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Hoy llegamos a los aspectos prácticos de la fibra óptica. Ya sabemos cuándo se iniciaron los primeros experimentos con luz, cómo pasó de ser una investigación de laboratorio a su uso militar y civil y finalmente conocemos los aspectos teóricos del viaje de la luz a través de la fibra. Ahora nos pondremos la ropa de trabajo y saldremos a la calle para tocar “fibra”. Hoy describiremos varios conceptos necesarios para pasar de aprendiz a Maestro de la Fibra Óptica.

Tipos de Fibra

En el mercado se diferencian dos tipos de fibra, las fibras Multimodo (se identifica con las siglas MM del inglés multi-mode) y las fibras Monomodo (se identifica con las siglas SM del inglés single-mode). En la fibra multimodo los haces de luz viajan por el cable simultáneamente siguiendo varias trayectorias. En la fibra monomodo, debido al pequeño tamaño de su núcleo (9  µm), la luz no tiene más remedio que  viajar de un solo modo por el núcleo, en paralelo al eje de la fibra.

Existen subfamilias dentro de las fibras MM y las SM que vamos a mencionar pero sin entrar en más detalles. Las MM tienen dos subfamilias: las de índice escalonado (SI) y las de índice gradual (GI). Dentro de las SM hay varias subfamilias: la estándar (SMF),  las de dispersión desplazada (DSF) y las de dispersión desplazada no-nula (NZ-DSF), estas últimas son las que menos pérdidas tienen.

¿Por qué se utilizan a veces unas u otras? Las Multimodo se usan habitualmente para cortas distancias y son más económicas y fáciles de construir. Las Monomodo tienen mayor capacidad de transporte de datos y menores pérdidas por lo que se usan para largas distancias, pero son más caras. Es necesario saber el tipo de fibra con el que vamos a trabajar para usar los conectores y equipos de trabajo adecuados para cada tipo de fibra.

Las fibras suelen estar caracterizadas por un código de dos números y unas letras que la identifican, como por ejemplo: 9/125 – SM. El primer número indica el diámetro del núcleo de la fibra en micrómetros. El segundo número indica el diámetro del recubrimiento que rodea el núcleo (también se conoce por revestimiento o en inglés cladding), también en micrómetros. Por último las dos letras indican si es una fibra monomodo (SM) o multimodo (MM).

Tipos de Conectores y Pulidos

Los conectores son los elementos de terminación en los extremos de la fibra que se utilizan para su conexión con diversos dispositivos ópticos. Todos los conectores de fibra óptica tienen en común una pieza interior llamada férula o ferrule, que es un cilindro cerámico cuyo diámetro coincide con el diámetro del recubrimiento de la fibra. El extremo final de la fibra llega al final de la férula, que la alinea y protege mecánicamente. Para unir dos extremos de fibra óptica mediante conectores, se utiliza un adaptador debido a que los conectores de fibra no tienen macho/hembra.

Hay variedad de conectores pero solo mencionaremos los más comunes:

ST : Conector metálico con sistema de conexión por giro de bayoneta. El más utilizado en aplicaciones multimodo.

SC: Conector plástico con sistema de conexión por push-pull (presionar-tirar). De uso tanto en fibras monomodo como multimodo.

FC: Conector metálico igual que el ST pero con sistema de conexión por roscado. De uso en fibras monomodo.

Otros conectores menos habituales son: LC, FDDI, MT Array,

Otra característica que diferencia un conector de fibra óptica es el pulido de la férula. Hay varios tipos de pulido, los más comunes son APC (contacto físico con ángulo – angled physical contact) y PC (contacto físico – physical contact). El tipo de pulido se añade a la definición del tipo de conector. De esta forma un conector FC con un pulido PC se le denominará conector FC/PC y con el pulido APC se le denominará FC/APC, etc… El tipo de pulido ha de coincidir entre conectores para una conexión con pocas pérdidas.

Tipos de Cable

El cable es la estructura que protege a las fibras ópticas del exterior, tanto de las condiciones climáticas como de daños mecánicos. Existen básicamente dos tipos de cable en función de su estructura y de la forma en que las fibras están posicionadas en su interior: cable holgado (loose tube) y cable ajustado (tight buffer). Además de estos existen los cables blindados y los submarinos para usos más específicos.

En un cable de estructura holgada las fibras ópticas se agrupan en su interior en grupos de 6, 8, 10 o 12 fibras. A su vez, varios cables holgados se alojan dentro de una protección secundaria. Todo se rellena con un gel hidrófugo para evitar la entrada de agua. Esta protección secundaria puede tener un elemento de refuerzo central para reforzar la tracción mecánica. Finalmente hay una cubierta exterior del cable de polietileno o PVC. Su uso más común es en instalaciones exteriores.

