- = -------------- ------ [dB Km-1]
l(km)
(Popt –Psc)
l(Km) Popt
l(Km)
Vopt
Miguel Angel Manso Callejo 3
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DE LA DISPERSIÓ N:
Dominio del tiempo:
F.O. Multimodo:
La dispersión que se mide es la intermodal. Se utiliza un laser de
pequeña anchura espectral, para emitir pulsos de 100 a 400 ps en una fibra
de 1km. Se supone la potencia óptica incidente Pi(t) y medida Po(t) son
gausianas y se utiliza la regla de los 3dB (1/2 amplitud).
τ (3 dB) = ( τo2 (3 dB) - τi2 (3 dB)) 1/2
F.O. Monomodo:
La dispersión que se mide es la intramodal o cromática. Se mide el
incremento del retardo del pulso para dos longitudes de fibra diferentes y
para cada longitud de onda. A través de este incremento se determina la
velocidad de grupo y se calcula la variación de ésta frente a la longitud de
onda para obtener la dispersión cromática.
∆T(λ)
dτg
dDT
-1
-1
τg(λ) = ------------- Dt(λ) = -------- [psnm km ] S(λ) =--------[psnm-2km -1]
L1 – L2
dλ
dλ
Miguel Angel Manso Callejo 4
Comunicaciones ópticas
Dominio de la frecuencia:
F.O. Multimodo:
Se basa en aplicar pulsos de potencia óptica, periódicos, sobre la
fibra y ver el espectro de la señal, al otro extremo de la misma, con un
analizador de espectros. La forma y anchura del espectro de salida
caracteriza la dispersión o ensanchamiento de los pulsos de entrada.
Po(w)
H(w) = -----------Pi(w)
F.O. Monomodo:
Para las fibras monomodo se utiliza la técnica de desplazamiento de
fase. Se utiliza un generador oscilando a una alta frecuencia. A la salida se
conecta un medidor de fase o un voltímetro vectorial. De tal forma que
cuando se modula a una frecuencia fm sobre una longitud L la envolvente
se retrasa τg. Este retardo produce sobre la señal un desfase φm. Este
desfase medido se utiliza para calcular el retardo de grupo y a través de él
la dispersión cromática.
L
2 π τg L
φm
--------= τg L φm = ----------------- = 2 π fm τg L; τg = -----------vg
Tm
2 π fm L
Miguel Angel Manso Callejo 5
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓ N:
Interferometría:
Se basa en utilizar un microscopio de interferencias para ver que
ocurre con la luz transmitida o reflejada en una pequeña loncha de fibra
óptica perfectamente cortada y pulida.
qλ
δn = --------x
Medida de campo próximo:
Se basa en la relación que existe entre el campo próximo y el índice
de refracción. Se utiliza una fuente lambertiana y una fibra de 2m.
Proporciona la diferencia relativa de índices de refracción directamente.
Existe una constante o factor de corrección C(r,z).
PD( r)
n12( r ) – n22
-------- = C( r,z) ------------------PD(0)
n12(0) – n22
Miguel Angel Manso Callejo 6
Comunicaciones ópticas
Método de campo cercano refractado (NRF):
Se basa en medir la potencia óptica no guiada por la fibra que se
escapa del núcleo a la cubierta. No precisa ningún factor de corrección ni
fuente lambertiana.
n(r) = n2 + n2 cosθ "min (cosθ "min - cos θ ' max) ((P(a) P(r))/P(a))
N(r)= K1 + K2 P(r)
Miguel Angel Manso Callejo 7
Comunicaciones ópticas
MEDIDA LA LONGITUD DE ONDA DE CORTE:
El método utilizado para medir la longitud de onda de corte efectiva
requiere una fibra de una longitud de 2m sobre la que se realiza un bucle.
Se aplican potencias ópticas a diferentes longitudes de onda y se mide la
misma a la salida. Este proceso se realiza para dos diámetros del bucle:
280mm y 120mm. A las potencias medidas con el bucle de 280mm de
diámetro se la denominará Ps(λ) y a las potencias medidas con el bucle de
120mm de diámetro Pb(λ). Así la atenuación relativa ab(λ) se define como:
Ps(λ)
ab(λ)=10 log10 --------Pb(λ)
Se define la longitud de onda de corte λce como la λ a la que ab(λ) =
0.1 dB
El método es válido para fibras ópticas monomodo.
