Tipos de Empalmes

INTRODUCCION:
Es importante que el núcleo de una fibra esté perfectamente alineado con las zonas activas tanto
del emisor como del receptor para maximisar la potencia acoplada.La misma es válida cuando se
realiza una interconexión entre fibras, los núcleos deben estar alineados entre sí para tener un
empalme de bajas pérdidas.
Se habla de empalmes cuando se refiere a la interconexión temporal
(desconectable).
Generalmente, las pérdidas que se producen en las interconexiones se deben a:
desplazamientos laterales de los ejes de las fibras.
Mala terminación de los extremos de las fibras.
Desalineamientos angulares
Reflexiones (pérdidas de Fresnell)
Los empalmes y conectores se usan para enlaces punto a punto. Cuando la luz debe ser
distribuida entre varias fibras puede usarse un compoente llamado acoplador.
TIPOS DE EMPALMES.
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A) Empalmes de fusión por arco eléctrico:
Es la tecnica de empalme en donde la fibra, al unirse se juntan y se calientan hasta el
punto de elasticidad. En este método se produce una pérdida de unos 0.2 dB.
B) Empalmes sobre sustrato ranurado:
En este tipo de empalmes se producen pérdidas hasta de 0.5 dB.
En aplicaciones que requeren pérdidas bajas como las redes telefónicas y las instalación de
cables de fibra en donde las uniones no necesitan desmontarse, las fibras necesitan estar
empalmadas.
Las pérdidas conseguidas en los empalmes, suelen ser del orden de los decibelios.
Las técnicas de emplame son variadas, en las cuales estan las basadas en adhesivos y las de
fusión por llama de gas o por arco eléctrico, en donde esta última es la más usada
actualmente.
EMPALMES MECÁNICOS
Cuando se tienen enlaces de corta distancia donde se toleran pérdidas considerables, se utiliza
empalme de tipo mecánico, en los cuales la fibra se une a través de medios mecánicos, como:
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METODO DE VARILLAS:
Este es uno de los primeros métodos utilizados de empalmes mecánicos.
Por lo general se usan tres varillas de acero o vidrio (o pins) acomodados para que en el
orificio central queden alineadas las fibras a unir.
También se llegan a utilizar cuatro o seis varillas, con lo cual se logran más puntos de
alineamiento.
Se puede agregar una sustancia époxica para adherir las fibras y actuar como acoplador
óptico.
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METODO DE RANURA EN V:
Es el método más usado en los empalmes mecánicos, que consiste en colocar en los
extremos de una ranura anacalada en forma de v ( el material anacalado puede ser silicon,
cerámica, acero o aluminio.) las fibras ya preparadas, con lo cual, las fibras se alinean.
Además, se agrega un adhesivo con indece de refracción igual al núcleo de la la fibra.
La unión se logra mediante una tapa que sujete las fibras, manteniendolas en contacto.
La ventaja de este método es su facilidad y rapidez de elaoración y su perdidad de 1dB.
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MÉTODO ELASTOMÉRICO:
Consiste en dos tubos de materiales elásticos con un pequeño orificio en el centro y de
diametro ligeramente menor que el del revestimento de la fibra, con un ensanchamiento en
ambos extremos del orificio para facilitar lainserción de la fibra.
Cuando se efectua la inserción, el material elástico ejerce una fuerza simétrica sobre la fibra
que hace que los ejes de las fibras a unir, queden alineadas sin importar si son de diferente
diametro. Además con ello se eliminan las fallas angulares y radiales reduciendo las
pérdidas en el empalme.
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OTROS MÉTODOS:
Existen distintos elementos que actúan para alinear las fibras a unir.
El más sencillo es el emplame por tubo en donde se tiene una pieza de vidrio u otro
material, en forma de tubo y con un diámetro ligeramente mayor al de la fibra a unir,
incluyendo un orificio lateral para el adhesivo.
Se tiene el inconveniente que es dificil introducir la fibra en este orificio tan pequeño,
además de que la pieza debe gran precisión en su construcción.
Una variación de este método es el empalme crimpeado, en donde la construcción del tubo
es menos elaborada ya que se tiene una herramienta especial parra comprimir de manera
precisa al tubo.
Otra variación de este, es aquel en el que se dobla el tubo a 15° en sus extremos, los cuales
obligan a la fibra a apoyarse en la ranura, qeudando así alineadas.
EMPALMES DE FUSION.
Método más utilizado, el cual consiste en aplicar calor en una zona especifica a unir,
suavizandolas y fusinandolas.
Las fibras se preparan en sus extremos quitandole las cubiertas secundaria y primaria,
cortando las caras de los extremos para que esten planas y perpendiculares al eje limpiando
la fibra de grasa y polvo.
