CAPÍTULO 5 EXPERIMENTOS DE LABORATORIO

CAPÍTULO 5
EXPERIMENTOS DE LABORATORIO
5.1 Introducción
En este capítulo, se presentará una serie de experimentos de comunicaciones ópticas que pueden
ser realizadas en el laboratorio, utilizando el instrumental de mediciones ópticas adquirido para el
LCO.
La primera experiencia se basa en la caracterización de una fuente láser. La fuente óptica
sintonizable (TOS) adquirida para el laboratorio, corresponde a una fuente láser DFB
(Distributed FeedBack), por lo que este experimento consta en la caracterización de una fuente
láser del tipo DFB. La segunda experiencia, permite conocer las pérdidas de inserción de un
componente, utilizando el OTDR disponible en el laboratorio. La tercera, se basa en comprobar el
nivel de atenuación del atenuador 8156A, adquirido para el laboratorio. Finalmente, la cuarta
experiencia, presenta un método para obtener una longitud de onda desconocida, si bien este
experimento se presenta en este capítulo, también es posible llevarlo a cabo en la red óptica.
Al finalizar el capítulo, se presentan las correspondientes conclusiones.
5.2 Caracterización de una fuente láser
El objetivo de este experimento es obtener parámetros característicos de una fuente láser.
La fuente láser sintonizable (TOS) disponible en el laboratorio, corresponde a una fuente láser del
tipo DFB. Para realizar una caracterización de este tipo de fuente láser, el OSA cuenta con la
Aplicación de Prueba de Fuente [Osa02b], la cual se encuentra descrita en el Anexo H.
A continuación se presenta el procedimiento para una medición típica de un láser DFB
(Distributed FeedBack), utilizando el OSA.
1. Presionar la tecla Appl’s del panel frontal del OSA.
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2. Seleccionar Source Test... desde el SOFTKEY, para ingresar a la Aplicación de Prueba de
Fuente.
3. En el nuevo menú SOFTKEY, seleccionar DFB en la selección Source Test... para configurar
una medición de fuente DFB.
4. Presionar Measurement Setup... para configurar la medición. El panel de configuración de la
medición es desplegado, Figura 48.
Figura 48. Configuración para una medición de un láser DFB.
5. Deseleccionar la selección Auto del parámetro Auto Meas Span e ingresar un valor de 10 [nm]
o algún valor deseado.
6. Activar el parámetro Auto Meas Sensitivity.
7. Desde el menú SOFTKEY, presionar la selección Close Panel.
8. Presionar la tecla Auto Meas para ubicar y desplegar la respuesta del láser DFB
automáticamente. Los resultados son desplegados en pantalla, tal como se observa en la
Figura 49, también se pueden observar los parámetros de medición.
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Figura 49. Medición típica de un láser DFB.
En la Figura 49 [Osa02b], se puede observar que los parámetros medidos por la aplicación son
desplegados en la parte superior de la gráfica de la curva. Este despliegue puede configurarse
utilizando todas las funciones disponibles por el OSA, que están detalladas en el anexo D.
9. Presionar Print para imprimir los resultados. Para configurar la impresora y el tipo de
impresión se utiliza la Setup de impresión.
10. Para almacenar la información de la medición, presionar Save/Recall para ingresar al panel
de configuración de almacenamiento. Seleccionar la opción de almacenamiento deseada y
presionar Close Panel.
5.3 Pérdida de Inserción de un componente
El objetivo de este experimento es obtener las pérdidas de inserción de un componente óptico.
Las pérdidas de inserción corresponden a la variación entre la potencia de la señal de salida y la
señal de entrada de un componente. Se debe intentar que este parámetro sea lo más pequeño
posible, ósea, que la pérdida de potencia en un componente sea la menor posible. Este concepto
es profundizado en el anexo A, de este trabajo.
Para realizar una medición de pérdidas de inserción, existe una variedad de instrumentos, pero en
este caso, se analizará el método de medición utilizando el OTDR.
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5.3.1 Configuración del equipo
Lo primero que se debe considerar, es la correcta instalación del sub-módulo medidor de
potencia. Una vez instalado y el equipo encendido, aparecerá en el OTDR la pantalla de
aplicaciones la que tiene una serie de funciones proporcionadas por el equipo, se debe seleccionar
la pantalla que corresponde al medidor de potencia, esto pondrá en funcionamiento el medidor de
potencia.
Figura 50. Pantalla del OTDR con el Medidor de potencia.
