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Français¿Qué es un OTDR?
Es un instrumento de fibra óptica usado Caracterizar, solucionar problemas y mantener redes ópticas de telecomunicaciones. Las pruebas OTDR se realizan transmitiendo y analizando luz láser pulsada que viaja a través de una fibra óptica. Se dice que la medición es unidireccional ya que la luz se inserta en el extremo de un enlace de cable de fibra óptica.
Utilizando la información obtenida de la firma luminosa resultante reflejada o dispersada hasta el punto de origen, el OTDR actúa como un sistema de radar óptico, proporcionando al usuario información detallada sobre la ubicación y el estado general de los empalmes, conexiones, defectos y otras características de interés. .
Principios de funcionamiento del OTDR
La precisión y utilidad de las pruebas OTDR no sería posible sin la ciencia que lo precedió. Comprender la física detrás del instrumento proporciona información invaluable sobre los principios de funcionamiento del OTDR.
Cuando Albert Einstein teorizó que se podía estimular a los electrones para que emitieran una forma de onda particular, nació la semilla de la posibilidad que eventualmente conduciría al primer láser operativo en 1960. Si bien las aplicaciones previstas en aquel momento probablemente no incluían las telecomunicaciones mundiales que utilizaban fibra óptica, esta tecnología se ha convertido ahora en sinónimo de conectividad del siglo XXI.
A lo largo de los años, se han aprovechado muchos descubrimientos revolucionarios en el desarrollo de probadores OTDR.
Significados de los símbolos OTDR
Un OTDR contiene una fuente de diodo láser, un detector de fotodiodo y un circuito de sincronización (o base de tiempo) de alta precisión. El láser emite un pulso de luz en una longitud de onda específica, este pulso de luz viaja a lo largo de la fibra que se está probando, a medida que el pulso desciende por la fibra, las porciones de la luz transmitida se reflejan/refractan o se dispersan hacia abajo por la fibra hasta el fotodetector en el OTDR. La intensidad de esta luz que regresa y el tiempo que tarda en llegar al detector nos indica el valor de la pérdida (inserción y reflexión), el tipo y la ubicación de un evento en el enlace de fibra.
La luz regresa al fotodetector a través de varios mecanismos:
Dispersión y retrodispersión de Rayleigh
Los físicos del siglo anterior todavía estaban consumidos por preguntas tan fundamentales como: "¿Por qué el cielo es azul?" La respuesta a esta pregunta, descubierta por Lord Rayleigh en 1904, es lo que ahora se conoce como dispersión de Rayleigh. Cuando los fotones de luz dispersan las moléculas en el aire, las ondas de luz resultantes visibles en la Tierra se encuentran predominantemente en el extremo azul del espectro porque la luz azul se dispersa de manera más eficiente que la roja.
Cuando se inyecta luz en una fibra, algunos de los fotones de luz se dispersan en direcciones aleatorias debido a las partículas microscópicas de la fibra; este efecto se denomina dispersión de Rayleigh. Además, parte de la luz se dispersa en dirección opuesta a la luz transmitida, lo que se denomina retrodispersión.
La naturaleza predecible de la dispersión de Rayleigh se ha aprovechado como principio de funcionamiento fundamental en la tecnología OTDR. El volumen de energía luminosa de la fuente retrodispersada hacia el detector proporciona una indicación confiable de la atenuación y pérdida de señal (u óptica) en el enlace de fibra óptica.
Reflejo de Fresnel
Las propiedades de la reflexión de la luz, caracterizadas por el físico óptico Augustin-Jean Fresnel, son anteriores a los descubrimientos de Rayleigh, pero fueron igualmente importantes para el desarrollo de los principios de funcionamiento del OTDR.
Fresnel descubrió el coeficiente de reflexión, que es una relación entre la amplitud de la onda de luz reflejada y la onda fuente original. Descubrió que se podía predecir el coeficiente de reflexión para la interfaz de dos materiales basándose en los respectivos índices de refracción de estos componentes.
La reflexión de Fresnel ocurre cuando la luz se refleja en un límite de dos materiales ópticamente transmisivos, cada uno con un índice de refracción diferente. Este límite puede ocurrir en una unión (conector o empalme mecánico), en un extremo de fibra no terminado o en una rotura.
Dado que muchos eventos de interés en un enlace de fibra óptica, como empalmes, roturas, conexiones y terminaciones, representan intersecciones de materiales específicos como vidrio y aire, las ecuaciones de reflexión de Fresnel se pueden utilizar para determinar el tipo, ubicación e intensidad de estos eventos. .
Absorción
Otra propiedad física esencial para el rendimiento de la fibra óptica es la absorción de la fibra. Como su nombre lo indica, un pequeño porcentaje de la intensidad de la luz original es absorbido por impurezas internas a lo largo del núcleo de la fibra. Cuanto mayor sea la pureza de la fibra, menor será la absorción, lo que significa que un material de mayor calidad dará como resultado una menor pérdida de señal (u óptica).
Dado que los elementos que inducen la absorción son inherentemente no reflectantes, no se detectarían mediante mediciones de reflexión de Fresnel. En cambio, los efectos de la absorción se capturan a través del efecto de retrodispersión, ya que la luz que regresa a la fuente se absorbe proporcionalmente a la luz incidente.
Conceptos básicos y funciones de OTDR
El valor inherente de las pruebas OTDR proviene del diagnóstico del estado de un cable de fibra óptica que de otro modo sería imposible de ver. Esto es esencial cuando el enlace contiene múltiples empalmes y conexiones que pueden estar sujetos a fallas.
