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• Gadi Huaman Flores

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Ingeniería de Sistemas de Comunicación con Fibra Óptica

Esta unidad esta compuesta por los siguientes temas: • Tema 1: Acopladores y splitters ópticos

• Tema 2: Amplificadores ópticos. • Tema 3: Moduladores ópticos. • Tema 4: Multiplexores y demultiplexores ópticos

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•

Los dispositivos y componentes ópticos pertenecen a una de tres familias de tecnologías: La tecnología de fibra óptica, la tecnología microóptica y la tecnología de guía de onda planar.

•

Algunos dispositivos pueden ser construidos en las tres tecnologías pero a pesar que cumplen similar función son totalmente diferentes.

•

Otros solo pueden ser hechos en una sola tecnología.

•

En esta unidad conoceremos algunos de ellos.

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• Parámetros de una fibra óptica. • Parámetros de un emisor de luz.

• Parámetros de un detector de luz. • Cómo seleccionar cables de fibra óptica. • Cómo seleccionar emisores y detectores.

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• La fibra es hoy el medio más deseado para transmitir datos a altas velocidades, sin embargo pocos conocen de sus propiedades y de sus características. • Como todo medio, posee algunos parámetros que hacen que la fibra sea aparentemente complicada por el desconocimiento de las leyes que la rigen. • En esta unidad describiremos las características físicas del medio, las dimensiones de sus capas componentes y sus parámetros de transmisión.

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• Los acopladores son dispositivos ópticos pasivos. • Trabajan en el dominio óptico y se emplean en la distribución y combinación de señales, multiplexaje, demultiplexaje por longitud de onda , en la construcción de otros componentes ópticos y en el monitoreo de sistemas. • El acoplador típico tiene N puertos de entrada y N puertos de salida. • El splitter o divisor tiene un puerto de entrada y dos de salida. • Y el combinador (especie de splitter inverso) • Otro componente es el aislador óptico que transmmite luz en una sola dirección. Estos en los sistemas de comunicaciones evitan que las reflexiones de las señales lleguen a otros dispositivos y puedan dañarlos. • Y el circulador óptico que hacen que toda la luz que entra por un puerto, se vaya al otro que tiene 2 puertos de entrada y uno de salida. • Las señales ópticas posteriormente se convierten en señales eléctricas en el circuito destino. • Es un medio que satisface las necesidades actuales y futuras. Entre sus beneficios pueden mencionarse los siguientes: alto ancho de banda, baja atenuación, seguridad y margen de operación del sistema.

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• Acopladores distribuidores por fusión o Fusion Couplers o Splitters : Permiten la derivación de la señal óptica por dos o más fibras distintas . • Cada salida puede tener un determinado valor de atenuación de la luz, expresada en dB. Se pueden clasificar en: • Estandar (Standard couplers): (SSC = Standard Singlemode Couplers) para una longitud de onda con desviaciones mínimas, por ej.: 1310 +/- 5nm. • De una ventana (Single window couplers) (WFC = Wavelength Flattened Couplers) para un rango de longitudes de onda, por ej.: 1310 +/- 40nm. • De dos ventanas (Dual window couplers) (WIC = Wavelength Independent Couplers) para dos rangos de longitudes de onda, por ej.: 1310 +/- 40 y 1550 +/- 40nm. • Multiplexores de longitud de onda (Wavelength multiplexers) (WDM = Wavelength Division Multiplexers) para dos longitudes de onda separadas, por ej.: 1310 and 1550 nm.

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• Características: • Alta fiabilidad • Bajas pérdidas de inserción • Muy baja PDL (Polarization dependent Loss- Sensibilidad a la polarización)

• Excelente uniformidad • Diseño y medidas compactas • Aplicaciones: • Redes de telecomunicaciones: • Sensores y equipos de medida • Monitorización de sistemas.

