Las pérdidas de la fibra óptica proceden principalmente de tres fuentes: pérdidas de transmisión, pérdidas adicionales y pérdidas de unión. En una prueba de pérdida de fibra, la pérdida total de un enlace se calcula sumando la atenuación aportada por cada componente a lo largo del camino óptico. El cálculo preciso de las pérdidas es esencial para evaluar el rendimiento y la fiabilidad de cualquier sistema de comunicación óptica.
A medida que las redes de comunicación modernas siguen evolucionando, la fibra óptica se ha convertido en la columna vertebral de la transmisión de datos de larga distancia y alta capacidad. Gracias a su gran ancho de banda, baja atenuación e inmunidad a las interferencias electromagnéticas, la fibra óptica es el medio preferido para las redes de alta velocidad actuales. Sin embargo, la fibra óptica no está completamente libre de pérdidas. La pérdida de fibra sigue siendo uno de los indicadores de rendimiento más importantes, ya que afecta directamente a la calidad de la señal y a la distancia de transmisión.
Este artículo ofrece una visión clara y completa de las normas de pérdida de fibra y de los métodos de cálculo utilizados habitualmente durante una prueba de pérdida de fibra.
1. Normas para la pérdida de fibra óptica
En general, puede dividirse en tres categorías: pérdida de transmisión, pérdida adicional, y pérdida de unión (conector/empalme).
1.1 Pérdida de transmisión
La pérdida de transmisión se refiere al debilitamiento gradual de la potencia óptica a medida que la luz viaja por la fibra. Esta atenuación está causada principalmente por la absorción intrínseca del material de la fibra, la dispersión y, sobre todo, la dispersión de Rayleigh.
Los valores de referencia típicos son:
- Fibra monomodo estándar a 1550 nm: 0,2-0,3 dB/km
- Fibra monomodo de pérdida ultrabaja (ULLF): tan bajo como 0,15 dB/km o inferior
Estas características de baja pérdida permiten la transmisión de larga distancia con menos amplificadores, lo que las hace ideales para redes metropolitanas y troncales.
1.2 Pérdida adicional
Las pérdidas adicionales se deben a imperfecciones físicas o condiciones ambientales que afectan a la fibra. Entre ellas se incluyen:
- Pérdida por flexión: Se produce cuando una fibra se dobla más allá de su radio de curvatura mínimo, provocando fugas en el revestimiento.
- Pérdida por falta de homogeneidad: Causada por variaciones en el índice de refracción del núcleo o del revestimiento.
- Pérdida por dispersión del material: Suele ser el resultado de impurezas, microdefectos o burbujas de aire en el vidrio.
Aunque suelen ser pequeñas, estas pérdidas pueden llegar a ser significativas en aplicaciones de larga distancia o alta precisión.
1.3 Pérdidas en empalmes (pérdidas en conectores y empalmes)
La pérdida de unión se produce durante la conexión de la fibra y en ella influyen factores como la contaminación, la desalineación, la calidad del pulido y el tipo de conector.
Entre las normas de conexión más comunes se incluyen FC, SC, LC, ST, cada una de ellas con características de rendimiento diferentes.
- Los conectores bien pulidos suelen presentar pérdidas de 0,2-0,75 dB por conector.
- Los conectores de mala calidad o sucios pueden introducir pérdidas de inserción mucho mayores.
Dado que cada conector contribuye a la pérdida total del enlace, la selección y el mantenimiento adecuados de los conectores son fundamentales durante un prueba de pérdida de fibra.
2. Métodos de cálculo de las pérdidas en la fibra óptica
La pérdida de enlace de fibra se calcula sumando la atenuación de cables, conectores y empalmes. Estos valores ayudan a determinar si un enlace cumple los requisitos de diseño y si se necesita un margen de potencia adicional.
2.1 Atenuación de los cables
La atenuación del cable (atenuación de la fibra por unidad de longitud) suele expresarse en dB/km.
Fórmula:
Atenuación del cable (dB) = Coeficiente de atenuación de la fibra (dB/km) × Longitud de la fibra (km)
Por ejemplo:
Una fibra monomodo de 1310 nm con un coeficiente de atenuación de 0,5 dB/km a lo largo de 10 km:
→ 0,5 × 10 = 5 dB
2.2 Atenuación del conector
La atenuación del conector se refiere a la pérdida de inserción introducida por los conectores de fibra.
Fórmula:
Atenuación del conector (dB) = Número de pares de conectores × Pérdida de inserción (dB)
Por ejemplo:
Dos conectores ST, cada uno con una pérdida máxima de 0,75 dB:
→ 0,75 × 2 = 1,5 dB
2.3 Atenuación del empalme
Pérdida de empalme se produce cuando dos fibras se fusionan.
Fórmula:
Atenuación de empalme (dB) = Número de empalmes × Pérdida de empalme (dB)
Según la norma TIA/EIA, la pérdida máxima típica por empalme es de 0,3 dB.
3. Cálculo de la pérdida total del enlace de fibra
La pérdida total del enlace óptico es la suma de todas las pérdidas individuales medidas durante una prueba de pérdida de fibra.
Pérdida total del enlace (LL) = Atenuación del cable + Atenuación del conector + Atenuación del empalme
Ejemplo
- Distancia de la fibra: 10 km, 1310 nm
- Atenuación del cable: 5 dB
- Dos conectores ST: 1,5 dB
- Un empalme: 0,3 dB
Pérdida total:
5 dB + 1,5 dB + 0,3 dB = 6,8 dB
A continuación, este valor se compara con los presupuestos de potencia del sistema para confirmar si el enlace cumple los requisitos de diseño.
En las implantaciones prácticas, los ingenieros también incluyen un margen de potencia (3-6 dB) para tener en cuenta la degradación futura, la contaminación de los conectores o las operaciones de mantenimiento.
Conclusión
Como métrica de rendimiento clave, la pérdida de fibra óptica afecta directamente a la capacidad de transmisión, la calidad de la señal y la fiabilidad de la red. Comprender las normas y dominar el proceso de cálculo permite a los ingenieros diseñar y mantener redes ópticas estables y de alto rendimiento.
Con los continuos avances en la tecnología de fabricación e instalación de fibra, se espera que la atenuación de la fibra disminuya aún más, permitiendo sistemas de comunicación óptica de mayor capacidad y distancia.
Ya sea durante la instalación, la resolución de problemas o el mantenimiento rutinario, realizar una prueba precisa de pérdida de fibra sigue siendo esencial para garantizar un rendimiento óptimo de la red.