La pérdida de retorno óptico (ORL) y la reflectancia se pueden utilizar para diagnosticar condiciones en las que se produce una pérdida mayor de la esperada en una ubicación específica del tendido de fibra. También se puede evaluar la atenuación total de la fibra, ya que la cantidad de retrodispersión proporciona una indicación de este valor.
Estos mismos principios se utilizan para calcular mediciones de distancia que son invaluables cuando surgen necesidades de reparación, resolución de problemas o mantenimiento. El final del enlace de fibra o una rotura de fibra será detectable a través de la reflexión de Fresnel, ya que una rotura o un extremo de fibra sin terminar también es un cambio en el medio material (vidrio a aire). Además de la longitud total de la fibra, la distancia a fallas, empalmes y conexiones se puede determinar con una presentación gráfica de los hallazgos que acompaña al análisis.
Tipos de OTDR
A medida que aumenta la utilidad funcional de las pruebas OTDR junto con la demanda de mayor velocidad, precisión, generación de informes y capacidades de almacenamiento de las pruebas, la variación en las ofertas de productos continúa diversificándose. Las dos categorías predominantes son de mesa y portátiles. Un OTDR de mesa es esencialmente un instrumento rico en funciones con una fuente de alimentación de CA directa, mientras que un OTDR portátil o compacto suele ser un dispositivo liviano que funciona con baterías y está diseñado para usarse en el campo.
Más allá de esta división básica, las funciones y opciones disponibles para un OTDR deben considerarse cuidadosamente en función del uso previsto. Una consideración importante es el tipo de fibra que probará: multimodo, monomodo o ambas. Otra variable es la longitud de la fibra que probará. Los productos diseñados para aplicaciones de larga distancia suelen tener capacidades de rango dinámico más alto que no serían necesarias para probar enlaces de fibra óptica más cortos, como FTTA.
Las características de usabilidad también varían según el producto, lo cual es otra razón más por la que la aplicación prevista para el OTDR debería ser el factor más importante en la selección del producto (factores de importancia para elegir un OTDR). Por ejemplo, un producto liviano podría no ser necesario para una prueba estacionaria, pero si la prueba la van a realizar técnicos que suben a torres de telefonía celular o trabajan en un entorno activo, el peso, así como características como la duración de la batería y la robustez de el recinto del producto se vuelve más importante.
Parámetros OTDR
Con la amplia variedad de aplicaciones para pruebas OTDR, configurar los parámetros con precisión para la tarea en cuestión garantizará mediciones precisas. El uso de una función de prueba automática puede ser suficiente para algunas pruebas, pero aún así se recomienda la configuración manual de los parámetros dada la variación en longitud, tipo y complejidad de los tendidos de fibra óptica. Una vez que se han establecido los parámetros correctos para probar un tramo de fibra determinado, estas configuraciones de prueba de OTDR se pueden recuperar de la memoria de un instrumento la próxima vez que se evalúe el mismo tramo o uno similar.
Ancho de pulso
La configuración del ancho de pulso ajustable determina la duración del pulso que se emite en el enlace de fibra. Generalmente se selecciona un ancho de pulso más corto para longitudes de cable más cortas, ya que esto maximizará la resolución y minimizará el consumo de energía.salida de energía. Los anchos de pulso cortos son especialmente útiles para evaluar segmentos de cable que están más cerca del OTDR. Dado que estos anchos de pulso más cortos también producirán zonas muertas más cortas, tendrá una mayor capacidad para detectar eventos cercanos a una conexión o empalme. Es posible que se requieran ajustes de ancho de pulso más largos al probar un tramo de cable más largo, ya que se requiere más energía óptica para producir suficiente retrodispersión a grandes distancias del OTDR.
Zonas muertas
Cuando el detector OTDR se satura por una interfaz altamente reflectante en el enlace de fibra, el período de recuperación del OTDR se traduce en una distancia desde el evento, conocida como zona muerta, que es esencialmente una parte del cable para la cual no se transferirán datos. disponible. Entrehierros, malos empalmes, extremos planos de la fibra (conectores o extremo de la fibra) y otras incidencias que producen una alta reflexión de Fresnel son las causas habituales de las zonas muertas.
Rango de distancia
La configuración del rango de distancia en un OTDR controla el rango de visualización de la cantidad de cable que se presentará en la pantalla. También define la tasa de emisión de pulsos, ya que cada pulso debe regresar al detector antes de que se envíe el siguiente pulso.
Configurar este parámetro adecuadamente requiere documentación precisa del enlace de fibra óptica. Si el OTDR tiene configuraciones de rango de distancia preestablecidas, debe elegir la configuración más corta que aún sea más larga que la longitud máxima de fibra. Por ejemplo, si el instrumento tiene configuraciones de 10, 100, 200 y 500 kilómetros, y su enlace de fibra real es de 150 kilómetros, seleccionaría la configuración de 200 kilómetros.
Tiempo promedio
En general, se suelen producir mediciones más precisas promediando múltiples repeticiones de la misma prueba. Este mismo principio se aplica a las mediciones OTDR. Tiempos de promedio más largos, que se traducen en más repeticiones de la misma prueba, producirán una medición con una relación señal-ruido mejorada, pero tomará más tiempo capturarla. Para condiciones en las que la precisión y el ruido son menos críticos, una “medición en tiempo real”, sin función de promedio, podría ser suficiente. Sin embargo, en circunstancias en las que los datos de distancia y pérdida deben ser lo más precisos posible, podrían justificarse tiempos promedio más prolongados.