Conectorización de fibras ópticas mediante pigtails y empalmes por fusión

En la actualidad el proceso de conectorización de fibras ópticas “en campo” se realiza de forma mayoritaria mediante el uso de pigtails y empalmes por fusión o empalmes mecánicos a las fibras ópticas. Los pigtails son en realidad segmentos de fibras ópticas de corta longitud preconectorizadas en fábrica por uno de sus extremos. Estos conectores  tienen un acabado de gran calidad, muy superior a la que podría conseguirse con una conectorización manual en campo mediante métodos tradicionales como los basados en pulido manual y fijación por epoxy. Además el uso de pigtails tiene la ventaja de que  todos los conectores son testeados en el propio proceso de fabricación del pigtail  y por lo tanto podemos estar seguros de que al conectar dos fibras ópticas, si éstas han sido terminadas en un conector mediante la solución de pigtail, la conexión será óptima.

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Ejemplos de pigtails (www.ingesdata.com)

El empalme entre la fibra óptica y el pigtail se puede hacer mediante empalme por fusión o mediante empalme mecánico. El empalme mecánico es rápido, se hace sin ninguna herramienta especial y tiene la ventaja de no necesitar el uso de una fusionadora de fibra óptica, la cual hoy en día todavía tiene un coste bastante alto. No obstante, el empalme mecánico tiene generalmente unas pérdidas superiores a las conseguidas mediante un empalme por fusión. conectorizacion mediante pigtail_2

Pigtails OM1, OM2, Om3 y OS1 (www.lightmax.com)

Como se observa en la imagen anterior, los pigtails multimodo pueden ser de tipo OM1, OM2 y OM3 mientras que los pigtails monomodo pueden ser de tipo OS1 y OS2. Es imprescindible utilizar pigtails multimodo para fusionar con fibras multimodo y pigtails monomodo cuando se fusiona con fibra monomodo. No es tan importante que el pigtail sea exactamente del mismo tipo que la fibra, ya que al ser los pigtail de muy corta longitud, apenas modificarán el ancho de banda efectivo (fibras multimodo) o el valor de la dispersión cromática total del enlace de fibra (fibras monomodo).  El ancho de banda efectivo de una fibra óptica se define como:

conectorizacion mediante pigtail_3Asi por ejemplo, un pigtail multimodo de tipo OM1 trabajando a 850 nm tiene un ancho de banda normalizado de 200 Mhz/km o superior.  Esto significa que si el pigtail fuera de 1 Km de longitud efectivamente tendría un ancho de banda efectivo de 200 Mhz, pero si su longitud es de solo 1 metro,  su ancho de banda efectivo será de 200.000 Mhz. Este ancho de banda efectivo es tan alto que, en teoría,  podría ser empalmado mediante fusión a una fibra óptica de tipo OM3, la cual tiene a 850nm un ancho de banda normalizado igual o superior a 1500 Mhz x Km, sin que el conjunto sufra una disminución del ancho de banda. Obsérverse que en el ejemplo anterior, tan solo con que la fibra de tipo OM3 tenga una longitud superior a 7,5 metros, su ancho de banda efectivo será inferior a 200.000 Mhz.

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 Ancho de banda normalizado de fibras multimodo (www.optral.es)

Este mismo razonamiento se puede realizar cuando se trata de fusionar pigtails monomodo con fibras ópticas monomodo. Con fibras ópticas monomodo (OS1 y OS2) ya no cabe hablar de ancho de banda normalizado ni efectivo, sino de dispersión cromática  (ps/nm x Km). De nuevo, al ser la longitud del pigtail muy pequeña, la contribución del mismo a la dispersión cromática total del enlace de fibra monomodo será prácticamente nula (ver nota técnica 1 al final de esta entrada).

