1. REDES DE TRANSPORTE ÓPTICAS FUNDAMENTOS Francisco Apablaza M. Septiembre 2010

11. “ ventanas” La FO es un “ducto” que confina las ondas electromagnéticas de luz FIBRA ÓPTICA: CONCEPTOS GENERALES

12. Cables de Fibra Óptica Cables ópticos con núcleo dieléctrico, auto sustentados por cordaje de acero conjugado al cable óptico formando una “figura 8”, formados por tubos loose, con núcleo con gel, disponibles de 02 a 96 fibras, en fibras monomodo de tipo Standard (G.652B), Low Water Peak (G.652D) o NZD-Non Zero Dispersion (G.655). FIBRA ÓPTICA: CONCEPTOS GENERALES

13. Cables de Fibra Óptica FIBRA ÓPTICA: CONCEPTOS GENERALES Cables de fibra óptica monomodo y multimodo Cables de fibra óptica figura "8" y autosoportados Cables de fibra óptica con cubiertas antillamas y/o cero halógeno, para túneles, edificios, salas eléctricas y protección contra roedores. Cables dieléctricos tipo ADSS para líneas eléctricas y ductos Cables dieléctricos tipo OPGW. Cables submarinos.

14. Deterioros en la fibra: pérdidas Light scattering: durante la fabricación, se generan regiones de mayor y menor densidad molecular, relativas a la densidad promedio de la fibra. La luz propagándose a través de la fibra, interactua con esos cambios de densidad y la luz se dispersa parcialmente en distintas direcciones. BENDING LOSS: las deformaciones causan atenuación. Se clasifican de acuerdo al radio de curvatura: microbend loss or macrobend loss. FIBRA ÓPTICA: CONCEPTOS GENERALES

15. Tendido Fo con protección “antibending” “ raqueta” de radio de curvatura apropiado para evitar flexión excesiva. FIBRA ÓPTICA: MECANISMOS DE ATENUACIÓN 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 5 10 15 20 25 30 35 Bend radius (mm) Bend Induced Loss (dB) 1625 nm Industry Standard Jumper 1550 nm Industry Standard Jumper 1625 nm Blue Tiger Advantage Jumper 1550 nm Blue Tiger Advantage Jumper

16. La atenuación A(  ) a una longitud de onda  entre dos puntos de un enlace de fibra óptica, separados a una distancia L se define como sigue: FIBRA ÓPTICA: MECANISMOS DE ATENUACIÓN Enlace óptico entre dos puntos. Los mecanismos responsables de la atenuación de la señal en una fibra óptica son numerosos, y se deben a distintos fenómenos. Entre estos fenómenos se encuentran: Absorción del material, Sccatering o esparcimiento del material (ya sea de origen lineal o no lineal), Pérdidas por curvaturas y microcurvaturas, Pérdidas de radiación por acoplamiento de modos, Pérdidas debido a fuga de modos y Pérdidas por conectores y empalmes.

17. OTDR: muestra imperfecciones y discontinuidades FIBRA ÓPTICA: MECANISMOS DE ATENUACIÓN Típicamente, resultados prácticos arrojan aproximadamente un valor entre 0,1 y 0,2 [dB]

18. OTDR: muestra imperfecciones y discontinuidades FIBRA ÓPTICA: MECANISMOS DE ATENUACIÓN Empalmes atenuados En algunos casos, la atenuación de un tramo de FO es tan baja que en el final del mismo la señal óptica es demasiado alta y puede saturar o dañar el receptor. Entonces es necesario provocar una atenuación controlada y esto se hace con la misma empalmadora, con la función de empalme atenuado. causales de atenuación geométrica

19. Resultado Típico de una medición Ejemplos de pérdidas para tipos de conector:

20. Estas pérdidas corresponden a la variación de potencia entre la señal reflejada (desadaptación de impedancia) y la potencia de la señal de entrada: FIBRA ÓPTICA: PÉRDIDAS DE RETORNO Una alta pérdida de retorno implica una baja reflexión. Por lo que este parámetro se desea maximizar, es decir, minimizar las reflexiones en un componente. Típicamente debe estar sobre los 60 [dB]. señales en un componentes óptico

21. Corresponde a la disminución de potencia óptica, en [dB], provocada por la inserción de un aislador en sentido inverso, tal como se muestra en la Figura. Este parámetro es sólo medible en presencia de un aislador: FIBRA ÓPTICA: Aislamiento (Pérdida hacia atrás) La idea es lograr un aislamiento bien alto, del orden de los 60 [dB]. Mientras más alto es el valor del aislamiento, el aislador funciona más correctamente. Esquema de medición de aislamiento

