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Pérdida de señal de cable de fibra óptica, atenuación y dispersión

 

Pérdida de señal en el cable de fibra óptica monomodo único y multimodo

La fibra multimodo tiene el diámetro suficiente para permitir que se reflejen de forma interna los rayos de luz (que reboten fuera de las paredes de la fibra). Las interfaces ópticas multimodo suelen usar indicadores LED como fuentes luminosas. Sin embargo, los indicadores LED no son fuentes coherentes. Producen diferentes longitudes de onda de luz en la fibra multimodo múltiple, lo que refleja la luz en distintos ángulos. Los rayos de luz viajan en líneas irregulares por una fibra multimodo, lo que provoca dispersión de la señal. Cuando la luz que viaja por el núcleo de la fibra se encuentra en su revestimiento, da como resultado la pérdida del modo de orden superior. Juntos, estos factores limitan la distancia de transmisión de la fibra de multimodo, comparada con la de fibra monomodo.

La fibra monomodo tiene un diámetro tan pequeño que los rayos de la luz pueden reflejarse de forma interna por una sola capa. Las interfaces ópticas monomodo suelen usar indicadores LED como fuentes luminosas. Los lásers generan una sola longitud de onda de luz que viaja en línea recta por la fibra monomodo. Comparada con la multimodo, la de fibra monomodo tiene un ancho de banda más alto y puede transportar señales por distancias más largas.

El exceder las distancias máximas de transmisión puede tener como resultado pérdida de señal significativa, lo que produce una transmisión no confiable.

Atenuación y dispersión en cables de fibra óptica

El buen funcionamiento de un vínculo de datos ópticos depende de la luz modulada que llega al receptor con la potencia suficiente para desmodularse de forma correcta. La atenuación es la reducción de la potencia de la señal luminosa que se transmite. Los causantes de la atenuación son componentes de medios pasivos, como cables, empalmes de cable y conectores. Aunque la atenuación es mucho menor en la fibra óptica que en otros medios, igual se produce tanto en la transmisión de multimodo como en la de monomodo. Un vínculo de datos ópticos eficiente debe tener luz disponible suficiente para superar la atenuación.

La dispersión es la propagación de la señal con el paso del tiempo. Los siguientes dos tipos de dispersión pueden afectar a un vínculo de datos ópticos:

  • Dispersión cromática—Propagación de la señal con el paso del tiempo como resultado de diferentes velocidades de los rayos de luz.

  • Dispersión modal—Propagación de la señal con el paso del tiempo como resultado de distintos modos de propagación en la fibra.

En la transmisión multimodo, la dispersión modal, y no la dispersión ni atenuación cromáticas, por lo general, limita la velocidad de bits máxima y la longitud de vínculo. Para la transmisión monomodo, la dispersión modal no es un factor. Sin embargo, en las velocidades de bits superiores y en distancias más largas, la dispersión cromática y no la modal limita la longitud máxima de la conexión.

Un vínculo de datos ópticos eficiente debe tener luz suficiente como para superar la potencia mínima que el receptor requiere para funcionar dentro de sus especificaciones. Además, la dispersión total debe ser inferior a los límites especificados para el tipo de vínculo en el documento GR-253-CORE (sección 4.3) de Telcordia Technologies y en el documento G.957 de la Unión Internacional de telecomunicaciones (ITU).

Si la dispersión cromática está al máximo permitido, su efecto puede considerarse como una penalización de potencia en el presupuesto de alimentación. El presupuesto de potencia óptica debe permitir la atenuación de los componentes, la reducción de potencia (incluida la de la dispersión) y un margen de seguridad para pérdidas inesperadas.