Aprenda sobre la pérdida y atenuación de la señal de fibra óptica

Hoy en día, la transferencia de datos a alta velocidad a nivel mundial depende de la fibra óptica, pero la pérdida y atenuación de la señal pueden causar problemas. Si no se gestionan estas pérdidas, su red podría experimentar velocidades lentas y un rendimiento reducido. Sin embargo, ¡no se preocupe! La buena noticia es que las pérdidas se pueden minimizar.

Por lo tanto, el propósito de este blog es familiarizarte con los problemas de pérdida de fibra óptica y sus causas. En este artículo, descubrirás qué es la pérdida de señal en la fibra, sus tipos, su medición y consejos para minimizarla. ¡No te pierdas esta oportunidad!

Figura n.º 1 Pérdida y atenuación de la señal de fibra óptica

1) ¿Qué es? Pérdida de fibra óptica?

"Pérdida de fibra óptica “Ocurre cuando una parte de la luz que viaja actualmente a través del cable se debilita antes de llegar al extremo terminal”. 

Además, imaginemos un escenario en el que una persona grita en lo profundo de un túnel; al principio, la voz se escucha bien, pero a medida que se propaga, su volumen disminuye. Este desvanecimiento se conoce como atenuación en fibra óptica, donde se mide en decibelios por kilómetro (dB/km). 

• Pérdida de fibra óptica vs. Atenuación

Ahora bien, quizás te preguntes cuál es la diferencia entre pérdida y atenuación. ¡Pues bien! La pérdida describe cualquier disminución en la potencia de la señal. Por otro lado, la atenuación se refiere a un tipo específico de pérdida que se produce en la fibra debido a la absorción y dispersión de la luz. Además, ten en cuenta que esto es especialmente importante al usar internet de larga distancia o redes de alta velocidad. 

Sin embargo, sin soluciones, las videollamadas se ralentizarían, la transmisión se quedaría en buffer repetidamente y las descargas se ralentizarían considerablemente. Por eso, minimizar la pérdida de fibra óptica es crucial.

2) Tipos de pérdida de fibra óptica y sus causas

La pérdida de fibra óptica (db/km) se clasifica en dos grupos: intrínseca y extrínseca. Estas a su vez se clasifican en varios tipos, cada uno con una causa diferente. ¡Veamos el proceso!

i) Pérdidas intrínsecas

Este tipo de pérdida se refiere a la causada por el propio material de la fibra. Lamentablemente, no se puede eliminar por completo de la fibra, pero parte de ella se puede reducir utilizando material de alta calidad.

a. Pérdida de absorción 

Supongamos que se proyecta una luz a través de una ventana sucia, pero parte de la luz no la atraviesa. De igual manera, en los cables de fibra óptica, cuando la luz entra en el núcleo de vidrio, absorbe energía debido a las diminutas impurezas del vidrio, que la transforman en calor, lo que se conoce como pérdida por absorción.

• Causa principal: 

• La principal causa de la pérdida de absorción son las bajas concentraciones de iones OH- (moléculas de agua) presentes en la fibra. Estos iones capturan energía, lo que debilita la señal alrededor de 1383 nm. Tenga en cuenta que la mayoría del vidrio, incluso con una pureza óptima, absorbe energía. Sin embargo, algunos materiales más adecuados para las fibras pueden minimizar este problema.

• Ejemplo:

A 1550 nm, una fibra de buena calidad presenta una pérdida de absorción de aproximadamente 0,2 dB/km. Si las fibras presentan más impurezas, la pérdida se incrementa aún más. 

Figura n° 2 Tipos de pérdida de fibra

b. Pérdida por dispersión 

¿Alguna vez has visto cómo la niebla dispersa los rayos del sol? Eso es lo que ocurre en tu cable de fibra óptica. Por ejemplo, cuando cambios microscópicos en el material de la fibra hacen que la luz se disperse en distintas direcciones, esto se conoce como dispersión de Rayleigh.

• Causa principal: 

• La baja densidad de la fibra varía durante el proceso de fabricación. Estas pequeñas imperfecciones modifican la dispersión de la energía.

