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¿Cuáles son los problemas de fibra óptica más comunes?

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Artículo sobre los principales problemas de la fibra óptica, escrito por el Departamento Técnico de AVNET Abacus

La comunicación por fibra óptica utiliza pulsos de luz para transmitir datos en combinación con hilos finos de vidrio o plástico. Dado que la tecnología es fiable y soporta distancias largas con velocidades superiores a otras conexiones, las fibras ópticas han revolucionado la industria de las telecomunicaciones.

La ventaja de internet de alta velocidad, ausencia de amplificador y elevado ancho de banda hace que los sistemas de comunicación con fibra óptica sean la alternativa preferida en infraestructuras de backbone de telecomunicaciones, sistemas Ethernet, distribución de banda ancha y otras aplicaciones de red.

En comparación con el internet basado en cobre, las comunicaciones por fibra óptica pueden respaldar velocidades de datos significativamente mayores con menores niveles de pérdidas en el medio de transmisión.

No obstante, las soluciones de fibra óptica solo se pueden considerar como una panacea ante algunos problemas. Las pérdidas de fibra óptica es una “preocupación” durante los procesos de selección e instalación de conectores y cableado.

Problemas comunes con la fibra

La atenuación es la pérdida de potencia óptica debido a la absorción, la curvatura, la dispersión y otros “mecanismos” que se pueden producir cuando la luz se transmite a través de la fibra. La atenuación se traduce en una intensidad de señal debilitada. Las pérdidas de fibra óptica se pueden dividir en dos categorías: (i) intrínsecas, que incluyen las provocadas por absorción y dispersión y (ii) extrínsecas, que abarcan las que tienen su origen en empalmes, curvaturas y pérdidas en el conector.

Pérdidas de fibra extrínsecas

Los problemas con las pérdidas extrínsecas en la fibra óptica ocurren como consecuencia de reflexiones, rugosidad en los extremos, errores angulares o desalineación radial. A continuación, se presentan los diversos tipos de pérdidas extrínsecas:

(i) Pérdida por curvatura (pérdida radiativa): las pérdidas de curvatura pueden suceder cada vez que una fibra óptica se dobla o flexiona. Existen dos tipos de pérdida de curvatura:

  • Pérdida por macrocurvatura: las pérdidas de macrocurvatura se producen por curvaturas de radio superiores al diámetro de la fibra. Con ligeras curvas, las pérdidas son extremadamente pequeñas. Como el radio de curvatura disminuye, las pérdidas aumentan exponencialmente.
  • Pérdida por microcurvatura: las pérdidas de microcurvatura se asocian a pequeñas alteraciones de la fibra, inducidas por la falta de uniformidad durante la producción o por el estrés en el cableado de la fibra.

(ii) Pérdida de empalme: la pérdida de potencia óptica en el punto de empalme se conoce como pérdida de empalme. No se puede impedir por completo, pero sí reducir sustancialmente empleando los métodos adecuados.

(iii) Pérdidas de inserción: las pérdidas de inserción por el conector son pérdidas potenciales en la intensidad de señal que pueden surgir cuando se conecta un dispositivo o un conector a una línea de transmisión de fibra óptica. Los defectos de los extremos, como grietas, contaminación, huecos en la fibra, problemas de desalineación entre los núcleos y escaso contacto entre los núcleos, pueden causar importantes pérdidas de inserción.

¿Cuáles son los problemas de fibra óptica más comunes?
Figura 1: Pérdidas de inserción en fibra óptica

 Pérdidas de fibra intrínsecas

La pérdida de fibra óptica intrínseca o atenuación ocurre en el núcleo de la fibra óptica. Hay varios tipos de problemas con las pérdidas intrínsecas.

  • La pérdida de dispersión (scattering) tiene lugar cuando la luz interactúa con fluctuaciones de densidad en la fibra. La luz no se absorbe, pero se envía en otra dirección. Las pérdidas de dispersión son consecuencia de variaciones microscópicas en la densidad de material, fluctuaciones composicionales, homogeneidades estructurales y defectos de fabricación.
  • La pérdida de absorción describe las pérdidas causadas por la presencia de impurezas residuales en el cable de fibra óptica. Este mecanismo de pérdida se relaciona con la composición y la fabricación de la fibra. La absorción provoca disipación de la potencia óptica transmitida en la guía de onda óptica en forma de calor. La dispersión son distorsiones en las señales ópticas que pueden ocurrir a medida que se propagan a través de las fibras ópticas.
  • La dispersión puede ser intermodal e intramodal. Con la dispersión intermodal, el pulso se ensancha debido a la diferencia en el retardo de propagación entre los modos en fibra multimodo. La dispersión intramodal o cromática describe la forma en que el pulso se propaga en la fibra monomodo debido a las propiedades dispersivas de un material o la variación del índice de refracción en función de la longitud de onda.
¿Cuáles son los problemas de fibra óptica más comunes?
Figura 2: Diferentes tipos de pérdidas en fibra óptica

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