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Dispersión cromática de fibras ópticas monomodo OS2

Vemos pues como parece no haber ningún inconveniente en cuanto a ancho de banda se refiere si fusionamos fibras ópticas multimodo o monomodo de un tipo determinado (OM1….OM4, OS1, OS2) con pigtails de otro tipo. Ahora bien, además del ancho de banda también hay que tener en cuenta la atenuación y en este caso,  si no se selecciona correctamente el pigtail a fusionar, el resultado puede ser francamente malo. Las normas a seguir son las siguientes:

  • Las fibras ópticas multimodo de tipo OM1 son de 62,5/125. Por lo tanto no pueden ser fusionadas con pigtails de tipo OM2, OM3 u OM4, que son de 50/125.
  • De la misma manera, si se fusiona una fibra óptica de tipo OM3 u OM4 con un pigtail de tipo OM1, la atenuación en el sentido del pigtail a la fibra óptica será muy elevada (unión de un núcleo de 62,5 micrómetros con otro de 50 micrómetros).
  • Las fibras ópticas OM3 y OM4 están optimizadas para láser. Por lo tanto, si se fusionan con un pigtail de tipo OM2, a pesar de que los diámetros de la fibra y del pigtail serán en ambos casos 50 micrómetros, el pigtail no estará optimizado para láser y por lo tanto, si se conecta a un transceptor óptico funcionando a 10GBASE-SR, donde se utiliza un láser de tipo VSCEL a 850 nm, el resultado no será el deseado.
  • Las fibras ópticas monomodo de tipos OS1 y OS2 se fabrican con diferentes pérfiles de índices de refracción a fin de conseguir fibras insensibles a curvaturas (G.657) o fibras de dispersión desplazada no nula, las cuales están diseñadas para transmitir en tercera ventana (1530nm – 1565 nm), tienen una baja atenuación y un comportamiento razonablemente lineal, por lo que  son  adecuadas para su uso en sistemas DWDM (fibras G.655 A, B, C y D). Por lo tanto, a fin de garantizar una fusión correcta entre la fibra y el pigtail, deberemos de elegir un pigtail del mismo tipo que la fibra (ver nota técnica 2 al final de esta entrada).

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Ejemplos de perfiles de índices de refracción en fibras ópticas

A modo de resumen se ve con claridad que el sistema de conectorización de fibras ópticas mediante fusión con pigtail es el más recomendable pero tiene un inconveniente en el elevado coste de la fusionadora. Aunque efectivamente una fusionadora es una herramienta de precio elevado,  si el volumen de trabajo es elevado, su coste será amortizado rápidamente.  El empalme por fusión del pigtail tiene además la ventaja de que ante un resultado fallido en el proceso de fusión, basta con cortar de nuevo tanto el pigtail como la fibra a fusionar  y realizar de nuevo el proceso de fusión. Con el sistema ya obsoleto de conectorizado mediante pulido manual de la fibra y conectorizado mediante epoxy, cada conector  mal terminado debe de ser desechado de forma inmediata, sin posibilidad de reutilización. Un empalme mecánico si que se puede reutilizar pero como se ha indicado anteriormente, estos empalmes mecánicos producirán unas pérdidas más altas y tendrán una menor durabilidad.

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Empalme mecánico (http://www.productosfibraoptica.com)

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Comparativa entre uniones por fusión y por empalme mecánico

Para terminar, se muestra aquí un vídeo realizado por los alumnos de 1 STI Ruben Sanchez y David Varcalcel donde se visualiza de forma detallada todo el proceso de conectorización de fibra ópticas con pigtails mediante fusión.

 

Notas técnicas:

1.-  Se ha visto que los pigtail, debido a su corta longitud, apenas modifican el ancho de banda efectivo (fibras multimodo) o la dispersión cromática (fibras monomodo) de un enlace de fibras ópticas. Esto no es aplicable a los enlaces mediante cable de pares trenzados. Si en un enlace permanente o de canal de una determinada categoría ( 3, 5e, 6, 6A) colocamos un latiguillo o cualquier otro componente de una categoría inferior, todo el enlace resultará afectado en su categoría, bajando a la del peor de los elementos del mismo (cables, latiguillos, tomas telecomunicaciones, patch panel, puntos de consolidación, MUTOA).

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2.- La dispersión modal limita la velocidad de trabajo en las fibras multimodo. La dispersión cromática, producida porque las diferentes longitudes de onda de un haz de luz van a diferentes velocidades sobre una fibra óptica, limitan la velocidad de las fibras monomodo. A pesar de utilizar fuentes de luz láser con un ancho espectral muy pequeño, la dispersión cromática limita la velocidad máxima de trabajo de las fibras monomodo.

