Práctica 2

Preparación y manipulación de la Fibra Óptica

OBJETIVOS

1. Preparar la fibra óptica para trabajar con ella en el laboratorio.

2. Aprender a realizar los cortes en la fibra óptica.

IINTRODUCCION

Como se vio en la práctica anterior, lo que viaja a través de la fibra óptica es una señal

luminosa. Para confinar la luz de manera eficiente dentro de ella es necesario preparar

los extremos de la fibra. Si la superficie de acoplamiento es irregular, una cantidad

importante de la señal podría reflejarse o refractarse, en conclusión, perderse. Esto se

debe principalmente a las dimensiones tan pequeñas de la fibra, que están dentro del

rango de 10-100m según el tipo de fibra.

La preparación de los extremos de la fibra, además de ser útil en el laboratorio, también

es aplicada al realizar instalaciones de sistemas de fibra óptica, que utilizan dispositivos

de interconexión como empalmes y conectores. La finalidad de estos es el acoplamiento

al transmisor y receptor, y la continuidad del transito de la señal en distintas secciones

de cable. En estos casos existen herramientas que ayudan en esta actividad. Incluso kits,

o maletines especiales para estos menesteres (Fig. 2.1).

Fig. 2.1 Kits de herramientas para conectores de fibra optica.

La fibra óptica es básicamente un delgado filamento de vidrio o plástico que actúa como

guía de onda óptica. Este filamento esta formado por el núcleo y cubierta como puede

observarse en la figura 2.2, la cual a su vez se encuentra rodeado por una funda exterior

de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, la deformación, los

roedores y otros riesgos del entorno.

Fig. 2.2 Estructura básica de la fibra óptica.

Existen dos tipos de fibras, la fibra monomodo y la fibra múltimodo. La fibra

monomodo usualmente tiene un núcleo de alrededor de 10m de diámetro, mientras que

la fibra multimodo tiene normalmente un diámetro de núcleo de 50-100m. Como

punto de comparación el grueso de un cabello humano es aproximado al de una fibra.

Debido a estas dimensiones tan pequeñas y a su forma geométrica, es muy delicado

confinar luz dentro de la fibra, o unir dos secciones de esta, procurando tener la máxima

transferencia de señal. Para lograrlo en principio debemos tener una superficie

transversal lo más plana posible, que se logra haciendo un buen corte en el extremo a

utilizar de la fibra. Para realizar estos cortes existen cortadoras muy sofisticadas de alta

precisión, pero de un costo muy elevado ( 1000 ). Sin embargo una de las

herramientas ampliamente utilizada para este propósito es un cortador de fibra mejor

conocido como clivador o lápiz cortador de fibra (Fig. 2.3)

a) b)

Fig. 2.3 Cortadores de fibra. a)clivador b) lápiz cortador de fibra.

PROCEDIMIENTO

EQUIPO Y MATERIAL NECESARIO:

NOTA: En el apéndice del presente manual puede encontrar las fotografías del equipo

con sus respectivos nombres y modelo.

- Fibra multimodo F-MLD 100/140 m (F-MLD Fiber, 100/140 MM, 50 m)

- Cloruro de Metileno (removedor de esmalte para uñas)

- Clivador de fibra (F-CL1 Fiber cleaver)

- Conector medio para fibra F-MLD (F-CC-140 Connector halves, for F-MLD)

- Microscopio (CL200 Fiber Microscope)

BASES TEORICAS NECESARIAS:

Cubierta

Nucleo

Para el buen desarrollo experimental de esta práctica y el logro de los objetivos

de la misma, se sugiere que el alumno investigue acerca de los siguientes temas:

- Cortes de la fibra optica

EXPERIMENTO I

1. Remover de 3 a 4 cm de la cubierta exterior en los extremos de la fibra, esto se

puede hacer, utilizando las uñas de los dedos con la sugerencia de que estén

cortas. Para facilitar este procedimiento se sumerge el extremo de la fibra en

cloruro de metileno se deja remojar durante 3 minutos. (Algunas personas

prefieren usar una navaja para hacer el despojo de la cubierta exterior, esto

requiere algo de práctica.)

