Guía completa sobre atenuadores de fibra óptica

A veces es necesario reforzar la potencia de la señal en los enlaces de fibra óptica para lograr una transmisión de datos de larga distancia. Sin embargo, en determinadas circunstancias, una potencia de señal excesiva puede sobrecargar los receptores de fibra óptica e incluso dañar la red óptica. Para reducir la potencia en los enlaces de fibra, se recurre a los atenuadores de fibra óptica. Este artículo arrojará luz sobre los tipos, principios de funcionamiento y aplicaciones de los atenuadores de fibra óptica, lo que le ayudará a obtener una comprensión global del atenuador de fibra óptica.

¿Qué son los atenuadores de fibra óptica?

Los atenuadores de fibra óptica, también llamados atenuadores ópticos, son dispositivos pasivos utilizados para reducir el nivel de potencia de una señal óptica. Dado que demasiada luz puede saturar el receptor de fibra óptica, los atenuadores ópticos se suelen instalar en el sistema para reducir la potencia de la luz y conseguir el mejor rendimiento del sistema de fibra óptica. Por lo general, los sistemas multimodo no necesitan atenuadores, ya que las fuentes multimodo, incluso los VCSEL, rara vez tienen una potencia de salida suficiente para saturar los receptores. En cambio, para los sistemas monomodo, especialmente los enlaces de red DWDM de larga distancia, los atenuadores de fibra óptica son necesarios para equilibrar la potencia óptica durante la transmisión.

Principios de funcionamiento de los atenuadores de fibra óptica

Los atenuadores ópticos consiguen la atenuación deseada en los enlaces de fibra óptica según tres principios diferentes, que son relativamente el principio de pérdida de espacio, el principio de absorción y el principio de reflexión.

Principio de pérdida de espacio

Con el principio de pérdida de espacio, la reducción de potencia se consigue insertando el dispositivo en el trayecto de la fibra con una configuración en línea. Los atenuadores de pérdida de espacio se colocan cerca del transmisor para evitar la saturación del receptor. Utilizan un hueco longitudinal entre dos fibras ópticas para poder reducir la señal óptica que pasa de una fibra óptica a otra. Este principio permite que la luz de la fibra óptica transmisora se disperse al salir de la fibra óptica. Cuando la luz llega a la fibra óptica receptora, parte de la luz se pierde en el revestimiento debido al hueco y a la dispersión producida. Estos atenuadores ópticos deben mantenerse cerca del transmisor para garantizar su rendimiento eficaz. Para reducir la señal más adelante en el trayecto de la fibra, sería más adecuado un atenuador óptico que utilice técnicas de absorción o reflexión.

Principio de absorción

El principio de absorción es responsable de una fracción de la pérdida de potencia en la fibra óptica. Esto se debe a que la fibra óptica absorbe la energía óptica y la convierte en calor. El principio de absorción puede emplearse para diseñar un atenuador óptico con una reducción de potencia conocida. El principio de absorción utiliza un material en el camino óptico para absorber la energía óptica. El principio es simple, pero puede ser una forma eficaz de reducir la potencia transmitida y recibida.

Principio de reflexión

El principio de reflexión, o dispersión, es responsable de una fracción de la pérdida de potencia en la fibra óptica y también es el resultado de las imperfecciones de la fibra óptica. Pero en este caso, provoca la dispersión de la señal. La luz dispersa introduce interferencias en la fibra óptica, reduciendo así la cantidad de luz transmitida y recibida. Este principio puede emplearse en la atenuación planificada de una señal. El material utilizado en el atenuador de fibra óptica se fabrica para reflejar una cantidad conocida de la señal, permitiendo así que sólo se propague la parte deseada de la señal.

¿Cuántos tipos de atenuadores de fibra óptica existen?

Los atenuadores de fibra óptica tienen diferentes formas. Puede encontrar muchos tipos de atenuadores ópticos en el mercado con diferentes perspectivas de clasificación, como el tipo de conector, el tipo de cable, etc. En general, se acepta ampliamente que se agrupen en atenuadores ópticos fijos (FOA) y atenuadores ópticos variables (VOA). En cuanto a los tipos de cables, también pueden dividirse en atenuadores monomodo y multimodo.

Atenuador óptico fijo

El atenuador fijo, como su nombre indica claramente, está diseñado para tener un nivel invariable de atenuación en fibra óptica, expresado en dB, normalmente entre 1dB y 30dB, como 1dB, 5dB, 10dB, etc. Los atenuadores ópticos fijos pueden utilizar diversos principios para su funcionamiento. Los atenuadores ópticos más utilizados suelen utilizar fibras dopadas, o empalmes desalineados, o potencia total, mientras que los atenuadores menos utilizados suelen utilizar principios de pérdida de espacio o de reflexión.

Como se muestra en la siguiente figura, los atenuadores de valor fijo son de tipo en línea y de tipo conector. El tipo en línea tiene el aspecto de un cable de conexión de fibra normal. Los atenuadores ópticos de tipo en línea se incorporan a los cables de conexión. El atenuador de tipo conector se parece a un conector de fibra de mamparo. Normalmente, tiene un conector macho en un lado para permitir que el atenuador de fibra se enchufe directamente en el equipo receptor o en los adaptadores del panel de conexión, y en el otro lado hay un adaptador de fibra óptica de tipo hembra para permitir que los cables de conexión se enchufen. También existen atenuadores ópticos de hembra a hembra, que pueden utilizarse como adaptadores y atenuadores al mismo tiempo. Sus aplicaciones incluyen redes de telecomunicaciones, instalaciones de prueba de fibra óptica, redes de área local (LAN) y sistemas CATV.