Utilizando las teclas del cursor, izquierda y derecha, se puede seleccionar en pantalla la fuente o
el medidor de potencia, una vez ubicado sobre uno de estos con las teclas del cursor arriba y
abajo se puede mover sobre las teclas de cada uno de los elementos.
Existen dos formas de realizar esta medición, utilizando una fuente externa o utilizando la fuente
interna, que posee el OTDR.
5.3.2 Utilizando la fuente interna que posee el OTDR
Configuración del medidor de potencia
Con las teclas del cursor se debe seleccionar Mod en la fuente (a la derecha) y presionando Select
en el OTDR se debe setear en OC. Luego, se debe realizar lo mismo con la opción  de la fuente,
con la tecla Select se debe elegir la longitud de onda con la que se desea trabajar [Otd01].
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En el medidor de potencia se debe realizar un procedimiento similar para la longitud de onda, hay
que situarse sobre la opción  y seleccionar la misma longitud de onda elegida en la fuente.
Tomar un valor de referencia
Se debe conectar el módulo y el sub-módulo con una fibra como lo muestra la Figura 51.
Figura 51. Conexión del OTDR para la medición.
Una vez que la conexión está hecha se enciende la fuente, esto se realiza en la opción Enc/Apgdo
en la fuente de la pantalla del OTDR y luego se debe utilizar la opción dBm/W en el medidor de
potencia hasta que la medición de la ventana del medidor este en [dB].
Hay que esperar un momento hasta que la medición se estabilice, y a continuación se debe
seleccionar la opción Vis/Ref en la pantalla del medidor. La medición hecha se toma como valor
de referencia, esta es una medición sin el dispositivo bajo prueba (DUT, Device Under Test) del
que se desea saber la perdida de inserción. El valor de referencia adquirido se puede observar en
la pantalla del medidor de potencia, junto a Ref.
Después de esto se debe apagar la fuente en la opción Enc/Apgdo.
Realización de la medición
Para realizar la medición se debe insertar el dispositivo bajo prueba (DUT) entre los terminales
de la fuente y del medidor de potencia, tal como se observa en la Figura 52.
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Figura 52. Conexión del OTDR con el dispositivo bajo prueba.
Se vuelve ha encender la fuente, tal como se explicó anteriormente. Al realizar la medición se
podrá leer en la pantalla del medidor de potencia el valor correspondiente para la pérdida de
inserción del DUT.
Finalmente se apaga la fuente y se desconecta el DUT.
5.4 Comprobación de la atenuación del atenuador
El objetivo de este experimento es comprobar que el valor de atenuación presentado en la
pantalla del atenuador corresponde al valor real de atenuación entregado por éste.
El atenuador entrega un valor de atenuación especificado, entre sus conectores de entrada y
salida, en la pantalla de éste. Un experimento de interés, más bien una comprobación de la
atenuación entregada por el atenuador, es posible realizar con el uso de la fuente óptica
sintonizable, el atenuador, y el OSA.
Para realizar este experimento, primero se debe medir la potencia de salida del láser y la longitud
de onda, para tener un valor de referencia de potencia a esta longitud de onda. El esquema de
conexión para realizar esta medición se presenta en la Figura 53.
Figura 53. Esquema de medición 1.
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Luego, se debe ingresar un valor de atenuación en el atenuador y la correspondiente longitud de
onda, y conectarlo de la manera que muestra la Figura 54. Para conectar el atenuador hay que
desactivar la fuente láser.
Figura 54. Esquema de medición 2.
Con esto, se tendrá una segunda medición de potencia, que restándosela a la primera, se podrá
encontrar el valor de atenuación incorporada por el atenuador.
A continuación se presenta el procedimiento para esta medición.
1. Ingresar un valor de potencia en la fuente láser, por medio de la opción Power de la TOS.
2. Ingresar una longitud de onda en la fuente láser, con la opción Wavelength.
3. Conectar la fuente láser al conector de entrada del OSA, configurar un Span correspondiente
a la longitud de onda de la fuente láser encender el láser y presionar la tecla Auto Meas del
panel frontal del OSA.
4. Medir y comprobar el nivel de potencia entregado por el láser. Guardar el valor medido.
5. Apagar la fuente láser y conectar el atenuador, según la Figura 54.
6. Ingresar un valor de atenuación en el atenuador, la longitud de onda especificada en la fuente
láser y encender la fuente láser.
7. Presionar nuevamente la tecla Auto Meas del panel frontal del OSA. Medir el nivel de
potencia con el atenuador conectado entre los dos instrumentos. Guardar la potencia medida.
