TECNOLOGÍA Interconexión: Empalmes y Conectores Se utiliza el

TECNOLOGÍA
Interconexión: Empalmes y Conectores
Se utiliza el vocablo empalme cuando se refiere a una interconexión permanente, mientras
que el término conectivo se refiere a una interconexión temporal (desconectable). Cualquier
interconexión debe permitir el paso de la luz con las mínimas pérdidas.
Generalmente, la pérdidas que se producen en las interconexiones se deben a:
- Desplazamientos laterales de los ejes de las fibras
- Desalineamientos angulares
- Reflexiones
El pequeño diámetro de las fibras hace de este factor un elemento crítico. Cuando se efectúa
una conexión de una fibra, con un emisor o receptor, es necesario que el núcleo de la fibra esté
perfectamente alineado, con las zonas activas, para maximizar la potencia acoplada. Lo mismo es
válido cuando se realiza la interconexión entre fibras.
Los empalmes y conectores se usan para enlaces punto a punto. Cuando hay que distribuir luz
entre varias fibras se usan los acopladores.
Empalmes
Existen varias técnicas para los empalmes permanentes, como por ejemplo: las basadas en
adhesivos y la fusión por gas o las de fusión por arco eléctrico. La más usada es la de fusión.
Para soldar dos fibras, hay que cortar las fibras para tener superficies planas y perpendiculares
al eje. Entonces se colocan las fibras en un soporte en V y se alinean con microposicionadores.
Cuando se tiene una buena alineación, se separan los extremos de las fibras y se hace saltar un
arco eléctrico. Las fibras se acercan hasta completar el empalme.
Para fibras multimodo, más anchas y por tanto, con menos dificultades, el proceso es bastante
automatizado. Las fibras preparadas se colocan en ranuras prealineadas y se empalman con el
proceso antes descrito.
En aplicaciones donde se requieren pérdidas bajas como es en las redes telefónicas, donde las
pérdidas en las uniones reducen la distancia admisible entre repetidores, las fibras necesitan estar
empalmadas. Las pérdidas conseguidas en los empalmes son muy bajas. suelen ser del orden de
unas décimas de dB.
Existen diferentes técnicas de empalme, pero actualmente la más utilizada es la de la fusión.
En esta técnica, las fibras a ensamblar se unen y se calientan hasta el punto de elasticidad
produciendo la fusión. Las pérdidas en un empalme mecánico son de unos 0.5 dB mientras que
los empalmes por fusión tienen pérdidas de aproximadamente unos 0.2 dB. En la figura siguiente
están descritas las distintas fases del empalme durante el proceso de fusión.
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Figura 30.- Acoplamiento por fusión de dos fibras ópticas.
Conectores
Los conectores ópticos figura 31 pueden ser usados para unir una fibra con el elemento activo
(fotoemisor o fotorreceptor) o con otra fibra óptica.
El acoplamiento óptico, en la mayoría de los conectores, se produce enfrentando las caras
previamente preparadas de las fibras ópticas y manteniéndolas muy juntas. Las pérdidas en un
conector se producen por varios factores: mala alineación (transversal y angular), reflexión en las
superficies aire-vidrio, separación entre las fibras (necesaria para que no se rayen entre sí),
variaciones del tamaño del núcleo, de la apertura numérica de la fibra, etc.
Para conectar fibras ópticas se suelen encerrar los dos extremos en vainas cilíndricas de los
que solo sobresalen las caras planas de los extremos. Entonces las dos vainas se alinean en un
taladro de precisión.
Hay que proteger bien las fibras de los esfuerzos mecánicos en el cable para evitar
separaciones entre las superficies enfrentadas.
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Figura 31.- Conector óptico.
En el caso de fibras de pequeño núcleo, se dispone de conectores ajustables que
permiten una gran precisión en el alineamiento. Su desventaja es que es necesario tener
acceso a los dos extremos del cable del sistema, para medir la potencia transmitida después
de acoplar cada par de conectores.