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• Veamos la interacción de grandes cantidades de fotones con átomos. Consideremos un flujo S de fotones propagándose a lo largo de una cavidad cilíndrica de longitud L, tal como se muestra en la figura. • Imaginemos que dicha cavidad tiene N átomos por unidad de volumen de los cuales una cantidad N2 son átomos que se encuentran en su estado excitado y N1 en su estado base, que se representan como puntos blancos o negros, respectivamente, en la figura. Esto es, el número total de átomos por unidad de volumen N está dado por la suma de los que se encuentran en el estado excitado N2 y aquellos que están en su estado base N1:

N = N1 + N2 • Al haber propagación el flujo S de fotones a través de la cavidad y entrar en interacción con átomos que estén excitados, ocurrirá el proceso de emisión estimulada. Este proceso traerá como consecuencia la amplificación del flujo inicial de fotones S.

• Eso se debe a que, cada fotón del flujo incidente que interactúe con un átomo inicialmente excitado puede dar lugar por medio del proceso de emisión estimulada a la emisión de un segundo fotón, conjuntamente con la transición del átomo del estado excitado al estado base o no excitado. Sin embargo, debido a que en dicha cavidad también hay átomos que se encuentran en su estado base, al interactuar el flujo S de fotones con dichos átomos el proceso de absorción de fotones ocurrirá, y con esto disminuye el flujo inicial S de fotones. Ello se debe a que cada fotón que interactúe con un átomo inicialmente en su estado base será absorbido por dicho átomo y éste pasará a un estado excitado.

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• Consideremos solamente el proceso de emisión estimulada, vemos que la amplificación de un flujo incidente, que designaremos por Si, después de propagarse a lo largo de una distancia arbitraria DZ a lo largo de un eje Z será mayor si la cantidad de átomos excitados N2 crece. Es decir, mientras mayor sea N2, mayor será el incremento en el flujo inicial de fotones. Claro está que mientras mayores sean las distancias recorridas (DZ) por el flujo inicial de fotones, también aumentará la amplificación que el mismo sufrirá. Por tanto, si aumentamos cualquiera de las cantidades DZ, N2 o Si, el incremento en el flujo inicial de fotones también aumentará.

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• Similarmente, si ahora consideramos únicamente el proceso de absorción, vemos que la absorción del flujo incidente Si después de propagarse a lo largo del eje Z una distancia arbitraria DZ como se muestra en la imagen, será mayor cuanto más grande sea la cantidad de átomos N1 que se encuentran en su estado base. Cuando crece N1, mayor será el decremento en el flujo inicial de fotones. Esto es, por un razonamiento análogo al anterior tenemos que el decremento en el flujo inicial de fotones será mayor cuando crezca la longitud DZ en que se propaga dicho flujo, la cantidad de átomos en su estado base N1 y la cantidad inicial de fotones Si. Aumentando cualquiera de las cantidades DZ, N1 o Si, el decremento en el flujo inicial de fotones también aumentará. • Pero, en la realidad debemos considerar simultáneamente los dos procesos anteriores de emisión estimulada y de absorción. Dado que el primer proceso tiende a amplificar el flujo incidente dependiendo de la cantidad de átomos que se encuentran en el nivel superior N2, mientras que el segundo proceso tiende a disminuir el flujo incidente dependiendo de la cantidad de átomos que se encuentran en el nivel base N1, al considerar simultáneamente los dos procesos el resultado final dependerá de la cantidad de átomos que se encuentran en el estado excitado y en el base. Si estas cantidades son iguales, tendremos entonces que en promedio la amplificación y la absorción que sufre el pulso inicial son iguales, y por tanto el flujo final no será ni mayor ni menor que el flujo de fotones inicialmente incidente. Esto es, si

N2 = N1 entonces el cambio neto del flujo de fotones por unidad de longitud es cero, es decir, la cantidad de fotones que sale de la cavidad cilíndrica mostrada en la figura es la misma que la que entró.

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• También, si el número de átomos excitados N2 que hay en la cavidad es menor que el número de átomos en su estado base N1, el resultado promedio total será de una reducción del flujo inicial de fotones. Esto es, si

N2 < N1 el flujo inicial de fotones será absorbido. Ello implica que disminuye el flujo inicial de fotones Si a lo largo de su propagación por la cavidad cilíndrica mostrada en la figura. Esto es, el flujo de fotones es absorbido por el medio, lo cual se aprecia en la imagen. • Finalmente, si el número de átomos excitados N2 que hay en la cavidad es mayor que el número de átomos en estado base N1, el resultado promedio total será de un incremento al flujo inicial de fotones. Entonces, si

N2 > N1 el flujo inicial de fotones será amplificado. Entonces el flujo de fotones Si se incrementa a lo largo de su propagación por la cavidad cilíndrica mostrada en la primera figura . Esto es, el flujo de electrones es amplificado por el medio, como se muestra en la figura posterior.