22. El Crosstalk en sistemas de comunicaciones ópticas, corresponde al disturbio en la transmisión, causada por la interferencia de señales entre dos canales diferentes. Casi todos los componentes de sistemas WDM introducen Crosstalk , de una manera u otra. Dos formas de Crosstalk surgen en sistemas WDM: Crosstalk Intercanal y Crosstalk Intracanal. FIBRA ÓPTICA: Diafonía o Crosstalk Crosstalk Intracanal Este caso de Crosstalk ocurre cuando dos señales están a la misma longitud de onda, o se encuentran muy cerca una de la otra, tal que la diferencia entre longitudes de onda es menor que el ancho de banda del receptor, filtrándose ambas en este punto (receptor).

23. FIBRA ÓPTICA: Diafonía o Crosstalk Crosstalk Intracanal El DEMUX idealmente separa las longitudes de onda entrantes en diferentes salidas, una porción de la señal  1 se filtra dentro del canal adyacente  2 , debido a supresión no ideal dentro del DEMUX (Figura (a). Cuando las longitudes de onda son nuevamente combinadas por el MUX, una pequeña porción de  1 es filtrada dentro de  2 , podría también filtrarse en la fibra común de la salida. Aunque ambas señales tienen los mismos datos, no están en fase. Otra fuente de este tipo de Crosstalk son los switches, mostrado en la Figura (b), debido al aislamiento no ideal de un puerto del switch con otro. Fuentes de Crosstalk Intracanal. (a) una configuración MUX-DEMUX en cascada, y (b) un Switch óptico.

24. FIBRA ÓPTICA: Diafonía o Crosstalk Crosstalk Intercanal Este tipo de Crosstalk ocurre cuando dos señales se encuentran lo suficientemente alejadas, tal que la diferencia entre longitudes de onda es muy grande en comparación con el ancho de banda del receptor. Esta forma de Crosstalk puede ocurrir también a través de más interacciones indirectas, por ejemplo, si un canal afecta la potencia vista por otro canal, tal como ocurre con las no-linealidades de la fibra.

25. FIBRA ÓPTICA: Diafonía o Crosstalk Crosstalk Intercanal Este tipo de Crosstalk puede lograrse de una variedad de fuentes. Un ejemplo simple es un filtro óptico o DEMUX, el que selecciona un canal y rechaza imperfectamente los otros, como se muestra en la Figura (a). Otra fuente de este tipo de Crosstalk es un switch óptico, mostrado en la Figura (b), donde el Crosstalk se debe a las imperfectas aislaciones entre los puertos del switch. Fuentes de Crosstalk Intercanal. (a) una configuración MUX-DEMUX en cascada, y (b) un Switch óptico.

26. FIBRA ÓPTICA: Diafonía o Crosstalk Crosstalk Intercanal El Crosstalk introducido del canal X al canal Y, corresponde a la potencia que se escapa del canal X al canal Y, la cual es comparada con la potencia de la señal original del canal X. La distribución de potencias en un componente se presenta en la Figura. Un valor típico de Crosstalk es, aproximadamente de -25 [dB], es decir, que la potencia que un canal aporta al canal adyacente es más o menos un 0.2% de su potencia. Distribución de potencia entre dos canales adyacentes

27. Los pulsos de luz de una señal óptica experimentan un incremento en su ensanchamiento y distorsión, cuando éstos viajan a través de la fibra óptica. Esto, puede producir una superposición de las colas de los pulsos con el comienzo de los otros, dando como resultado un incremento de errores de detección en el receptor óptico. FIBRA ÓPTICA: DISPERSIÓN Dos tipos generales de dispersión afectan a los sistemas DWDM. Uno de estos efectos, Dispersión Cromática, es lineal, mientras que el otro, Dispersión por Modo de Polarización (PMD) es no-lineal.

28. Cromática FIBRA ÓPTICA: Dispersión Ocurre porque diferentes longitudes de onda son propagadas a diferentes velocidades. El efecto de la dispersión cromática incrementa al cuadrado el Bit Rate . En fibras mono-modo, la dispersión cromática tiene dos contribuciones, dispersión del material y dispersión de guía de onda. La dispersión del material ocurre cuando longitudes de onda viajan a diferentes velocidades a través del material. Una fuente de luz, no importa cuan estrecha, emite varias longitudes de onda dentro de su rango. De esta manera, cuando este rango viaja a través del medio, cada longitud de onda individual llega en tiempo distinto.

