¿Cómo afecta la atenuación a mi red de fibra óptica?

Las redes de fibra óptica son redes donde la transmisión de datos se realiza con la ayuda de transceptores ópticos y cables ópticos. Los transceptores ópticos transmiten una luz óptica a través de un cable óptico. Como en el caso de las redes de cobre Ethernet estándar, las redes ópticas también se ven influenciadas por la tensión exterior y las propiedades interiores y, como consecuencia, se pierde algo de energía. Esta pérdida de potencia óptica se llama atenuación.

 

Los cables de fibra óptica constan de un núcleo y un revestimiento de fibra de vidrio, un revestimiento amortiguador, componentes resistentes de Kevlar y un material exterior protector llamado chaqueta. Dependiendo del tipo de cable óptico. Estos componentes pueden variar en tamaño y resistencia. A diferencia de los cables de cobre que utilizan electricidad para transmitir datos, los cables de fibra óptica utilizan pulsos de luz óptica para la misma función. Su núcleo está hecho de vidrio ultrapuro rodeado por un revestimiento similar a un espejo. Cuando la luz incide en el cable, viaja por el núcleo rebotando constantemente en el revestimiento hasta llegar al destino final. Hay dos tipos de cables ópticos, multimodo y monomodo. Desde fuera parecen casi iguales, sin embargo su interior juega un papel muy importante en la atenuación óptica. Las fibras monomodo se utilizan para conexiones de alta velocidad y largo alcance debido a su núcleo y revestimiento más apretados que mejoran la transmisión de la luz al limitar el rebote de la luz en el revestimiento. Las fibras multimodo tienen un núcleo más grande, por lo que la luz rebotará cada vez más y se perderá más energía hasta llegar al destino.

 

Sin embargo, la atenuación óptica de las fibras ópticas no es sólo la potencia perdida debido al núcleo del cable. La alta atenuación óptica puede deberse a la absorción, la dispersión y la tensión física en el cable, como la flexión. La atenuación de la señal se define generalmente como la relación entre la potencia de entrada óptica y la potencia de salida óptica. Como sugieren los nombres, la potencia de entrada óptica es la potencia inyectada en el cable óptico por el transceptor óptico, y la potencia de salida óptica es la potencia recibida por el transceptor en el otro extremo del cable. La unidad de atenuación se describe como dB/km.

 

La absorción es una de las principales causas de atenuación óptica. Esto se define como la potencia óptica perdida debido a la conversión de la potencia óptica a otra forma. La absorción suele ser causada por vapores de agua residuales. Generalmente la absorción se define por dos factores:

 

Imperfección en la estructura atómica del material fibroso.

Las propiedades extrínsecas e intrínsecas del material de fibra que representan la presencia de impurezas en el material de fibra.

La absorción extrínseca es causada por impurezas como trazas de metales, hierro y cromo, introducidas en la fibra durante el proceso de fabricación. Estos metales traza provocan una pérdida de energía durante el proceso de conversión cuando pasan de un nivel de energía a otro.

La absorción intrínseca es causada por las propiedades básicas del material de fibra. Si el material de la fibra óptica es puro, sin impurezas ni imperfecciones, entonces toda la absorción sería intrínseca. Por ejemplo, en fibra óptica se utiliza vidrio de sílice debido a su baja absorción intrínseca en ciertas longitudes de onda que van desde 700 nm a 1600 nm.

Las pérdidas por dispersión son causadas por las fluctuaciones de densidad en la propia fibra. Estos se producen durante el proceso de fabricación. La dispersión se produce cuando la luz óptica choca contra varias moléculas del cable y rebota. La dispersión depende en gran medida de la longitud de onda de la luz óptica. Hay dos tipos de pérdidas por dispersión en las fibras ópticas:

 

Dispersión de Rayleigh: esta dispersión se produce en fibras comerciales que operan en longitudes de onda de 700 a 1600 nm. La dispersión de Rayleigh ocurre cuando el tamaño de la fluctuación de densidad es menor que 1/10 de la longitud de onda operativa.

Dispersión de Mie: esta dispersión se produce cuando el tamaño de la fluctuación de densidad es mayor que 1/10 de la longitud de onda operativa.

Doblar el cable de fibra también provoca atenuación. La pérdida por flexión se clasifica en microcurvaturas y macrocurvaturas:

 

Las microcurvaturas son pequeñas curvaturas microscópicas en la fibra que ocurren más comúnmente cuando la fibra está cableada.

Por el contrario, las macrocurvaturas son curvaturas que tienen un radio de curvatura grande en relación con el diámetro del cable.

Otro tipo de pérdida de potencia óptica es la dispersión óptica. La dispersión óptica representa la dispersión de la señal luminosa a lo largo del tiempo. Hay dos tipos de dispersión óptica:

 

Dispersión cromática que es la dispersión de la señal luminosa resultante de las diferentes velocidades de los rayos luminosos.

Dispersión modal que es la dispersión de la señal luminosa resultante de los diferentes modos de propagación de la fibra.

La dispersión modal suele limitar la velocidad de bits máxima y la longitud del enlace en las fibras multimodo. La dispersión cromática es la principal culpable de la atenuación en las fibras monomodo.

 

Teniendo esto en cuenta siempre debemos considerar, probar y calcular la posible atenuación de las fibras para deimplementar una red estable capaz de futuras actualizaciones.