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• Un amplificador óptico es un regenerador de señal óptica. La luz cuando viaja por la fibra óptica sufre pérdidas o es atenuada por la trayectoria. Entonces para compensar la atenuación y la dispersión se hace necesario disponer de un amplificador, regenerador o repetidor . • Inicialmente estos repetidores fueron electrónicos (apropiados para una longitud de onda) . • La conversión de señal es de óptica a eléctrica para luego ser amplificada, resincronizada y volver finalmente al dominio óptico. • Estos repetidores no son adecuados cuando se trabaja con sistemas de varias longitudes de onda y de alta velocidad de transmisión. • La regeneración 1 es apropiada para señales analógicas. • La regeneración 2 es apropiada para señales digitales. • La regeneración 3 es apropiada para circuitos ópticos de una sola longitud de onda.

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• Un amplificador óptico es un dispositivo que amplifica la señal óptica directamente sin ningún cambio eléctrico. La luz por si misma es amplificada. • Una de las grandes ironías del mundo de las comunicaciones es que en el pasado el uso de los repetidores para eliminar el ruido, esto funciona en el mundo digital. • Pero en el mundo de las comunicaciones ópticas se busca cambiar del repetidor al amplificador. • En el mundo de las comunicaciones ópticas los sistemas no tienen mucho problema con el ruido o con las interferencias. Cuando una señal en una fibra monomodo llega a su destino, llega bastante débil, pero para propósitos prácticos la señal llega sin cambios. Nosotros tenemos problemas con la dispersión (y los repetidores se deshacen de la dispersión), pero hay otras razones irresistibles para nosotros para el uso de los amplificadores: o La confiabilidad de los amplificadores o La flexibilidad o El multiplex WDM o El costo

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• Hay muchos tipos de amplificadores ópticos. Los amplificadores pueden ser construidos con tecnología de semiconductores (como los láser) con tecnología de guía de onda planar y en las fibras. • Casi cualquuier láser se puede hacer en un amplificador con pocas modificaciones. Usted tiene que agregar un pigtail al terminal que no está conectado a la fibra para proporcionar un camino a la entrada de luz del dispositivo y necesita incrementar la longitud de la región de aumento en 3 veces y colocar un revestimiento anti reflejo en ambos extremos del láser . Estos dispositivos reciben el nombre de SOAs , Amplificadores Ópticos Semiconductores. • La señal pasa a través de una corta longitud de fibra especial y es amplificada hasta mil veces o 30dB durante este viaje. La señal nunca se hace eléctrica ni abandona la fibra. • En la actualidad existe otro tipo de amplificadores basados en el mismo principio, se denominan REDFAs (Amplificadores de Fibra Dopadas con Tierra Rara). • Los amplificadores de uso comercial se dopan con Erbio o con Praseodimio , pero ningún elemento de la sección tierras raras de la tabla periódica es potencialmente usada en un amplificador óptico. • Los tipos de amplificadores SOAs y REDFAs emplean el principio del láser en su operación.

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• Los estados de energía en la figura son actualmente grupos de sub estados. La banda I15/2 tiene 8 sub-estados, la banda I13/2 tiene 7 sub-estados, la banda I11/2 tiene 6 subestados. • Los electrones pueden ocupar cualquier sub-estado dentro de su banda actual, dependiendo de su energía. Cada sub-estado es “ampliado” por energía térmica. Cuando un electrón salta entre estados hay amplios rangos de energía disponibles. De allí el dispositivo puede amplificar sobre un relativo amplio rango.