8. Restar ambos valores. Este resultado debería corresponder al valor de atenuación especificado
en el atenuador.
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5.5 Obtención de una longitud de onda desconocida
El objetivo de esta experiencia es descubrir la longitud de onda de trabajo de una fuente
desconocida.
La atenuación producida en el filtro del atenuador es dependiente de la longitud de onda, esto se
puede observar utilizando la función LAMBCAL en ON. Esta función mantiene la posición del
filtro del atenuador fija permitiendo ver la dependencia con la longitud de onda.
Primero se debe obtener una cierta atenuación, para una cierta longitud de onda. Se debe tener la
opción LAMBCAL en OFF, esto mantendrá la atenuación constante mientras se reposiciona el
filtro del atenuador. En la Figura 55 se presenta el esquema de conexión para este proceso.
Figura 55. Configuración para reposicionar el filtro.
Luego, se debe seleccionar la función LAMBCAL en ON, esto fijará la posición del filtro y
cambiará el valor de la atenuación observada en pantalla.
Ahora, variando el valor de la longitud de onda se debe lograr obtener que la atenuación mostrada
en pantalla sea igual a la medida anteriormente. La longitud de onda que logre igualar la
atenuación medida con la mostrada en pantalla será la longitud de onda de la fuente.
Figura 56. Configuración para obtener la longitud de onda desconocida.
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5.6 Medición de atenuación de un enlace simulado
Una medición básica en comunicaciones ópticas, es la medición de atenuación en la fibra óptica.
Para aquello, se debe enviar una señal de potencia de referencia y medir la potencia recibida,
luego de que la señal ha viajado por todo el enlace. Así, se puede obtener la atenuación
introducida por el enlace óptico, restando la potencia recibida a la potencia transmitida, en [dB].
Con los carretes de fibra óptica disponibles en el LCO, es posible simular un enlace óptico de 30
[Km]. Se debe tener en cuenta que en este enlace simulado existen fusiones y conectores, las
cuales introducirán pequeñas pérdidas a la fibra.
En la Figura 57, se presenta el esquema de la medición de atenuación en un enlace simulado de
fibra óptica de 30 [Km] de extensión.
Figura 57. Esquema de medición de atenuación de un enlace óptico.
En la Figura 57 se puede observar que hay que realizar los puentes en el Patch Panel de fibra
óptica, de manera de simular un enlace de 30 [Km] de longitud.
Para realizar esta medición, se debe efectuar el siguiente procedimiento:
1. Seleccionar una longitud de onda en la fuente óptica sintonizable.
2. Seleccionar un nivel de potencia en la fuente óptica sintonizable. El nivel máximo de potencia
disponible en la fuente óptica, es de +6 [dBm].
Para verificar el nivel de potencia de la fuente óptica, se puede realizar una medición de ésta,
conectando la salida de la fuente óptica directamente a la entrada del analizador de espectro
óptico y realizando una medición. En la ventana del OSA se debe presentar el nivel de potencia
de la fuente óptica.
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3. Realizar los puentes en el Patch Panel de fibra óptica, teniendo cuidado en la conexión. La
salida de un tramo de fibra debe conectarse a la entrada del siguiente tramo. Con esto se
tendrá un enlace simulado de fibra.
4. Conectar la salida de la TOS al puerto de entrada libre de la fibra.
5. Conectar el puerto de salida libre del Patch Panel de fibra óptica a la entrada del OSA.
6. Realizar la medición presionando la tecla Auto Meas... del panel frontal del OSA. Con el
valor de potencia entregado, restárselo a la potencia seleccionada en la TOS. Así, se obtiene
el valor de atenuación del enlace.
Cabe señalar que la configuración de los instrumentos debe ser la misma, es decir, que la escala
vertical del OSA debe estar en [dBm].
5.7 Medición de Pérdidas de Inserción en un enlace simulado
En esta experiencia se utilizará el Patch Panel de fibra ubicado en el Rack de experimentación del
LCO. La idea es obtener las pérdidas de inserción que se producen en el enlace de 30 [Km]
aproximadamente, que es simulado en ese Patch Panel.
Este enlace se logra puenteando las conexiones del Patch Panel de fibra, que está descrito en el
Capítulo 3. Se recomienda estudiarlo de manera de averiguar más al respecto. En esta parte se
recordará algunas de las características de este enlace simulado y como influirán en la medición
que se realizará.
Para lograr la medición se utilizará el OTDR, que se encuentra descrito en el Anexo E, el cual
entregará una traza del enlace, con la cual se obtendrá la información.