• Ejemplo:

• Las pérdidas por dispersión de Rayleigh son de 0,18 dB/km a 1550 nm y aumentan a 2,5 dB/km a 850 nm. Por eso preferimos longitudes de onda más largas para la comunicación a distancia.

ii) Pérdidas extrínsecas 

La pérdida extrínseca es lo opuesto a la pérdida intrínseca; se produce debido a acciones sobre la fibra, como curvaturas excesivas, conexiones deficientes y la adición de más elementos de red de los necesarios. No se preocupe, casi todos estos problemas se pueden solucionar o están bajo su control.

c. Pérdida por flexión

Si doblas una pajita más allá de cierto ángulo, el líquido deja de fluir libremente. De igual manera, si doblas demasiado tu... cable de fibra ópticaOcurre lo mismo. En lugar de estar perfectamente contenida en el núcleo, una parte de la luz se filtra, lo que perjudica el valor de la señal. ¡Veamos sus tipos!

• Macrocurvatura: Las curvas pronunciadas en el cable de fibra, como cuando se enrolla demasiado o se pisa, también tienen consecuencias. Por ejemplo, se puede esperar una gran pérdida de señal si la fibra se somete a curvas con un radio inferior a 30 mm.

• Microcurvado: Este tipo de pérdida por flexión se debe a la presión externa y a una mala instalación de la fibra. Por ejemplo, una abolladura en la fibra puede aumentar la pérdida en 0,5 dB o incluso más.

d. Pérdida de empalme y conector de fibra

Cada vez que se unen dos cables de fibra óptica, es posible que se produzca cierta pérdida de luz debido a una alineación incorrecta. Esto ocurre tanto en los conectores como en las uniones, y puede afectar negativamente a la red. ¡Analicemos sus tipos!

• Empalme por fusión: Esta técnica une las fibras a través del calor y proporciona una conexión con baja pérdida (alrededor de 0,1 dB de pérdida).

• Empalme mecánico: Las fibras se unen entre sí mediante un pegamento y perderán aproximadamente 0,5 dB o más si se hace incorrectamente.

Además, tenga en cuenta que si los extremos de salida de sus fibras están simplemente alineados, incluso un pequeño espacio puede provocar una pérdida significativa de señales.

e. Pérdida de inserción 

Además de todo esto, la red de fibra está perdiendo calidad debido a la adición de elementos como conectores, divisores y acopladores que reducen la cantidad de buena señal en el sistema.

Por ejemplo, el conector estándar aumenta la pérdida a aproximadamente 0,2 dB. Además, según el tipo de divisor, la pérdida adicional se reduce a 3 dB o más, lo que significa que la señal se reduce a la mitad.

Además, Peter Brown, especialista en operaciones de Shanghai Baudcom Communication Device Co., Ltd., en Qoura, también mencionó las mismas razones de pérdida de fibra. Por lo tanto, debemos considerarlas y buscar soluciones para disfrutar de internet de alta velocidad sin interrupciones.

• Tabla de resumen

Tipo de pérdida	Causa	Efecto	Pérdida típica
Pérdida de absorción	Impurezas (iones OH-)	La luz se convierte en calor.	0,2 dB/km
Pérdida por dispersión	Imperfecciones del material	Luz mal dirigida	0,18 dB/km
Pérdida por macrocurvatura	Grandes curvas de fibra	La luz se filtra	Alto si <30 mm
Pérdida por microcurvatura	Pequeñas deformaciones de las fibras	Luz mal dirigida	0,2 dB/conexión
Pérdida del conector	Mala alineación	Pasa menos luz	0,5 dB+
Pérdida de empalme	Mala unión de fibras	Debilita la transmisión de datos	0,1 dB (fusión), 0,5 dB (mecánico)
Pérdida de inserción	Componentes adicionales (divisores)	La señal se debilita	3 dB/divisor

3) Medición de la atenuación óptica

La unidad de medida de las pérdidas en fibra óptica son los decibelios por kilómetro (dB/km). Esto indica la intensidad de la señal que se pierde por cada kilómetro de cable de fibra óptica que recorre la luz. Además, un valor más bajo en dB/km significa que la fibra es más nítida y conserva mejor los datos.

• Métodos para evaluar la pérdida de señal en la fibra:

i) Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR): Puede considerarse como un radar para su fibra. Envía pulsos de luz a través del cable y calcula cuánto se refleja. Además, el OTDR también puede localizar con precisión puntos débiles, roturas o curvaturas.