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• Notar que el origen no se encuentra en cero. • La ganancia a 1560nm es cercana a 3 dB respecto de 1540 dB

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• Los amplificadores ópticos operan en el dominio óptico. Poseen comportamiento no lineal y aparte de ser regeneradores de señal pueden operar junto a conmutadores, demultiplexores y en conversión de longitud de onda. • Ventajas: • Amplio ancho de banda. • Operan independiente de l tipo de modulación. • Más confiable respecto a las fallas por su simplicidad y pueden ser integrados. • Permiten el uso de reflectómetros ópticos (OTDR) • Inconvenientes: • Introducen ruido • Acumula dispersión al no regenerar la señal. • Limita el número de canales en WDM al tener ancho de banda limitado. • Requiere ecualización porque su ganancia no es uniforme.

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• Los amplificadores de línea son usados para compensar las pérdidas por atenuaciones, generalmente usados para longitudes de onda para monomodo. • Los pre-amplificadores se emplean para mejorar la relación señal a ruido de los fotodetectores. • Los amplificadores de potencia se emplean para incrementar la distancia de transmisión. • También los amplificadores de potencia son usados para compensar las pérdidas posteriores de los moduladores externos y para compensar las pérdidas causadas por los divisores o splitters.

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• El trabajo de un modulador óptico es convertir las variaciones de la señal modulada eléctricamente en una señal óptica. La intensidad de la luz variará de acuerdo a un parámetro eléctrico (tensión o corriente) y si se trata de señales digitales, los estados intermedios al on/off no serán importantes. Si necesitamos modulación analógica, será necesario tomar en cuenta a los estados intermedios entre la conmutación. • Los moduladores están conformados por materiales que cambian sus propiedades ópticas bajo la influencia de un campo eléctrico o magnético. • En general se utilizan tres enfoques de moduladores: • Efecto electroóptico y magnetoóptico: Hay varios materiales que operan bajo esta influencia, estos son el cuarzo, la calcita, niobatio de litio • Efecto de electro- absorción: Es un modulador ideal que consiste de un material que posee una absorción variable de luz de acuerdo a un campo eléctrico aplicado. El arseniuro de galio es un material que cumple con estas propiedades. • Moduladores acústicos: Estos moduladores usan sonidos de muy alta frecuencia que viajan dentro de un cristal o de una guía de onda planar para desviar la luz de un camino a otro. Controlando la intensidad del sonido nosotros podemos controlar la cantidad de luz deflectada y por lo tanto desarrollar un modulador.

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• Un EML consistirá en una CW DFB láser seguida de un EAM, como se muestra arriba. Ambos dispositivos pueden ser integrados monolíticamente INP en el mismo sustrato, lo que lleva a un diseño compacto y bajo las pérdidas de acoplamiento entre los dos dispositivos. • El EAM se compone de una región activa de semiconductores insertado entre un p-y ndopado capa, formando una unión pn. El EAM se basa en el principio conocido como Franz-Keldysh efecto, según el cual el efectivo bandgap de un semiconductor disminuye con el aumento del campo eléctrico. • El voltaje de la conmutación de modulador en el estado para el estado desactivado, el cambio de voltaje vsw, normalmente está en el rango de 1,5 a 4 V, y la dinámica ER generalmente está en el rango de 11 a 13 dB. • Debido a que el campo eléctrico en la región activa, no sólo modula la absorción características, sino también el índice de refracción, el EAM produce algún sonido. Sin embargo, este sonido por lo general es mucho menor que la de un láser directamente modulada. Un pequeño sobre-estado (sesgo) en torno a la tensión de 0 a 1 V a menudo se aplica para reducir al mínimo el modulador de sonido.

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• La entrada de señal óptica se divide por igual y se envía por dos caminos diferentes ópticas. Después de unos pocos centímetros, las dos vías recombinarse, provocando la óptica de las ondas interfieren entre sí. Dicho acuerdo es conocido como un interferómetro. • Si el cambio de fase entre las dos ondas es de 0 °, entonces la interferencia es constructiva y la intensidad de la luz a la salida es alta (en estado), si el cambio de fase es de 180 °, entonces la interferencia es destructiva y la intensidad de la luz es igual a cero (estado desactivado). • El cambio de fase, y por lo tanto, la intensidad de salida, el cambio es controlado por el retraso a través de uno o ambos de los caminos ópticos por medio de la electro-óptica efecto. Este efecto se produce en algunos materiales tales como el litio niobate (LiNbO3), alrededor de los semiconductores, así como algunos polímeros y hace que el índice de refracción a cambio de la presencia de un campo eléctrico. • El modulador MZ LiNbO3 MZ puede funcionar satisfactoriamente en un rango de longitud de onda de 1300 – 1550nm. Es ampliamente utilizado en la actualidad en el campo digital para alta velocidad de comunicación en fibra óptica. • Los moduladores MZ LiNbO3 tienen funcionamiento estable en un amplio rango de temperatura, muy baja tensión de sesgo y lon comercialmente disponibles.