El procedimiento será medir la pérdida en conectores y fusiones, de manera de caracterizar el
enlace.
5.7.1 Enlace simulado
El enlace simulado en el laboratorio corresponde a un enlace formado por 2 carretes de fibra
óptica Ericsson mono-modo, los cuales se distribuyen en el Patch Panel de fibra.
Los pelos que llegan a este Patch Panel permiten generar 18 tramos, de los cuales 4 son de 500
[m], 6 son de 1[Km], 6 son de 2 [Km] y 2 son de 5 [Km]. A través de jumpers se pueden indexar
estos tramos de manera de formar un enlace de 30 [Km], que es el enlace que se estudiará con el
OTDR.
Para lograr el total del enlace se utilizarán jumpers ST – ST, los que unirán cada tramo que llega
al Patch Panel.
Este enlace es bastante interesante, ya que para ser generado se utilizaron 22 fusiones y 36
conectores, por lo que la traza mostrará una gran cantidad de eventos a ser analizados.
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La configuración a utilizar se presenta en la Figura 58.
Figura 58. Esquema de medición de pérdidas de inserción en la fibra.
Esta configuración está implementada en el Rack de experimentación y como se menciona
anteriormente se utilizará jumpers ST – ST para crear todas las conexiones. Es decir, a través de
esta configuración se puede verificar que además de las fusiones se tendrán 19 jumpers en total.
Por lo que teniendo en consideración lo anterior, con el OTDR se deberían apreciar por lo menos
19 peaks y 22 peldaños.
5.7.2 Procedimiento
1. Prender el equipo y preparar la configuración de la Figura 58, con los jumpers ST – ST que se
encuentran en el laboratorio.
2. Seleccionar la opción Modo OTDR, de la pantalla de aplicaciones.
3. Obtener una traza (ver Sección 6.4).
4. La traza obtenida deberá presentar los eventos antes mencionados. Por lo menos 19 peaks y
22 peldaños. En esta parte se realiza el análisis de pérdida de inserción. Se debe elegir un
suceso y realizar la medición (ver Sección 6.4.5).
5. Se repite el procedimiento para cada suceso.
Así se podrá analizar la pérdida de inserción de cada suceso y se logrará caracterizar el enlace.
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5.8 Conclusiones
Con la experiencia de la "Caracterización de una fuente láser", es posible obtener parámetros
característicos de una fuente de esta naturaleza. La fuente adquirida corresponde a una fuente
DFB, por lo que algunos parámetros medidos en este experimento son: Longitud de onda Peak,
Ancho de banda de la longitud de onda Peak, Potencia, entre otros.
El experimento de medición de "Pérdidas de Inserción de un componente", como su nombre lo
dice, mide estas pérdidas, de algún componente óptico. Este experimento se efectúa con el uso
del OTDR y, por supuesto, el dispositivo óptico bajo prueba.
Con el experimento de "Comprobación de la atenuación del atenuador", lo que se pretende es
comprobar que el valor de atenuación entregado por este dispositivo corresponde al valor real de
atenuación medido en el OSA.
La experiencia "Obtención de una longitud de onda desconocida", si bien se encuentra en la serie
de experiencias de laboratorio, también es posible asignarla como un experimento de red. Este
experimento es muy útil, ya que por medio de éste, es posible encontrar una longitud de onda de
trabajo desconocida.
El experimento “Medición de la atenuación de un enlace óptico” permite medir la atenuación en
un trayecto simulado, por medio de uniones de tramos de fibra óptica. En este experimento, el
largo del enlace puede ser variado, es decir, se puede efectuar este experimento para distintas
distancias del enlace óptico. Un punto clave en este experimento es la consideración de pérdidas
incluidas por las fusiones y conectores presentes en dicho enlace.
El experimento "Medición de Pérdidas de Inserción en un enlace simulado" permite obtener
información muy detallada de las pérdidas que se producen en empalmes y conectores. Además,
permite verificar el estado de los rollos de fibra que se encuentran en el LCO.
Los experimentos de laboratorio están diseñados para ser realizados en laboratorio, sin la
utilización de la red óptica. Estos experimentos están diseñados para ser efectuados "sobre
mesa", es decir que su ejecución es similar a las típicas experiencias de laboratorio
correspondientes a asignaturas de laboratorios de la carrera. Además, no se requiere de los
equipos de la red óptica para su realización.
Con estos experimentos es posible que un investigador obtenga una capacitación mínima para
utilizar los instrumentos de medición.
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