El efecto de dispersión en las Fibras Opticas

Por Patricio Urrutia Sanhueza, Gerente de Ingeniería de Electrónica del Pacífico S.A. purrutia@elpa.cl  •  www.elpa.cl

En la actual sociedad de la información, la tendencia hacia el aumento de ancho de banda es cada día más imparable en las redes de comunicaciones, sean éstas de orientación, datos, automatización o control. La limitante natural del cobre y su tasa de transmisión y distancia, hace que cada día más se establezca como plataforma una infraestructura sobre la base de fibra óptica.

En la mayoría de los casos, sobre esta infraestructura se hace un gran hincapié en los tipos de cables y muy pocas veces sobre los parámetros ópticos, que constituyen la esencia del sistema de comunicaciones. Este incremento en las tasas de transmisión (1 GB, 2.5 GB, 10 GB, 40 GB o superiores) hace que tomen vital importancia factores como: • Dispersión cromática (CD) • Polarización del modo de dispersión (PMD) Dispersión Cromática Este fenómeno se produce por el cambio de medio del pulso luminoso (generado por el dispositivo opto-electrónico), que descompone el ancho espectral en las longitudes de onda que lo componen. Estas longitudes de onda viajan a velocidades distintas sobre el núcleo de la fibra, llegando al fotodetector en tiempos diferenciados, resultando en una forma de onda distinta a la original, lo que puede redundar en el desconocimiento del receptor de dicho pulso.   Fibra con alto control de la dispersión. Fibra con bajo control de la dispersión. La Dispersión Cromática de una fibra se expresa en ps/(nm*km), representando el retraso o incremento de tiempo (en ps), para una fuente con una anchura espectral de 1 nm que viaja en 1 kilómetro de la fibra. Esto depende del tipo de fibra y limita el bit rate o la distancia de transmisión para una buena calidad de servicio. Dispersión por modo de Polarización En cambio, la PMD tiene un origen físico, en un fenómeno conocido como birrefringencia. En esencia, se trata de un desfase producido en las constantes de propagación, respecto de sus ejes ortogonales. Este parámetro es muy difícil de medir y compensar, y depende de las condiciones físicas del cable. El fabricante de hilos de fibra óptica, garantiza un PMD en el proceso de producción del pelo y un PMD máximo para el proceso de producción del cable. No obstante, este parámetro puede variar considerablemente durante el proceso de montaje, toda vez que se ejerce un stress mecánico de parte del contratista, ya sea por curvaturas o tensiones inadecuadas. El PMD de una fibra se expresa en ps/Vkm. Fibra con alto control de la dispersión. Fibra con bajo control de la dispersión. El efecto generado sobre un pulso puede ser apreciado en las siguientes imágenes de Espectrometría: Como el tren de pulsos debe establecer una diferencia entre unos y ceros para que opere el protocolo de comunicaciones, todo el contenido del ancho espectral debe estar contenido en el espacio necesario para contener un bit. Estos parámetros de la fibra pueden verse afectados por el proceso de fabricación, por lo que una definición de la calidad del proveedor así como los controles de calidad en el proceso productivo son de vital importancia. También la instalación afecta estos parámetros, especialmente por el manejo de la fibra, como por el uso de equipamiento inadecuado, como por ejemplo, roldanas fuera de diámetro, winches sin embriague calibrado, la no utilización de destorcedores, dinamómetros y otras herramientas que debe contemplar el contratista a cargo del montaje.