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• El LN81S y LN56S son moduladores LiNbO3 con fotodiodos integrados que están diseñados para ser integrados en 300 pines MSA. Moduladores cero Chirp se fabrican a partir de X-Cut titanio Indiffused LiNb03, que permite que los dos brazos del interferómetro Mach-Zehnder sea simétrica. Esta simetría asegura que la salida modulada del modulador no cambie de fase o frecuencia. La señal será de espectro ampliado, lo que conduce a una mayor dispersión cromática y lun aumento de los límites de la separación de canales WDM.

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• Son dispositivos ópticos imprescindibles en sistemas de multiplexados por división de longitud de onda(WDM). • Se clasifican en dos grupos: • Basados gratings de difracción y

• Basados en filtros ópticos. • Los demultiplexores basados en gratings se basan en el fenómeno de la difracción de Bragg.

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• La señal de entrada es reflejada por el grating (rejilla) , ésta separa espacialmente las longitudes de onda de la señal de entrada y mediante un lente estas señales son enfocadas cada una en una fibra óptica. • El empleo de lentes de índice gradual en lugar de lentes convencionales simplifica el alineamiento de las señales y se consigue un dispositivo más compacto.

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• La siguiente tabla muestra un ejemplo de las longitudes de onda a las cuales trabajan los multiplexores y demultiplexores.

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Esta unidad esta compuesta por los siguientes temas: • Tema 1: Dispersión cromática

• Tema 2: Dispersión Modal. • Tema 3: Compensación de la dispersión.

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• La actual sociedad de la información refleja una tendencia en el aumento de la demanda de ancho de banda de transmisión en las redes de comunicación. Este ancho de banda está limitado por el propio diseño y topología de la red de comunicaciones. En el caso concreto de las redes de fibra óptica existen varios factores que limitan la velocidad: distancia de transmisión, diseño de los cables, factores físicos externos, tipo de fibra óptica, etc. Al aumentar la velocidad de transmisión de las redes ópticas WDM hasta valores de 40 Gbps y superiores, toman importancia las limitaciones debidas principalmente a los siguientes factores: • Atenuación (dB/Km) • Dispersión cromática • Dispersión modal y Polarización del modo de dispersión (PMD) • Cuanto mayor es la tasa de transmisión, menor es la tolerancia a estos factores, si bien existen diferentes métodos de compensación que revisaremos adelante.

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• 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. • El ensanchamiento que sufren los pulsos de luz, denominados dispersión, es un factor crítico que limita la calidad de la transmisión de señal sobre enlaces ópticos. La dispersión es una consecuencia de las propiedades físicas del medio de transmisión. Las fibras monomodo, usadas en redes ópticas rápidas, están sujetas a la Dispersión Cromática (CD) que causa un ensanchamiento de los pulsos de luz según la longitud de onda, y a la Dispersión de Modo de Polarización (PMD) que provoca un ensanchamiento del pulso según la polarización. Un ensanchamiento excesivo provocará una superposición de los pulsos y errores en la decodificación.

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• Una red que transmite a 10 Gbps tiene 16 veces más tolerancia a la dispersión cromática que una que trabaja a 40 Gbps. Este dato permite hacernos una idea de la limitación que supone la CD en sistemas de alta velocidad. Las redes ópticas tienen una CD máxima acumulada hasta la que el sistema funciona correctamente. Para mantener la CD dentro de los límites de cada red es necesario utilizar equipos de compensación de CD (CDFM). Estos equipos permiten eliminar la limitación por CD en las redes ópticas.

