Lanzando luz sobre las desviaciones

La conexión en red de la tecnología de la información a nivel de empresa, de gestión y de campo requiere la transmisión segura y estable de altas tasas (velocidades de transferencia) de datos. Hoy en día, la fibra óptica permite altas velocidades de transmisión de hasta 40 Gbit/s, en distancias largas y en entornos industriales severos. Las mediciones fiables y reproducibles en laboratorio garantizan la calidad constante de los componentes de conexión de fibra óptica para el uso en campo (imagen 1).

Los componentes de fibra óptica, por ejemplo, los conectores confeccionados o los latiguillos, generalmente se miden en producción o en laboratorio por medio de medidores de atenuación. Los valores obtenidos se incluyen junto con los artículos revisados para documentar la calidad al usuario final. Si estos componentes se colocan en campo y luego se vuelven a medir, a menudo se muestran valores diferentes a los documentados por el fabricante. No es infrecuente que los valores varíen hasta un 50% sobre los valores documentados.

Para medir las perdidas por inserción (IL = perdidas por inserción) de los componentes de fibra óptica existen numerosos métodos. Si los fabricantes y los usuarios desean minimizar la desviación de los resultados para los componentes multimodo, se deben asegurar condiciones de acoplamiento idénticas durante la medición. De esta forma, la fiabilidad de la medición se puede reducir hasta en un 10%.

En primer lugar, se debe garantizar que los certificados de calibración del transmisor (fuente de luz) y del receptor sean válidos y permitan un proceso de medición fiable y estable. Para que el transmisor y el receptor se comuniquen adecuadamente entre sí, una longitud de onda correcta debe ser establecida y debe coincidir con la del equipo de medición, así como con la de los componentes de fibra óptica que se probarán. Los cables y acoplamientos de medición definidos permiten una medición fiable y reproducible. Los cables de medición son de alta calidad y disponen de conectores de referencia, que han sido fabricados con tolerancias bajas para las geometrías y dimensiones de las férulas. Los acoplamientos cerámicos también tienen una tolerancia muy baja, por lo que son adecuados como acoplamientos de medición.

Antes de conectar los cables de medición a los DUT (dispositivo bajo prueba - device under test), es importante verificar que las superficies frontales de los conectores estén limpias y sin daños. En particular, las superficies dañadas o sucias pueden llegar a ocasionar fallos en los componentes de fibra óptica. Por esta razón, es importante inspeccionar y, si se diera el caso, limpiar los conectores de los cables de medición y los conectores de los componentes de fibra óptica que se deben medir. Los conectores sólo deben enchufarse cuando todos los conectores y acoplamientos de medición hayan sido inspeccionados y estén limpios y sin daños. La inspección visual de los conectores de fibra óptica es descrita en la norma DIN EN 61300-3-35.

Si se cumplen los requisitos previamente descritos, aún pueden surgir grandes desviaciones en los valores de pérdidas por inserción medidos con componentes multimodo. Estas desviaciones son debidas al uso de diferentes equipos de medición, ya que en campo generalmente se usan dispositivos de medición distintos a los usados en producción o laboratorio. Por lo tanto, los transmisores correspondientes también disponen de diferentes fuentes de luz, que a su vez producen diferentes condiciones de luz. Especialmente para la medición de fibra multimodo de vidrio de cuarzo G50/125 µm y G62,5/125 µm estas diferentes condiciones de luz tienen un efecto en los resultados de medición de las pérdidas por inserción. Los factores clave que influyen aquí son la intensidad de luz y la dispersión que difieren según el tipo de fuente de luz utilizada.

En los inicios de la técnica de medición de fibra óptica, la luz se lanzaba en la fibra óptica multimodo por medio de diodos emisores de luz (LED = diodo emisor de luz). En la actualidad, los láseres de cavidad vertical y emisión superficial (VCSEL = láser emisor de superficie de cavidad vertical) se utilizan predominantemente para la medición de fibra óptica multimodo de vidrio de cuarzo G50/125 µm, por ejemplo para los tipos OM3 y OM4. Mientras que las fuentes de luz LED generan un amplio haz de luz, las fuentes de luz láser generan un haz de luz fino y dirigido (Imagen 2).

