Capítulo 8

Testes de fibra óptica

 

 

 

Objetivos: Neste capítulo, você aprenderá:

Os parâmetros que devem ser testados.

Os instrumentos que são utilizados para realizar os testes de fibra óptica.

Como realizar os testes básicos de fibra óptica.

A incerteza da medição nos testes de fibra óptica.

Como solucionar problemas.

 

Testes de fibra óptica

 

Uma vez instalados, emendados e terminados todos os cabos de fibra óptica, eles devem ser testados. Em cada rede de cabos de fibra óptica deve ser testada a continuidade e a polaridade, a perda de inserção de ponta a ponta e depois solucionar qualquer problema em cada fibra de cada cabo. Se se tratar de uma rede de cabos para longas distâncias no exterior com emendas intermediárias, possivelmente também seja uma boa opção verificar as emendas individuais por meio de um OTDR, devido a que é a única forma de garantir que cada emenda esteja bem feita. Em caso de ser o usuário de rede, uma opção será testar a potência do transmissor e do receptor, já que a potência é a medição que indica se o sistema está funcionando corretamente.

 

Os testes são o assunto principal da maioria dos padrões do setor, já que existe a necessidade de verificar as especificações do sistema e os componentes de modo consistente. No site da FOA é disponibilizada uma lista dos padrões TIA e ISO sobre fibra óptica. A maioria desses testes está relacionada a testes de fabricação para verificar o desempenho dos componentes e não é relevante para os testes de instalação. Talvez o teste mais importante seja a perda de inserção de uma rede de cabos de fibra óptica instalada, que é realizado com uma fonte de luz e um medidor de potência (LSPM), ou um conjunto de teste de perda óptica (OLTS), e que é exigido por todos os padrões internacionais para garantir que a rede de cabos se encontre dentro da quantidade de perda estimada antes da instalação ser aprovada.

 

O teste dos componentes de fibra óptica e das redes de cabos exige realizar vários testes e medições com os testes mais comuns listados a seguir. Alguns deles envolvem a inspeção e o parecer do instalador, como um rastreamento ou inspeção visual, enquanto outros utilizam instrumentos sofisticados que fornecem medições diretas. A potência óptica, requerida para medir a potência da fonte, a potência do receptor e, quando é utilizada com uma fonte de teste, para medir a perda ou atenuação, é o parâmetro mais importante e é exigido para quase todos os testes de fibra óptica. As medições de retroespalhamento realizadas por um OTDR são as seguintes medições em importância, especialmente para testar instalações no exterior e solucionar problemas. As medições dos parâmetros geométricos da fibra e a largura de banda ou dispersão são essenciais para os fabricantes de fibra, mas não são relevantes para os testes de campo. Cada instalação requer a solução de problemas de cabos e de redes instaladas.

 

Inspeção visual

 

Rastreamento visual

A verificação da continuidade com um rastreador de fibra visual permite analisar a trajetória de uma fibra de uma extremidade para a outra através de várias conexões, para comprovar assim a continuidade, conexões corretas e a polaridade de um conector duplo. Um rastreador de fibra visual é como uma lanterna, ou um instrumento semelhante a uma caneta com uma lâmpada ou fonte LED que é acoplado a um conector de fibra óptica. Conectar a fibra ao rastreador visual e observar a outra extremidade para ver a luz transmitida através do núcleo da fibra. Se não for percebida nenhuma luz na extremidade, voltar às conexões intermediárias para encontrar a seção do cabo defeituoso.

Um bom exemplo de como um rastreador visual pode economizar tempo e dinheiro consiste em testar a fibra na bobina antes de instalá-la, para certificar-se de que não tenha sido danificada durante o transporte. Em primeiro lugar, verificar se há sinais visíveis de danos à fibra na bobina (como bobinas rachadas ou quebradas, cabos dobrados, etc.). Durante o teste, os rastreadores visuais também podem ajudar a identificar a próxima fibra que deve ser testada com o kit de teste para controlar se há perdas. Ao conectar os cabos aos painéis de conexão, utilizar o rastreador visual para certificar-se de que cada conexão esteja composta pelas duas fibras corretas. Para garantir que a fibra correta esteja conectada entre o transmissor e o receptor, utilizar o rastreador visual em lugar do transmissor, e os olhos em lugar do receptor para verificar a conexão. Seguir todas as normas de segurança ocular ao trabalhar com rastreadores visuais.