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• Una red que transmite a 10 Gbps tiene 16 veces más tolerancia a la dispersión cromática que una que trabaja a 40 Gbps. Este dato permite hacernos una idea de la limitación que supone la CD en sistemas de alta velocidad. Las redes ópticas tienen una CD máxima acumulada hasta la que el sistema funciona correctamente. Para mantener la CD dentro de los límites de cada red es necesario utilizar equipos de compensación de CD (CDFM). Estos equipos permiten eliminar la limitación por CD en las redes ópticas. • La imagen muestra los costos de CDFM en función del ancho de banda de transmisión de la red óptica. • El costo de los sistemas de compensación para fibras G.652 y G.655 es prácticamente igual, así que no es determinante para elegir un tipo de fibra o el otro en función de estos costes. Es importante destacar que la contribución de CD es determinante en el funcionamiento del sistema para largas distancias y altas tasas de transmisión. En distancias cortas de pocos kilómetros la contribución al total es pequeña y no afecta gravemente al comportamiento del sistema.

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• La CD varía de unos tipos de fibra a otras, como valores típicos de referencia se pueden tomar estos: • G.652 16.5 ps / (nm*km) • G.655 4.2 ps / (nm*km)

• La fibra G.655 tiene unos valores de CD menores y la compensación de CD no se hace tan necesaria, a cambio el coste por Km de este tipo de fibras es mayor que el de la G.652. La fibra G.655 se utilizará en aquellos sistemas que estén diseñados para trabajar con distancias muy largas y a tasas de transmisión altas, sin que sea tan importante la compatibilidad con la fibra instalada.

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• La Dispersión por Modo de Polarización, o PMD (Polarization Mode Dispersion), es una propiedad fundamental de fibra óptica mono-modo y componentes en los cuales la energía de la señal a una longitud de onda dada está compuesta de dos modos de polarización ortogonales de velocidades de propagación ligeramente diferentes [Der98]. Esta diferencia del tiempo de propagación entre los modos de polarización ortogonales recibe el nombre de "retardo de grupo diferencial", comúnmente simbolizado como g o simplemente . • Los efectos producidos por este fenómeno son muy parecidos a los de la Dispersión Cromática, pero existe una importante diferencia. La Dispersión Cromática es un fenómeno relativamente estable. La Dispersión Cromática total de un enlace de telecomunicaciones puede calcularse de la suma de sus componentes, y puede diseñarse de antemano la ubicación y el valor de compensación de dispersión. En cambio, la PMD de una fibra óptica mono-modo en una longitud de onda dada no es estable, los diseñadores de los sistemas forzan las predicciones de los efectos de la PMD y resulta imposible la compensación pasiva de dispersión. • Para realizar esta medición existen varios métodos. Por ejemplo, existe un Analizador de Polarización, el cual permite realizar la medición. Este instrumento es el Agilent 8509B.

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• La Dispersión por Modo de Polarización, PMD, es un efecto de dispersión óptico, que limita la calidad de la transmisión en los enlaces de fibra óptica. Su control se está convirtiendo en esencial, ya que limita fuertemente la capacidad de transmisión a altas velocidades, especialmente en aquellos por encima de los 10 Gbps. Es un parámetro difícil del medir y compensar dada su naturaleza estadística, y depende fuertemente de las condiciones físicas del cable (ambientales y mecánicas). • El origen físico de la PMD es fundamentalmente la birrefringencia de la fibra, que produce por las diferencias en las constantes de propagación en los ejes ortogonales.

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• Estas diferencias se producen por imperfecciones en el proceso de fabricación de la fibra o como resultado de fuerzas externas que producen doblados y tensiones en la fibra. Si la fibra fuera perfecta, con una geometría uniforme, homogeneidad en el material y sin efectos de tensión, ambos modos se propagarían exactamente a la misma velocidad y no existiría degradación sobre los bits transmitidos.

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• En realidad la fibra no es perfecta y los dos modos sufren un retraso llamado PMD, que provoca un ensanchamiento de la señal, aumentando la incertidumbre en la detección de los símbolos. Como consecuencia se incrementa la probabilidad de error de bit en la transmisión (BER).

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• En la imagen se muestra un histograma de medidas realizadas por Bellcore en los Estados Unidos sobre la fibra óptica instalada en el año 1994, en el que quedan de manifiesto los valores tan altos de PMD en las fibras, debido a que hasta ese año no se empezó a controlar la influencia de dicho parámetro.