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Los LASER no emiten luz en una sola longitud de onda

Hay un hecho muy curioso que se produce en la dispersión cromática: En la zona de los  850 nm, las longitudes de onda más largas viajan más rápido que las longitudes de onda más cortas. En cambio, en la zona de los 1550 nm sucede lo contrario, las longitudes de onda más cortas viajan más rápido que las longitudes de onda más largas. Es de esperar por tanto que haya una zona donde todas las longitudes de onda vayan a la misma velocidad, desapareciendo la dispersión cromática. Este punto de dispersión cero ocurre cerca de los 1300nm, pero desafortunadamente en esa longitud de onda la atenuación es mayor que en el rango de los 1550 nm. Las fibras ópticas de dispersión cero desplazada (DSF) están diseñadas para tener el punto de dispersión cero en 1550 nm, teniendo además una muy baja atenuación.

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Debido a efectos no lineales en el funcionamiento de las fibras de dispersión cero desplazada (DSF) se fabrican las fibras de dispersión no cero desplazada (NZ-DSF). Estas fibras, como su nombre indica, no tienen un punto de dispersión cero pero si que tienen un punto de dispersión muy bajo y además son lo suficientemente lineales para permitir el trabajo en sistemas de multiplexación de varias longitudes de onda sobre la misma fibra monomodo (sistemas DWM).

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12 respuestas a Conectorización de fibras ópticas mediante pigtails y empalmes por fusión

  1. Enrique del Rio dijo:

    Hola Rafael

    Si se fusiona un pigtail a la fibra óptica mientras al otro lado está conectado, no le sucederá nada al media converters, ya que en el proceso de fusión tan solo se produce un intenso y breve arco eléctrico de forma local que “funde” las fibras a fusionar. El problema se puede dar si la fusionadora utiliza el método LID (Local Injection and Detection) para la alineación de las fibras ópticas y para la posterior medida de las pérdidas en la fusión, ya que en primer lugar, el alineamiento de las fibras fallará al recibir el detector una señal de luz ajena a la que se ha inyectado por la propia fusionadora, y en segundo lugar, si la fusión se produce, de nuevo fallará en la estimación de las pérdidas producidas en la fusión por el mismo motivo que antes.

    En el siguiente enlace tienes una breve descripción del funcionamiento del método LID, que utilizan muchas de las fusionadoras del mercado.

    http://www.thefoa.org/tech/ref/termination/fusion.html

    De todas formas, mientras estás fusionando el pigtail a la fibra óptica, tampoco tiene mucho sentido tener encendido el media converters, ya que no hay nada conectado al otro extremo del pigtail.

    Un saludo

    Enrique del Río
    Centro Integrado de Formación Profesional Tartanga
    Erandio
    Bizkaia

  2. rafael dijo:

    una consulta soy nuevo en esto, mi pregunta es ..se puede fusionar un pigtail a la fibra mientras al otro lado esta conectado a una media converters encendido, se puede fusionar o puedo quemar al media converters

  3. Enrique del Rio dijo:

    Hola Andrés

    Los valores de 250 um y 900 um se refieren a los recubrimientos primario y secundario de la fibra óptica. La fibra óptica está compuesta por el núcleo (50 um o 62,5 um en el caso de fibras multimodo) y el revestimiento (125 um), siendo ambos inseparables. El primer recubrimiento plástico que se coloca es el recubrimiento primario, que tiene 250 um y cuando se trata de fibras de tipo ajustado, se coloca un segundo recubrimiento de 900 um para darle mayor resistencia a los esfuerzos mecánicos. Por encima de este último recubrimiento va el tejido de aramida (kevlar) y una nueva capa de plástico, que es la que le da la apariencia final. Puedes encontrar mucha información al respecto en Internet

    Un saludo

    Enrique del Río
    Centro Integrado de Formación Profesional Tartanga
    Erandio
    Bizkaia

  4. Andres Gaviria Ocampo dijo:

    Muy buen resumen, Por favor alguien ha trabajado con conectores No polish 6830-50/LOMMF (om3) de la marca 3M , no se porque no me dan señal cando hago el conector al pie de la letra del tutorial,
    Tambien quiero saber que significa lo que sale en la referencia LC MM 50um 250/900 umes
    Se que LC es Little conector y MM Multimodo 50 um el diametro del nucleo de la fibra pero a que se refiere con 250/900 um
    gracias