En un cable de estructura ajustada o densa cada fibra óptica tiene una protección secundaria individual de forma que cada fibra queda protegida. Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.

Además del tipo de estructura, hay tres características determinantes a la hora de escoger un cable: la sensibilidad a la curvatura (cuanto afecta la curvatura a las pérdidas), la resistencia mecánica (tensión a la que puede someterse la fibra antes de romperse) y la fatiga estática (daños producidos a lo largo del tiempo).

Simplificando en colores

Existe un código de colores para identificar los tipos de fibra. Os hemos preparado una tabla de colores para que la podáis imprimir y consultar cuando sea necesario, que incluye los colores para fibras individuales, los colores de los cables donde se agrupan las fibras individuales y los colores de los conectores. La tabla está basada en el estándar TIA -598-C  que es el más utilizado, aunque algunas compañías concretas puedan usar su propio código.

Aquí podréis descargar en formato PDF la Tabla de Colores de Fibra Óptica

Dispositivos de Conexionado

Ahora que ya sabemos los tipos de cable vamos a empezar a trabajar. Durante la instalación utilizaremos varios dispositivos que nos ayudarán a distribuir la señal de fibra óptica. Estos son los más comunes:

Acoplador: Dispositivo que puede combinar, separar, derivar o distribuir las señales procedentes de una serie de fibras ópticas.

Conmutador: Dispositivo que puede alternar la señal entre dos salidas.

Atenuador: Dispositivo que introducen una atenuación determinada en el sistema de fibra óptica.

Caja de empalmes: Caja que protege varios cables con empalmes.

Divisor o splitter: Dispositivo que divide la salida en señales iguales, donde normalmente la mitad de la señal se envía a una salida y la mitad restante a la otra.

Latiguillo o pigtail: Cable óptico con un conector en cada extremo o solo en un extremo que sirve para conectar dispositivos de fibra óptica.

Torpedo o Caja terminal óptica (CTO): Caja que se instala en el exterior del edificio o a poca distancia de éste. Las fibras de la red exterior (que vienen del punto de compartición o la central) conectan con la del interior del edificio y llegan hasta los hogares. Si un edificio tiene gran número de vecinos, el CTO también puede actuar como punto de compartición.

Roseta óptica o Punto de terminación de red óptica (PTR-O): Es la toma situada dentro de casa, donde termina la red óptica exterior. A esta roseta se conecta, también mediante fibra, un equipo ONT (Optical Network Terminal), que convierte la conexión óptica en otra de cobre que puede utilizarse con los dispositivos de casa.

Tipos de Empalmes

El trabajo más delicado al que se puede enfrentar un instalador de fibra óptica es realizar el empalme entre dos fibras. Un empalme se ha de hacer cuando se pasa del cableado troncal al de acometida y de este al del hogar o también por motivo de averías, modificaciones, etc… Los tipos de empalmes son:

Empalmes por fusión

Es la forma de unir dos fibras más fácil y con menos pérdidas. Se utiliza una máquina portátil llamada fusionadora que dispara un arco eléctrico y que produce una temperatura tan elevada que fusiona los dos extremos de la fibra óptica.

Aquí podéis ver un ejemplo práctico de un proceso completo de fusión.

Empalmes mecánicos

Las dos fibras se colocan en un empalmador mecánico que permite el alineamiento y sujeción de las fibras, en cuya parte central hay un tubo donde se introducen los dos extremos a unir. Al cerrar una pestaña se abre una cápsula que contiene el adhesivo que fija ambos extremos de las fibras. Estos empalmes tienen pérdidas más elevadas y  suelen ser provisionales. Es recomendable sustituirlos finalmente por un empalme de fusión.

Empalme por Conectorización

No es propiamente un empalme, sino que se utilizan conectores. El problema está en que a veces es necesario colocar un conector en el extremo de una fibra para conectarlo a un dispositivo óptico. Se trata de una operación bastante delicada y en la que se necesita práctica y bastante paciencia. Para unir el conector a la fibra se utiliza una cola, habitualmente resina epoxy.

Para realizar cualquiera de estos tres tipos empalmes es necesario previamente la preparación de la fibra: retirada de las cubiertas protectoras hasta llegar a la fibra desnuda (pelado y limpieza) y seccionado totalmente perpendicular de la superficie de empalme (corte). Para ello existen una serie de herramientas complementarias que nos ayudarán en esta labor. Aquí podéis ver un kit de conectorización que incluye las herramientas más habituales.

Por hoy ya hemos sudado bastante la camiseta. En la siguiente entrada hablaremos del trabajo posterior a la instalación: la comprobación y medición de toda la instalación en un edificio.