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• Por ello, de cara a las futuras velocidades de transmisión, 40G, 100G, 160G…es extremadamente importante evaluar el impacto de la PMD en las redes instaladas y disminuir al máximo su valor para las fibras actuales y futuras. Valores que hace unos años eran aceptados, incluso en normas internacionales, como 0,5 ps/√km, deben ser ahora obligatoriamente revisados para las redes de larga distancia y alta velocidad. Fabricantes de cable y fibra trabajan en el desarrollo de nuevos diseños para mejorar este parámetro. • En el imagen podemos comprobar los límites recomendados para que las comunicaciones sean correctas bajo la influencia de la PMD. La transmisión en la fibra queda limitada.

• Según esto, un sistema a 40 Gbps puede tener una PMD acumulada de hasta 2.5 ps, y alcanzar distancias de enlace de hasta 625 km. con un coeficiente de PMD de 0,1 ps/√km. • La fibra óptica G.652 actual tiene un valor de PMD máximo típico de 0,2 ps/√km, este valor es mayor en las fibras G.655 debido a su mayor índice de refracción. La PMD cambia de forma aleatoria con el tiempo y la longitud de onda, así que es más difícil de prever y compensar que la CD; una solución es utilizar modulaciones más eficientes. • La reducción de los valores de PMD en G.652 hasta 0,1 ps/√km teórica es posible en las fibras G.652 actuales, pero depende en gran medida de la instalación de la fibra y de la influencia de los factores ambientales.

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• Según ITU-T G.652, se define la PMD de forma estadística, no de forma individual para cada fibra. Los requisitos sólo hacen referencia a aspectos del enlace calculados a partir de la información del cable. El fabricante debe proporcionar un valor de PMD de diseño del enlace, PMDq, que constituya el límite estadístico superior del coeficiente de PMD de los cables de fibra óptica concatenados en un enlace de M secciones de cable. El límite superior se define en términos de un bajo nivel de la probabilidad, Q; de que un valor de coeficiente de PMD concatenado sea mayor que PMDq. Para valores de M y Q definidos (M = 20 cables y Q =0,01%), el valor de PMD no debe superar el coeficiente máximo de PMD especificado. • Las medidas y especificaciones obtenidas en fibras no cableadas son requisito necesario pero no suficiente para garantizar las especificaciones en fibra cableada. El valor máximo para el diseño de enlaces especificado en fibras no cableadas será inferior o igual al especificado en fibras cableadas. La relación de los valores de PMD en fibra no cableada y cableada dependerá de las circunstancias de la construcción y tratamiento del cable, así como del estado de acoplamiento del modo de la fibra no cableada.

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• Existen disponibles en el mercado diferentes equipos para medir la PMD en la fibra, basados en la inyección de luz polarizada y medida del retraso de la señal. • Los equipos más avanzados combinan la función con un OTDR y permiten obtener los valores de PMD en diferentes tramos realizando la medida sobre un solo extremo de la fibra. Mediante esta técnica se puede conocer si un extremo del enlace está fallando y proceder a su reposición.

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• Se debe hacer especial énfasis en los efectos de macro y microcurvaturas que pueden inducir pérdidas en las fibras contenidas en los cables ópticos. Las principales causas están asociadas al proceso de fabricación e instalación, así como a cambios de temperatura durante la operación. Las pérdidas por microcurvaturas se evitan con un adecuado diseño y proceso de las fibras durante la aplicación de la protección secundaria. • Las características mecánicas principales que se deben tener en cuenta al diseñar un cable son: curvado, tensión, impacto, aplastamiento e impacto. Los elementos de refuerzo y el radio mínimo de curvatura se definen para evitar que el cable pueda resultar dañado durante el proceso de instalación debido a tracción o radio de curvaturas no adecuados. • Los factores ambientales que más influyen son: generación de hidrógeno, penetración de agua, vibración, cambios de temperatura y ataques biológicos (roedores) ;y también cargas de viento y hielo en el caso de cables aéreos. • Las características geométricas y ópticas de las fibras (atenuación, dispersión, PMD...) se ven poco afectadas por el proceso de cableado, si se respetan las condiciones de diseño adecuadas.

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