Miguel Angel Manso Callejo 8
Comunicaciones ópticas
Para las fibras ópticas multimodo se utiliza el método de salto de
potencia.
El proceso de medida es similar al anterior sí bien se sustituye la
fibra monomodo por una multimodo de longitud comprendida entre 1 y
2m. Se mide en este caso el espectro de potencia de la fibra multimodo
Pm(λ). Se calcula la atenuación relativa am(λ).
Ps(λ)
am(λ)=10 log10 --------Pm(λ)
Para poder considerar la medida se debe satisfacer la condición de
que la diferencia entre las Ps(λ) y Pb(λ) sea superior a 2dB.
Para conocer la λce se busca el salto en la am(λ) y se traza una
paralela a 0.1dB sobre esta última parte de la curva. El punto donde corta
esta paralela a la curva am( λ) se define como la longitud de onda de corte.
Miguel Angel Manso Callejo 9
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DE LA APERTURA NUMÉRICA:
La medida de la apertura numérica se realiza por medio de medidas
trigonométricas. Se inyecta señal sobre la fibra óptica y al otro extremo se
pone una pantalla a una distancia D. En esta pantalla se iluminará una zona
con un diámetro A. Teniendo en cuenta estas dos medidas se puede calcular
el valor de la apertura numérica cuya expresión rige es la siguiente:
N.A. =( n12(r) - n22)1/2
La expresión que determina la A.N. en función de los datos D y A es:
A
AN = ----------------(A2 + 4D2)1/2
Miguel Angel Manso Callejo 10
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DEL DIÁMETRO EXTERIOR DE UNA FIBRA:
La medida del diámetro exterior tiene interés en el proceso de
fabricación, y por tanto se debe utilizar un método que no haga uso de los
extremos de la misma. Se utiliza el método de espejos que se basa en
proyectar una imagen sobre la fibra. Se aplica un haz de luz con una λ=
0.6328µm, que se colima y se aplica a unos espejos en rotación a una
determinada velocidad angular. Este haz de luz se enfoca sobre la fibra y la
parte de la imagen que atraviesa la fibra llega a un fotodetector.
La velocidad con que se refleja sobre el fotodetector depende de la
velocidad angular de giro del espejo y la distancia.
ds
----- =
dt
l
dφ
-----------dt
El diámetro do está relacionado con la anchura del pulso de luz inyectado
We, con la siguiente relación:
ds
dφ
do = We -----------= We l ----------dt
dt
Miguel Angel Manso Callejo 11
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DE LAS PÉRDIDAS DE RETORNO:
Se pretende medir las pérdidas ópticas de retorno por reflexiones
(ORL). Estas se definen de la siguiente manera:
ORL = -10 log10 r
Las pérdidas de retorno se miden con reflectómetro óptico de onda
continua OCWR. En este dispositivo se miden las siguientes potencias y a
través de las cuales se puede obtener el valor de las pérdidas.
Pout Pref
ORL = 10 log10 -----------------------Pin (Pr - Pc)
Miguel Angel Manso Callejo 12
Comunicaciones ópticas
MEDIDAS EN CAMPO:
Características deseables de los equipos de medida para trabajar en campo:
-
Equipo portatil y compacto.
Capacidad y autonomía de alimentación.
Bajo consumo.
Medidas fiables y precisas en condiciones adversas de Temperatura, Humedad,
etc...
Conexión sencilla de las fibras sin necesidad de ajustes finos.
No exista la necesidad de señales externas.
Miguel Angel Manso Callejo 13
Comunicaciones ópticas
MEDIDA DE BACKSCATERING:
Se denomina backscatering a la reflectometría óptica en el dominio
temporal. Se trata de medir la relación de potencia inyectada y reflejada por
una fibra en función del tiempo.
La potencia reflejada en función de t tiene la siguiente expresión:
(-γ
vgt)
PRa(t) = 1/2 Pi S γ
R Wo vg e
Donde:
Wo: Es el ancho del pulso incidente.
S: fracción de potencia óptica aceptada por la fibra.
γ
R : es la dispersión de Rayleigh.
vg: es la velocidad de grupo.
γ
: es el coeficiente de atenuación por unidad de longitud.
(A.N.)2
S = --------4n12
El cociente que se mide y se puede representar en un plano es:
PRa(t)
1 A.N.2 γ
-γ
vgt
R Wo c
--------- = ----- --------------------- e
Pi
2
4n13
Miguel Angel Manso Callejo 14