Atenuador óptico variable

El atenuador óptico variable (VOA), utiliza generalmente un filtro de densidad neutra variable. El VOA se utiliza generalmente para pruebas y mediciones, pero también se adopta ampliamente en el amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) para igualar la potencia de la luz entre diferentes canales. Tiene las ventajas de ser estable, insensible a la longitud de onda y al modo, y de ofrecer un amplio rango dinámico.

Básicamente, existen dos tipos de atenuadores ópticos variables: los atenuadores variables por pasos y los atenuadores variables continuos. Los atenuadores variables por pasos pueden cambiar la atenuación de la señal en pasos conocidos, como 0,1dB, 0,5dB o 1dB. Los atenuadores ópticos continuamente variables pueden proporcionar un nivel preciso de atenuación mediante un ajuste flexible. De este modo, los operadores pueden ajustar el atenuador para adaptarlo a los cambios necesarios de forma rápida y precisa, sin interrumpir el circuito.

Atenuador de fibra óptica monomodo y multimodo

Dado que los atenuadores de fibra óptica pueden utilizarse con dos tipos de cables de fibra, monomodo y multimodo, los atenuadores ópticos pueden clasificarse en monomodo y multimodo. Los atenuadores de fibra óptica suelen utilizarse en aplicaciones monomodo de larga distancia. Por consiguiente, el tipo más utilizado es el monomodo. Sin embargo, aunque los atenuadores de fibra óptica se utilizan normalmente para el modo único, también hay atenuadores de fibra óptica multimodo disponibles para acoplarse con cables de fibra multimodo. A la hora de elegir un tipo de atenuador óptico sobre otro, es necesario tener en cuenta el rango de atenuación y la longitud de onda.

¿Cuándo utilizar atenuadores de fibra óptica?

Teniendo en cuenta cuándo utilizar atenuadores de fibra óptica en su sistema, generalmente hay dos situaciones diferentes en las que necesitará atenuadores de fibra óptica.

• Una es cuando se utilizan atenuadores de fibra óptica para reducir la potencia del receptor. A veces, la señal que llega al receptor es demasiado fuerte y puede sobrecargar los elementos receptores. Normalmente, la potencia del receptor depende de dos factores: cuánta potencia se lanza a la fibra y cuánta potencia pierde el atenuador. Una potencia de recepción excesiva puede deberse principalmente al desajuste entre los transmisores/receptores o al uso de convertidores de medios diseñados para una distancia mucho mayor. En este caso, se pueden instalar atenuadores ópticos de forma permanente en el enlace de fibra óptica para reducir la potencia de la señal y ajustar correctamente el nivel de señal.

• La otra es cuando los atenuadores se utilizan para probar los márgenes de nivel de potencia. Cuando se comprueba el nivel de potencia óptica, los atenuadores se utilizan para añadir temporalmente una cantidad calibrada de pérdida de señal para comprobar los márgenes de nivel de potencia en el sistema de fibra óptica. Con el transmisor encendido y utilizando un medidor de potencia de fibra óptica ajustado a la longitud de onda de funcionamiento del sistema, el atenuador puede utilizarse para probar la potencia del sistema.

¿Cómo utilizar atenuadores de fibra óptica en el enlace de datos?

En las aplicaciones monomodo, especialmente en los sistemas analógicos de CATV, el parámetro más importante, después del valor correcto de pérdida, es la pérdida de retorno o reflectancia. Muchos tipos de atenuadores ópticos (especialmente los tipos de pérdida de espacio) tienen el problema común de la alta reflectancia, por lo que pueden afectar negativamente a los transmisores, al igual que los conectores altamente reflectantes.

Teniendo en cuenta cómo utilizar los atenuadores ópticos en los datos de enlace, en primer lugar, hay que elegir un atenuador con buenas especificaciones de reflectancia, en segundo lugar, instale siempre el atenuador en el extremo receptor del enlace, como se muestra arriba. Esto se debe a que es más cómodo comprobar la potencia del receptor antes y después de la atenuación o mientras se ajusta con el medidor de potencia en el receptor, además de que cualquier reflectancia se atenuará en su camino de vuelta a la fuente.

Cuando compruebe la potencia del sistema, debe asegurarse de que el transmisor esté encendido y el atenuador óptico esté instalado en el receptor. No olvide utilizar un medidor de potencia óptica ajustado a la longitud de onda de funcionamiento del sistema. A continuación, compruebe si la potencia está dentro del rango especificado para el receptor. Si la potencia óptica es superior o inferior a la configuración requerida, hay que cambiar los atenuadores ópticos para ajustar de nuevo la potencia.

Conclusión

El atenuador de fibra óptica es un componente pasivo esencial en el sistema de comunicación óptica. La innovación en la industria de la fibra óptica no cesa, y los atenuadores de fibra óptica evolucionarán para tener un menor coste, un tiempo de respuesta más rápido y una mayor integración de híbridos con otros dispositivos de comunicación óptica.