La fibra se monta en una base ranurada o sujetadores controlados por microposicionadores
accionados por motoreso o manualmente, con libertad para moverse en tres direcciones para
obtener una alineamiento optimo, supervisado por un micoscopio.
Las imperfecciones que pueden generarse son las burbujas de aire y deformaciones del núcleo
durante la elaboracion del empalme; para evitar esto se hace una prefusion que consiste en
aplicar calor durant eun lapso muy pequeño con la que se redondean los extremos suavisando
su superficie.
Para aplicar calor a la unión se utiliza principalmente un aro eléctrico o también se puede
utilizar la fusión por gas o por laser.
El tiempo de fusión y el calor aplicado deben estar cuidadosamente controlados para obtener un
empalme eficiente.
Para la optimización de este método, se alimenta luz en un extremo de las fibras a empalmar y
en la otra fibra se recoge la luz de la misma forma; midiendola y observandose que en donde la
potencia optica recibida sea mayor, se tentra la alineacion optima de las fibras.
Mediante métodos de fusión se logran atenuaciones por empalme entre 0.2 y 0.1 dB llegando a
tener inclusive menos de 0.01 dB para fibras identicas.
Una vez hecho el empale se debe proteger con una cubierta que sustituya las cubiertas primaria
y secuindaria además de almecenarse de tal forma que no reciba esfuerzos de tensión.
Los factores que disminuyen considerablemente la resistencia mecánica del punto de unión de
las fibras son:
 La combinación de daños superficiales por manejo de fibra
 Crecimiento de grietas por calentamiento
 Esfuerzoz residuales por cambio de la composicion quimica
MAQUINAS PARA EMPALMAR.
A finales de los 70’s se comenzaron a desarrollar las primeras máquinas para empalmar fibras
ópticas por fusión.
El principio básico con el cual son diseñadas, es la aplicación de calor en el punto de unión de
las fibras, para la fusión de estas; con ello se tiene una unión permanente y no requiere
materiale adiconales como pegamento.
La máquina debe manejar y monitorear varios parametros como son:
• Posición : Se alinean las fibras para tener un buen empalme, utilizan posicionadores de
presión en las tres dimensiones.
• Calor : Se regula la cantidad de calor aplicado al punto de unión de las fibras, en esta se
manejan dos parametros:
a) El tiempo de aplicación de la fuente de calor
b) La intensidad de la fuente de calor
FUETES DE CALOR PARA EMPALMES POR FUSION.
Las fuentes de calor han variado conforme se han desarrollado las máquinas para empalmar,
primero con fusión por gas, despues con arco elñectrico y finalmente con la aplicación del laser
para la fusión.
El primer método resulto con grandes pérdidas ya que el mismo quemador de gas generaba
impurezas en la unión de las fibras. Y el último método es aún muy costooso, con lo que el
método de fusión por arco eléctrico es el más utilizado ya que controla la corriente aplicada a
los electrodos.
Para alinear la fibra, se debe utilizar un sistema de monitoreo construido por un juego de
espejos y lentes amplificados por un microscopio o una pequeña camara de video.
Con el desrrollo de los equipos han facilitado el poder estimar las pérdidas en el empalme, tener
un equipo ligero, manejable y compartido con toda clase de fibras. Y lo más importante,
perdidas menores.
La segunda generación agrega un sistema de inyección de detección de luz (LID), el cual se
basa en el comportamiento óptico dse la fibra al curvarse.
Una tercera generación surgió con el sistema de alineamiento de perfiles de indice de refracción
( PAS- Profile Alignment System).
El sistema remplaza el microscopio por una cámara de video donde se obtiene una señal de
posición de los núcleos de las fibras a unir.Esta señal se utiliza para alinear autamáticamente las
fibras.
También hace estimaciones de las pérdidas en el empalme.
Un equipo desarrollado por ERICSSON, se considera de cuarta generación. En este equipo, la
estimación se hace en la zona crítica del empalme y toma 6 parámetros para elaborar la
estimación:
1.- Deformación en el núcleo
2.- Longitud
3.- Diferencia del nivel del núcleo
4.- Diferencia del nivel del revestimento
5.- Variación de diámetro exterior
6.- Linea vertical que aparece en la zona de empalme.
La estimación se efectua en el momentos de la fusión, el sistema se denomina procesamiento
de imagen de empalme caliente. ( WSIP- Warm Splise Imagen Processing). Se considera que
este equipo tiene unb 5% de error con respecto a la medición de un OTDR.
El tiempo que toma este equipo para realizar un empalme es de un minuto, otra ventaja es su
poco peso, durabilidad, posibilidad de observar el empalme por monitor y empalmar distintos
tipos de fibras.