Para minimizar los efectos de la suciedad que entra en los conectores desconectados, y
que resulta muy difícil de limpiar, se usan los conectores de haz expandido. En éstos, se fija
una microlente convergente en cada fibra a unir, de forma que los extremos de la fibra
coincidan con los focos de las lentes (Figura 32). De esta forma, el haz de luz se expande,
minimizando los efectos de las partículas de suciedad y después vuelve a converger,
formando una imagen de la fibra fuente en la fibra receptora, con idéntico tamaño. Además
del efecto sobre la suciedad, este método permite aumentar la distancia entre las fibras, e
incluso, interponer una ventana plana de protección, fácilmente limpiable, delante de cada
fibra para evitar la suciedad.
Figura 32.- Conector de haz expandido.
Acopladores
Cuando hay que distribuir la luz de una a varias fibras, se emplea un acoplador. Éste
divide el foco luminoso en dos o más partes, y las inyecta en las fibras correspondientes.
Puede hablarse de dos familias de acopladores: acopladores en T y acopladores en estrella.
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Los acopladores en T distribuyen la señal de una a dos fibras, mientras que los
acopladores en estrella la distribuyen en varias fibras. Se plantean diversos problemas
debido a que se reduce la potencia óptica y de margen dinámico, pues la potencia necesaria
para llegar a los destinos más lejanos puede ser excesiva para los más cercanos (Figura 33).
Los acopladores en T provocan pérdidas que aumentan linealmente con el número de
terminales, mientras que en un sistema con acopladores en estrella, las pérdidas son
logarítmicas.
Figura 33.- Acopladores.
Atenuadores Ópticos.
Ciertas medidas ópticas sólo pueden hacerse si se dispone de potencia óptica variable.
El control de intensidad de los diodos LED y de los láseres no ofrece suficiente margen
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dinámico, a parte de que con la intensidad varían algunas características de la luz, tales
como: el diagrama de radiación, la estructura modal e incluso la longitud de onda.
Los principales criterios de calidad de un atenuador óptico variable son:
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Margen de atenuación
Mínimas perdidas de inserción
Ausencia de interferencias y reflexiones
Independencia de la polarización
Baja distorsión de haz
Control mecánico o electrónico
Un atenuador variable sencillo se puede realizar mediante una rueda tintada según la
escala de grises y accionada en su rotación por un motor. La escala de grises puede
efectuarse bien por medio de una película fotográfica, o por un recubrimiento metálico de
espesor variable.
También por medio de dos polarizadores se puede implementar un atenuador óptico
variable.
Existe otro tipo de atenuadores que no utilizan el control mecánico para variar su
atenuación: por ejemplo los cristales líquidos que rotan la polarización de la luz
dependiendo del voltaje aplicado. Si se sitúa el cristal líquido entre dos polarizadores, se
puede variar electrónicamente la atenuación.
Otra forma de obtener atenuación puede conseguirse separando una cierta distancia las
terminaciones de dos fibras ópticas (gap de aire) o provocando desalineamientos.
También se presentan en le mercado atenuadores, de valor fijo, que utilizan una
tecnología de fusión de fibra, fundamentada en la propiedad física natural de acoplamiento
evanescente para crear el nivel de atenuación deseado.
Figura 34.- Escala de grises lineal.
Multiplexores por división de longitud de onda
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Los multiplexores permiten utilizar la misma fibra para transmitir simultáneamente dos
o más señales de λ distintas. Los demultiplexores separan las señales de distintas A
combinadas en la misma fibra hacia las fibras individuales. Los multiplexores y
demultiplexores pueden utilizarse tanto para aplicaciones monomodo como multimodo.
Mediante la utilización de recubrimeintos dicroicos de alta calidad que actúan como
filtros paso banda, pueden acomodarse gran diversidad de λ, desde 400 hasta 1600 nm.
Las principales aplicaciones de los multiplexores: bucle de abonado RDSI, vídeo
multicanal, redes LAN, redes WAN, etc.
Figura 35.- Escala de grises.
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