  5. Enrique del Rio dijo:

    Hola Fabian

    Las fibras ópticas OM3 y OM4 tienen las mismas características en cuanto al diámetro del núcleo y del revestimiento y tan solo se diferencian en que las OM4 tienen una atenuación menor que las OM3 ( OM3 < 3,5dB/km, OM4 < 3 dB/km) y un ancho de banda mayor (a 850nm, OM3 = 2000 MHz·Km; OM4 = 4700 MHz·Km). Por lo tanto no hay ningún impedimento físico para fusionar una fibra OM4 con un pigtail OM3. En cuanto a la certificación, cuando se certifica un enlace de fibra óptica solo se comprueba que la atenuación es igual o inferior a la calculada en el presupuesto de pérdidas. La inclusión de un pequeño pigtail OM3 dentro de un enlace construido con OM4 no va a modificar en nada la atenuación de dicho enlace, ya que las pérdidas en el caso de pigtail de 1 metro de longitud serían menores a 0,0035 dB para el caso de OM3 respecto de unas pérdidas menores a 0,0030 dB para el caso del mismo pigtail de tipo OM4. Puesto que la propia fusión va a producir pérdidas muy superiores, se puede despreciar la influencia del pigtail OM3 en el enlace construido con OM4 Por otro lado, en la certificación de un enlace de fibra óptica no se comprueba el ancho de banda ya que si se ha utilizado fibra óptica certificada de un determinado tipo (OM1, OM2, OM3, OM4) el enlace cumplirá las especificaciones de ancho de banda. Si se incluye un latiguillo OM3 en un enlace de fibra óptica de tipo OM4 parece a primera vista que se está introduciendo un elemento "extraño" que puede afectar al ancho de banda de dicho enlace, pero debido a la corta longitud del enlace, de nuevo su efecto es despreciable. La fibra óptica de tipo OM3 tiene un ancho de banda superior a 2000 MHz·Km en la longitud de onda de 850nm y por tanto un pigtail de 1 metro de longitud tendrá un ancho de banda teórico superior a 2000000 MHz, es decir 2000 GHz. Por ello será imposible notar ninguna limitación en ancho de banda en dicho enlace de fibra óptica ya que en cuanto el propio segmento de fibra óptica OM4 tenga más de unos pocos metros de longitud, su ancho de banda efectivo será menor a esos 2000 GHz del pigtail OM3. No obstante, puesto que la diferencia de precio entre pigtail OM3 y OM4 no es un factor relevante en la construcción de un enlace con fibra óptica, lo recomendable es que si la fibra óptica utilizada es de tipo OM4, los pigtail sean también de tipo OM4. De esta forma el enlace será de tipo OM4 en su totalidad. Un saludo Enrique del Río Instituto de Formación Profesional Tartanga Erandio Bizkaia

  6. Fabian dijo:

    Puedo fusionar una fibra OM4 con pigtail OM3?? Puedo tener problemas a la hora de certificarlos?

  7. Enrique del Rio dijo:

    Si se puede fusionar una fibra G652D con una G657a2, ya que son compatibles en cuanto al diámetro de campo modal. Está explicado en la parte final de la siguiente entrada del blog: http://fibraoptica.blog.tartanga.eus/2014/07/04/analisis-de-los-equipos-utilizados-en-una-instalacion-ftth-de-movistar/

    Y en este otro documento web tienes de nuevo explicada la compatibilidad entre las fibras G652D y G657a2:

    http://wbtnetworks.com.au/g652d-vs-g657a2-singlemode-optical-fibres-differences-and-advantages/

    Un saludo
    Enrique del Río
    Instituto de Formación Profesional Tartanga
    Erandio
    Bizkaia

  8. Ilber rodriguez dijo:

    Puedo fusionar una fibra con recomendacion G652D con un G567a2

  9. Prystel dijo:

    Sin duda alguna este es un excelente resumen de como trabajar con pigtails de fibra optica. Me alegro de que expliquen los defectos del conector mecanico, como las mayores perdidas que produce o el deterioro que puede tener frente a la fusión de fibra óptica, que para mi gusto queda mas profesional.

  10. Mateo Sanchez dijo:

    Que pasada de articulo. Excelente, muy didáctico. Gracias

  11. Gisselle dijo:

    Tengo una duda acerca de los conectores y si son om1 om2 y/o om3, uno de mis proveedores es enfatico en que para los conectores es solo una cuestion de mercadeo, según el lo que varia es el diámetro del conector y la cantidad de veces q se puede conectar y desconectar que no tiene nada que ver con la velocidad de transmision.. es eso cierto?

  12. andres barrera dijo:

    exelente resumen, muy bien trabajado

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