2. . Realice el corte de la fibra de la siguiente forma:

a. Coloque la fibra sobre una superficie plana y firme.

b. Coloque el Clivador de Fibra F-CL1 a 90° del eje de esta, y realice una

pequeña rasgadura en el extremo desnudo de la fibra (Fig. 2.3). No debe

intentar cortar la fibra, solamente se debe realizar una pequeña fisura que

se propagará a través de la fibra.

c. Suavemente, pero firme, jale la fibra en sus extremos hasta que separe

los dos secciones de fibra.

Fig. 2.3 Técnica de corte del extremo de la Fibra.

3. Cheque la calidad del corte utilizando el microscopio CL-200 y examine

cuidadosamente el extremo de la fibra. Para esto:

a. Inserte la fibra en el conector F-CC-140, hasta que salgan

aproximadamente 5mm de la fibra.

b. Inserte el conector anterior en el extremo del microscopio CL-200

c. Enfoque el lente del microscopio

d. La cara del extremo debe aparecer llana y libre de defectos, es decir sin

fracturas o pequeñas fisuras que se aproximen al centro de la fibra, como

en figura 2.4 b) y 2.4 c). No obstante, astillas o grietas que aparecen

cerca de la periferia de la fibra son aceptables si no se extiende en la

región central de la fibra (ver figura 2.4 a)).

Fibra

Cortador

de Fibra

Jale Jale

Fig. 2.4 Cortes en el extremo de la fibra, (a) correcto, (b) y (c) incorrecto.

Nota: Es un error común enfocar incorrectamente el microscopio, por lo tanto en la

figura 2.5 a) se presenta la imagen enfocada del conector sin fibra.

Fig. 2.5 a) Vista del conector sin la fibra óptica. b) Vista de un corte bien realizado. c) Vista de un corte

mal realizado.

Si la inspección de la cara del extremo de la fibra en el paso anterior muestra que la

fibra ha sido cortada incorrectamente, debe considerar las siguientes fuentes comunes de

error:

a) Una pobre fisura. Una fisura que es demasiado profunda puede causar un

corte irregular y múltiples grietas para propagarse a través de la fibra (figura 3b).

Una fisura que es demasiado pequeña en profundidad es lo mismo que no

realizar ninguna fisura y la fibra se romperá al azar.

b) Un jalón no uniforme de la fibra. Si el jalón que propaga la grieta a través de

la fibra no es uniforme, y sobre todo si incluye torcimiento de la fibra, se

presentaran irregularidades en el extremo de la fibra o puede formarse un labio

en el extremo de la misma.

c) La fisura de la fibra fue trazada en un ángulo diferente de 90° con respecto al

eje de la fibra. Si La fisura se realizo en un ángulo diferente del indicado, el

extremo de la fibra presentará una pendiente, aunque esto, puede ser causa

también de un jalón no uniforme de la fibra.

4. Use la figura 2.6 para reproducir el corte bien realizado y un corte mal realizado

a la fibra óptica. Una vez que tengas un segmento con dos extremos bien

cortados, observa la geometría de la fibra y Utiliza un apuntador láser para

iluminar un extremo de la fibra, podrás ver brillar la luz a través de la porción

central de la fibra en el otro extremo.

(a)

(b)

(c)

(a) (b)

Figura 2.5 Cortes a la fibra óptica (a) corte bien realizado. (b) corte mal realizado.

5. Conteste las siguientes preguntas:

¿Con el microscopio utilizado puede distinguir visualmente el núcleo y la

cubierta?

Explique claramente como determinó que había logrado un buen corte de la fibra

Describa los tres tipos de uniones ópticas en un sistema con fibra.

¿Cuáles piensa que son las causas de perdidas en un sistema debidas a las

uniones anteriores?

6. Realice la CONCLUSION de esta práctica.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Newport Corporation. “PROJECTS IN FIBER OPTICS Applications

Handbook”. 1999.

[2] Rubio Martínez Baltazar. (1994). “Introducción a la ingeniería de la fibra

óptica”. España. RA-MA. 1994.