Figura n.º 3 Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR)

ii) Método de reducción: Esta técnica consiste en enviar luz a través de la fibra y medir la luz residual en los puertos de entrada y salida. Si bien es muy fiable, al cortar la fibra, se desperdicia un pequeño fragmento.

Figura n.° 4 Método de reducción

iii) Mediciones del medidor de potencia: Este método implica el uso de una fuente de luz y un medidor de potencia para medir la luz presente en el extremo terminal del cable. Este método es sencillo y, por lo tanto, se recomienda durante la configuración inicial y el mantenimiento regular de las redes de fibra óptica.

Figura n.º 5 Medidor de potencia óptica

De esta forma, comprobando periódicamente la atenuación, se garantiza que la fibra se mantiene en óptimas condiciones y continúa facilitando una rápida transferencia de datos.

4) Óptico Cálculo de pérdida de fibra 

También puedes Calcular la pérdida de fibra óptica utilizando la fórmula mencionada a continuación;

Pérdida (dB)=10 × log⁡10 (Pen  /PAGafuera ) 

Dónde: 

PAGen  = Potencia de entrada, o la intensidad de la señal al inicio.

PAGafuera  = Potencia de salida, o la intensidad de la señal al final. 

En este caso, la unidad de medida son decibelios (dB), que significa el nivel de pérdida de señal.

• Ejemplo de cálculo

Supongamos que la potencia de entrada es de 1 mW y la de salida de 0,5 mW. La pérdida se calcula de la siguiente manera:

Pérdida = 10 × log10 ( 1/0.5 ) = 10 × log10 ( 2 ) = Pérdida de 3 dB 

Esto da como resultado una pérdida de 3 dB de potencia de señal.

• Pérdida por kilómetro

Además, si quieres encontrar la atenuación por kilómetro, ¡puedes utilizar la fórmula mencionada a continuación!

Atenuación (db/km) = Pérdida total/Longitud de la fibra

5) Consejos para minimizar Pérdida de fibra

En esta sección, compartiré contigo algunos consejos útiles para disfrutar de internet sin sufrir pérdidas de señal. ¡Comencemos!

? Utilice fibra de calidad: Como siempre, es fundamental empezar con los mejores materiales. Algunos presentan pequeños defectos que absorben la luz y debilitan la señal, como algunos cables de fibra óptica. Por lo tanto, opte por vidrio de sílice ultrapuro, ya que se refina con sumo cuidado para reducir todas las impurezas, incluso los iones OH.

? Tratar con cuidado: Además, debo decir que sus acciones deben complementar el diseño del sistema óptico. Considere el cable de fibra óptica como una pajita de cristal muy delicada. ¿Sabe que doblar una pajita demasiado provoca pérdidas? Por lo tanto, le sugerimos evitar las esquinas afiladas y las ataduras apretadas que puedan comprimir la fibra, ya que pueden crear curvas en la señal y, en última instancia, señales más débiles.

Figura n.º 6 Prueba de cables periódicamente

? Utilice buenos conectores y empalmes: Además, tenga en cuenta que la señal se perderá si los conectores están sucios o desalineados. Asegúrese de limpiarlos antes de conectarlos. Para empalmar fibras, le recomiendo realizar un empalme por fusión (fusión de los extremos). Esto se debe a que, con este método, se pierden aproximadamente 0,1 dB menos que con el empalme mecánico, que tiene pérdidas de 0,2 a 0,75 dB.

Figura n.º 7 Empalme por fusión de cables de fibra

? Pruebe y mantenga regularmente: Por último, Realice pruebas incluso si su fibra está perfectamente instalada. Puede probarla con un OTDR o un medidor de potencia para detectar puntos débiles. Además, la limpieza e inspección periódicas de los conectores eliminará cualquier pérdida innecesaria, manteniendo así la red en funcionamiento.

6) Veredicto final

Ahora sabe que la pérdida y atenuación de la señal de fibra óptica pueden afectar la velocidad y la fiabilidad de la red. La buena noticia es que se puede minimizar. Basta con usar fibra de calidad, manipularla con cuidado, usar buenos conectores y, además, realizar pruebas periódicas para garantizar una señal potente. Si bien la fibra óptica ofrece velocidad y eficiencia, su verdadero potencial se alcanza con el cuidado adecuado, garantizando así una conexión fluida durante años. 
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