Pruebas de atenuación y potencia en fibra óptica: verificación del presupuesto de pérdidas

Qué es

La prueba de atenuación y potencia en fibra óptica es el conjunto de mediciones de nivel de luz que se hacen en un enlace óptico instalado. Intervienen tres magnitudes. La pérdida por atenuación del cable es la luz que se pierde a lo largo de la fibra misma, medida en una longitud de onda de prueba indicada y expresada normalmente por unidad de longitud. La pérdida por atenuación de conectores y empalmes es la luz que se pierde en cada terminación y unión, leída desde ambos extremos del enlace para poder juzgar cada una según se ve desde el extremo más cercano. La potencia de transmisión y de recepción es la potencia óptica que sale del transmisor del equipo local y llega al receptor del equipo remoto, y lo mismo en sentido contrario. En conjunto, estas lecturas muestran si la luz que llega a cada receptor está dentro del intervalo que el equipo está diseñado para aceptar. La prueba se usa en fibra que lleva protección, SCADA, control y comunicaciones en subestaciones, plantas y campus, con fibra monomodo y multimodo, y con muchos estilos de conector. Suele realizarse junto con la prueba de reflectómetro óptico en el dominio del tiempo, que localiza fallas, mientras que las mediciones de potencia y pérdida establecen el desempeño total del enlace tal como lo ve el equipo.

Por qué se realiza

Los enlaces ópticos fallan de manera gradual y silenciosa. Un conector sucio, una curva cerrada, un empalme deficiente, un cable aplastado o un transmisor degradado pueden reducir la luz recibida sin romper el enlace por completo. Un enlace que funciona en el banco puede quedarse corto cuando se incluyen su longitud real, sus conectores y sus empalmes, y un enlace con poco margen puede caerse con el envejecimiento, con los cambios de temperatura o después de manipular un conector. Cuando el enlace lleva señalización de protección o control, una caída significa disparos perdidos, órdenes bloqueadas o alarmas que no llegan. El exceso de luz también es un problema: un enlace corto con un transmisor fuerte puede saturar el receptor y producir errores, lo cual se corrige con un atenuador. La prueba en la instalación demuestra que el enlace se construyó conforme a su diseño y deja una línea base. Las pruebas periódicas detectan la degradación lenta por contaminación, movimiento o envejecimiento, y distinguen un enlace que falla de un transceptor que falla al mostrar dónde se pierde la luz.

El principio

La luz que viaja por una fibra de vidrio pierde un poco de potencia a medida que avanza. La dispersión en el vidrio, la absorción por impurezas y las curvaturas microscópicas se llevan cada una su parte, y la pérdida se acumula con la distancia. Los conectores pierden luz por pequeños desalineamientos, separaciones, contaminación y diferencias entre las fibras unidas, y los empalmes pierden luz por desplazamientos de núcleo y fusión imperfecta. La pérdida se mide en decibelios, una comparación logarítmica entre la potencia que entra y la que sale, de modo que las pérdidas de los elementos individuales simplemente se suman. Un enlace tiene un presupuesto de pérdidas: la diferencia entre la potencia que el transmisor puede lanzar y la potencia mínima que el receptor necesita, menos un margen de seguridad. La pérdida total medida, que es la suma de la fibra, los conectores y los empalmes, debe dejar la potencia recibida dentro de la ventana que acepta el receptor. Como la pérdida depende de la longitud de onda, la prueba se hace en las longitudes de onda que usa el enlace, y como la pérdida de un conector puede variar con el sentido, las lecturas se toman desde ambos extremos. Las lecturas de potencia solo tienen sentido frente a una referencia, así que primero se referencian juntos la fuente y el medidor con cordones de prueba.