 

Localização visual de falhas

Uma versão mais potente que o rastreador de fibra visual denominada localizador visual de falhas (VFL), que utiliza um laser visível que também pode detectar falhas. A luz laser vermelha é poderosa o suficiente como para realizar uma verificação de continuidade ou para rastrear fibras por vários quilômetros, identificar emendas em suportes para emendas, e exibir fibras quebradas ou conectores com perdas altas. É possível ver a perda de luz em uma fibra quebrada com a luz vermelha brilhante do VFL, mesmo através da jaqueta de muitos cabos simplex amarelos ou laranjas (mas não daqueles com jaquetas pretas ou cinza). Seu uso mais importante consiste em encontrar falhas em cabos curtos ou perto do conector, onde os OTDR não podem identificá-las.

O VFL também pode ser utilizado para verificar visualmente e otimizar emendas mecânicas ou conectores de pré-polimento/emenda. Ao minimizar visualmente a luz perdida, é possível obter a emenda com perda mais baixa. Nenhum outro método garantirá um melhor desempenho com estes conectores.

Os VFL precisam de um aviso sobre a segurança ocular. Os VFL utilizam uma luz visível. O nível de potência é alto, portanto, nunca olhar diretamente à luz. Olhar diretamente para a saída de uma fibra iluminada por um VFL é incômodo, por isso, ao realizar um rastreamento de fibras, olhar para o lado da fibra para ver se a luz VFL está presente.

 

Inspeção visual do conector por microscópio

Os microscópios para inspeção de fibra óptica são utilizados para inspecionar conectores para confirmar o correto polimento, e para encontrar falhas como riscas, defeitos de polimento e sujeira. Eles podem ser utilizados para verificar a qualidade do procedimento de terminação e para diagnosticar problemas. Um conector bem feito apresenta um acabamento suave, polido e sem riscas, e a fibra não tem nenhum sinal de rachadura, lascas ou áreas onde há fibra sobressaindo da virola ou retrocedendo.

 

 

A ampliação para visualizar os conectores pode ser de uma potência de 30 a 400, porém é melhor utilizar uma ampliação média. Se a ampliação for muito baixa, alguns detalhes críticos podem não ser percebidos. Realizar a inspeção com uma ampliação muito alta pode levar a pessoa a magnificar os erros, e a rejeitar conectores bons. Os conectores multimodo devem utilizar ampliações na faixa de 100-200X e a fibra monomodo pode utilizar uma ampliação superior, de até 400X. Uma melhor solução consiste em utilizar uma ampliação média, mas realizando a inspeção de três formas: observar diretamente a extremidade da superfície polida com uma iluminação coaxial ou oblíqua, observar diretamente com a luz transmitida através do núcleo e observar em um ângulo com iluminação desde o ângulo oposto, ou com iluminação que seja bastante oblíqua.

    A observação direta permite visualizar a fibra e o orifício da virola, e determinar se ele é de um tamanho adequado, se a fibra está centrada no orifício e se foi aplicada uma quantidade apropriada de adesivo. No entanto, com esse método somente são visualizadas as riscas maiores. Ao adicionar luz transmitida através do núcleo são visualizadas as rachaduras na extremidade da fibra causadas pela pressão ou o calor durante o processo de polimento.

    A observação da extremidade do conector em um ângulo determinado, enquanto é iluminada desde aproximadamente o mesmo ângulo do lado oposto, ou utilizando uma iluminação desde um ângulo menor e observando diretamente, permitirá realizar a melhor inspeção da qualidade de polimento e de possíveis riscas. O efeito de sombreamento que produz a visão ou iluminação angular melhora o contraste das riscas contra a superfície polida suave e espelhada do vidro.

   No entanto, deve se tomar cuidado ao inspecionar conectores. Às vezes, há uma tendência a magnificar erros, especialmente quando é utilizada uma ampliação alta. Somente os defeitos sobre o núcleo da fibra são geralmente considerados um problema. A presença de lascas de vidro ao redor do cladeado é algo usual, e não afetará a capacidade do conector de acoplar luz no núcleo das fibras multimodo. Da mesma maneira, as riscas que estão somente no cladeado não deveriam causar nenhum problema de perda.

Os melhores microscópios permitem inspecionar o conector de diferentes ângulos, seja inclinando o conector ou permitindo a iluminação angular para obter a melhor visão do que está acontecendo. Verificar que o microscópio tenha um adaptador fácil de usar para unir os conectores a ele.