En los últimos años, diferentes métodos para definir la dispersión de luz fueron descritos y especificados como condiciones de excitación multimodo en los estándares. Dado que la luz se propaga de diferentes modos en la fibra óptica multimodo, la eliminación de los modos inestables es de particular importancia para la obtención de resultados de medición reproducibles. Los cilindros para fibra de vidrio ofrecen una solución técnica simple, cuyo principio se basa en la diferente dispersión de los modos de luz. Mientras que los modos de orden inferior se propagan establemente a lo largo del núcleo de fibra de vidrio, los modos de orden superior tienden a dispersarse principalmente en fibras ópticas altamente curvadas. Esta curvatura se logra mediante el uso de cilindros. La fibra de vidrio multimodo se enrolla varias veces alrededor de un cilindro con un diámetro definido (ver imgen 3). Dado que el diámetro del bobinado se especifica de manera diferente según el estándar seleccionado para la misma fibra, pueden presentarse condiciones de luz diferentes en el punto de acoplamiento del componente de fibra óptica a medir (DUT = dispositivo bajo prueba). Por lo tanto, se desconoce la excitación real en el punto de acoplamiento.

Para eliminar esta incertidumbre, los expertos de los organismos internacionales de normalización han redefinido las condiciones para la distribución de la luz en el punto de acoplamiento. El resultado: el flujo restringido (EF = flujo restringido). La estandarización no requiere esta condición de excitación en el punto de acoplamiento desde el transmisor al cable transmisor, sino en el punto de acoplamiento al componente de fibra óptica testado, es decir, a la salida del cable transmisor. Por lo tanto, esta condición de excitación especificada es lanzada directamente en el componente de fibra óptica a medir. Las especificaciones se describen en la norma IEC EN 61280-4-1 y especifican las condiciones para fibras multimodo G50/125 µm y G62,5/125 µm en longitudes de onda de 850 nm y 1.300 nm. El flujo restringido se puede generar conectando un controlador de modo o también llamado acondicionador de modo de flujo restringido y se puede verificar mediante una medición en campo con un dispositivo adecuado para dicha medición (Imagen 4).

De los muchos métodos para medir las pérdidas de inserción en los componentes de fibra óptica, algunos han demostrado su eficacia a lo largo de los años y se utilizan, en consecuencia, en la práctica. Como métodos de medición en laboratorio y en plantas de fabricación, se han establecido los procedimientos según la norma DIN-EN-61300-3-4 ‘Método de inserción (C3) para latiguillos’ y la norma DIN-EN-61300-3-4 ‘Método de inserción (C2) para conectores’. Estos estándares describen los diversos métodos para medir la atenuación de los componentes de fibra óptica. Para mediciones en campo, generalmente se usa DIN ISO/IEC 14763-3. Esta describe el equipo de medición y los procedimientos para la inspección visual y la medición del cableado de fibra óptica, que ha sido diseñado según la ISO / IEC 11801 o DIN EN 50173.

Las exigencias impuestas a los componentes de fibra óptica de alta calidad hacen que sea indispensable una medición precisa y reproducible de las pérdidas de inserción en fibras multimodo. Las mediciones con diferentes dispositivos de medición, pero con el mismo método, generan desviaciones de medida, que son causadas por las diferentes condiciones de acoplamiento. Por lo tanto, los fabricantes de componentes de fibra óptica de alta calidad, así como los técnicos que realizan mediciones en campo, deben tener en cuenta los requisitos y procedimientos de los métodos de medición. Esto minimiza la incertidumbre de medición, consigue resultados reproducibles y asegura una calidad constante de los componentes de conexión para fibra óptica en campo.

Técnica de medición de fibra óptica. Requisitos para resultados reproducibles

• Certificados de calibración válidos para los componentes de medición
• Parámetros ajustados correctamente
• Estabilidad del equipo de medición
• Uso de cables y acoplamientos de medición definidos
• Inspección visual de las superficies del extremo del conector de los cables de medición, así como de los componentes de fibra óptica y, si es necesario, limpieza
• Observar la condición de excitación actual para el flujo restringido multimodo G50 / 125 µm y G62,5 / 125 µm en el punto de acoplamiento al DUT (dispositivo bajo prueba)
• Elección del método de medición correcto para realizar la medición de la atenuación.

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