Cómo se realiza

El enlace se saca de servicio y las fibras se identifican y rotulan en ambos extremos. Las caras de los conectores se inspeccionan con aumento y se limpian, ya que la contaminación es la causa más común de malos resultados y hasta puede dañar el conector. Se monta una fuente de luz estabilizada y un medidor de potencia óptica, ambos calibrados y adecuados al tipo de fibra y a la longitud de onda, con cordones de referencia. Primero se conectan directamente la fuente y el medidor mediante los cordones para fijar la referencia, y luego se conectan los cordones al enlace sin modificar el extremo de la fuente, de modo que el medidor lea solo la pérdida del enlace. La pérdida a lo largo del cable se lee en la longitud de onda indicada y se divide entre la longitud para obtener la cifra por unidad. La pérdida de conectores y empalmes se mide desde ambos extremos, a menudo con una traza de reflectómetro o con una medición bidireccional de potencia, de modo que cada terminación se vea desde el lado cercano. A continuación, con el equipo real conectado por sus propios cordones, se lee la potencia óptica en los puertos de transmisión y de recepción de ambos dispositivos, lo que arroja cuatro valores que enmarcan el presupuesto óptico. Los datos publicados por los fabricantes del cable, los conectores y los dispositivos terminales se escriben junto a los valores medidos. La temperatura, la humedad y los instrumentos utilizados, con sus fechas de vencimiento de calibración, se registran con los resultados.

Qué se registra

El registro indica la identidad del enlace, el tipo de fibra y la longitud de onda utilizada, la pérdida medida del cable, la pérdida medida en conectores y empalmes desde cada extremo, y la potencia óptica en los puertos de transmisión y de recepción de los dispositivos local y remoto. Enumera la fuente y el medidor empleados con su estado de calibración, el método de referencia y los cordones de prueba, las condiciones ambientales y los datos publicados por el fabricante con los que se juzgó cada lectura. Se anota el estado inicial, incluidos los conectores que se limpiaron o se volvieron a terminar y cualquier corrección realizada. Guardados así, los resultados forman una línea base con la que se pueden comparar las pruebas posteriores, que es el principal valor del registro para el mantenimiento.

Cómo se juzgan los resultados

Las lecturas ópticas se juzgan frente al presupuesto de pérdidas del enlace y al intervalo del receptor del equipo, y esta página no ofrece límites numéricos. Los criterios adoptan varias formas. La pérdida total del enlace debe dejar la potencia recibida dentro de la ventana que aceptan los dispositivos terminales, con el margen de seguridad que exige el diseño. La atenuación del cable se compara con la cifra publicada por el fabricante para la fibra en la longitud de onda de prueba. Las pérdidas de conectores y empalmes se comparan con los datos del fabricante y entre sí, y una terminación mucho peor que sus vecinas se trata como un defecto. Se comparan las lecturas tomadas desde extremos opuestos, y un desacuerdo grande sugiere un problema en un conector o en un empalme. La potencia de transmisión y de recepción se compara con las hojas de datos de los dispositivos, y las tendencias frente a la línea base importan aunque las lecturas todavía sean aceptables. Los puntos de aceptación y de mantenimiento de los cables de fibra óptica figuran en ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023. Para los valores, use sus copias con licencia, los datos de los fabricantes y el diseño del proyecto.

Variaciones

En la aceptación se caracteriza todo el enlace y las lecturas pasan a ser la línea base, de modo que el trabajo se hace con cuidado, con conexiones limpias e inspeccionadas y una referencia registrada. En el mantenimiento la pregunta clave es el cambio desde la línea base, así que se usan siempre el mismo método, la misma longitud de onda y los mismos cordones. La fibra monomodo y la multimodo difieren en las fuentes utilizadas, en cómo las condiciones de lanzamiento afectan las lecturas multimodo y en las longitudes de onda probadas. Los enlaces largos a través de un patio de subestación o entre sitios tienen una mayor proporción de pérdida en la fibra, mientras que los enlaces cortos dentro de un edificio están dominados por los conectores. Los enlaces con amplificadores ópticos, divisores o multiplexores necesitan presupuestos construidos con sus propios datos. Los cordones de conexión y los transceptores son culpables comunes cuando un enlace probado falla en servicio, por lo que la prueba se repite con el equipo real. En todos los casos el método sigue las instrucciones de los fabricantes y la norma aplicable.