29. Cromática FIBRA ÓPTICA: Dispersión La segunda contribución de dispersión cromática, la dispersión de guía de onda, ocurre debido a los distintos índices de refracción, del núcleo y del revestimiento, de la fibra. El índice de refracción efectivo varía con la longitud de onda de la siguiente manera: A longitudes de onda pequeñas, la luz es bien confinada dentro del núcleo. Así, el índice de refracción efectivo es determinado por el índice de refracción del núcleo del material. A longitudes de onda medianas, la luz se propaga levemente dentro del revestimiento. Esto disminuye el índice de refracción efectivo. A longitudes de ondas largas, gran cantidad de luz es propagada dentro del revestimiento. Esto produce un índice de refracción efectivo muy junto con el del revestimiento. Este resultado del fenómeno de dispersión en guía de ondas, es un retraso en la propagación de una o más longitudes de onda en relación con las otras.

30. Cromática FIBRA ÓPTICA: Dispersión La dispersión cromática total, junto con estos componentes, es mostrada en la Figura A.8, para fibra con dispersión desplazada. Para fibra sin dispersión desplazada, la longitud de onda de cero dispersión es 1310 [nm].

31. por Modo de Polarización (PMD) FIBRA ÓPTICA: Dispersión La Dispersión por Modo de Polarización es otro efecto que limita la distancia a la que un pulso luminoso puede viajar sin degradación. La mayoría de fibras mono-modo soportan dos modos de polarización perpendiculares: uno vertical y otro horizontal. Puesto que estos estados de polarización no están mantenidos, ocurre una interacción entre los pulsos, que resultan en un desparramo de la señal. La dispersión por modo de polarización (PMD) es causada por la ovalidad (no circularidad) de la forma de la fibra como resultado del proceso de manufacturación o desde agentes externos. Puesto que la tensión puede cambiar a través del tiempo, la PMD, distinta a la dispersión cromática, está sujeta a cambios con el transcurso del tiempo. La PMD, generalmente, no es un problema a velocidades bajo 10 [Gbps]

32. FWM ( Four-Wave Mixing ) FIBRA ÓPTICA: Dispersión Además de la PMD, hay otros efectos no lineales. Los efectos no lineales tienden a manifestarse cuando la potencia óptica es muy alta, éstos llegan a ser importantes en DWDM. Los efectos lineales, tales como la atenuación y la dispersión cromática, pueden ser compensados, pero los efectos no lineales se acumulan. Son limitaciones fundamentales para la cantidad de información que puede ser transmitida en fibra óptica. Los tipos más importantes de efectos no lineales son: el esparcimiento Brillouin estimulado y el esparcimiento Raman estimulado, modulación de fase propia, y mezcla de cuatro ondas ( Four-Wave Mixing ). En sistemas DWDM, Four-Wave Mixing es el efecto más crítico de estos tipos.

33. FWM ( Four-Wave Mixing ) FIBRA ÓPTICA: Dispersión El Four-Wave Mixing es causado por la naturaleza no lineal del índice de refracción en la fibra óptica. Interacciones no lineales entre diferentes canales DWDM crean “ Sidebands” (componentes de frecuencia fuera de la banda natural), que pueden causar Interferencia Intercanal. En la Figura, tres frecuencias interactúan para producir una cuarta frecuencia, dando como resultado una degradación en el Crosstalk y Señal-a-Ruido. El efecto de Four-Wave Mixing es limitar la capacidad de canales en un sistema DWDM. Four-Wave Mixing no puede ser filtrado, óptica o eléctricamente, y aumenta con la distancia de la fibra. Debido a esta tendencia para Four-Wave Mixing , la DSF (fibra de dispersión desplazada) es inadecuada para aplicaciones WDM. Así, se impulsó la invención de NZ-DSF (No-Cero DSF), la cual tiene la ventaja de que una pequeña cantidad de dispersión cromática puede ser usada para disminuir el Four-Wave Mixing .

34. (G.652, G.653, G.655, G.657) FIBRA ÓPTICA: Tipos de Fibra SERIE G: SISTEMAS Y MEDIOS DE TRANSMISIÓN, SISTEMAS Y REDES DIGITALES Standard (G.652): Características de los medios de transmisión – Cables de fibra óptica. Esta recomendación describe una fibra monomodo cuya longitud de onda de dispersión nula está situada en torno a 1310 nm, optimizada para uso en la región de longitud de onda de 1310 nm, y que puede utilizarse también a longitudes de onda en la región de 1550 nm (en las que la fibra no está optimizada). Low Water Peak (G.652D) o NZD-Non Zero Dispersion (G.655). G.652, G.653, G.655, G.657 ACTIVIDAD: ubicar Rec. UIT y leer

35. Compartivo: FIBRA ÓPTICA: Tipos de Fibra

36. FIN

37. ANEXO

44. RESUMEN ITU