Os microscópios com leitura de vídeo disponíveis na atualidade permitem visualizar mais facilmente a extremidade do conector e alguns deles até contam com um software que analisa o acabamento. Embora sejam muito mais dispendiosos do que os microscópios ópticos normais, eles facilitam a inspeção e aumenta a produtividade consideravelmente.

É importante lembrar de verificar que não haja energia no cabo antes de observá-lo no microscópio, para proteger os olhos. O microscópio concentrará qualquer energia existente na fibra e a direcionará aos olhos com resultados potencialmente perigosos. Alguns microscópios têm filtros para deter a radiação infravermelha dos transmissores para minimizar este problema.

 

Potência óptica

 

Praticamente toda medição em fibra óptica faz referência à potência óptica. A saída de um transmissor ou a entrada a um receptor são medições de potência óptica "absolutas", isto é, é medido o valor real da potência. A perda é uma medição de potência "relativa", a diferença entre a potência acoplada a um componente como um cabo, emenda ou um conector e a potência que é transmitida através dele. Esta diferença no nível de potência antes e depois do componente é o que chamamos perda óptica e define o desempenho de um cabo, conector, emenda ou outro componente.

Quando são realizados testes em redes de fibra óptica, os resultados são exibidos em uma tela de leitura do instrumento. As medições de potência são expressas em “dB”, que é a unidade de medida de potência e perda nas medições de fibra óptica. A perda óptica é medida em “dB”, enquanto a potência óptica é medida em “dBm”. A perda é um número negativo (por exemplo, -3,2 dB), como acontece em muitas medições de potência. Às vezes, as medições em dB podem ser confusas.

Nos primeiros dias da fibra óptica, a potência de saída da fonte geralmente era medida em miliwatts, uma escala linear, e a perda era medida em dB ou em decibéis, uma escala logarítmica. Ao longo dos anos, todas as medidas migraram para dB por conveniência, o que causou muita confusão. As medições de perda geralmente eram medidas em dB, devido a que o dB é uma relação entre dois níveis de potência, um dos quais é considerado o valor de referência. O dB é uma escala logarítmica onde cada valor de 10 dB representa uma proporção de 10 vezes o valor. A equação real utilizada para calcular o dB é dB= 10 log (potência medida/potência de referência).

 

Então, 10 dB é uma proporção de 10 vezes o valor (sejam 10 vezes mais ou um décimo mais), 20 dB é uma proporção de 100, 30 dB é uma proporção de 1000, etc. Quando as duas potências ópticas comparadas são iguais, o resultado é dB=0, um valor conveniente que é facilmente lembrado. Se a potência medida for mais alta que a potência de referência, o dB será um número positivo, mas se for mais baixa que a potência de referência, será um número negativo. Portanto, as medições de perda normalmente são expressas como um número negativo.

As medições de potência óptica como a saída de um transmissor ou entrada a um receptor são expressas em unidades de dBm. A "m" em dBm faz referência a uma potência de referência de 1 miliwatt. Portanto, uma fonte com um nível de potência de 0 dBm tem uma potência de 1 miliwatt. Da mesma maneira, -10 dBm é 0,1 miliwatt e +10 dBm é 10 miliwatts.

Para medir a perda em um sistema de fibra óptica são realizadas duas medições de potência, uma medição de referência antes de que a luz passe através do componente que está sendo testado e uma medição de perda depois disso. Como está sendo medida a perda, a potência medida será menor que a potência de referência, de modo que a relação entre a potência medida e a potência de referência é menor a 1, e o logaritmo é negativo, o que torna o dB em um número negativo. Quando é definido o valor de referência, o medidor marca “0 dB”, porque o valor de referência definido e o valor fornecido pelo medidor é o mesmo. Depois, quando é medida a perda, a potência medida é menor, portanto o medidor marcará “- 3,0 dB”, por exemplo, se a potência testada for a metade do valor de referência. Embora os medidores forneçam um número negativo para a perda, existe a convenção de expressar a perda como um número positivo. Assim, quando o medidor marca -3,0 dB, dizemos que a perda é de 3,0 dB.

Os instrumentos para medir em dB podem ser medidores de potência óptica ou conjuntos de teste de perda óptica (OLTS). O medidor de potência óptica usualmente marca em dBm as medições de potência ou em dB o valor de referência para a perda definido pelo usuário. Enquanto a maioria dos medidores de potência tem faixas de +3 a -50 dBm, grande parte das fontes está numa faixa de +10 a -10 dBm para os lasers e de -10 a -20 dBm para os LED. Somente os lasers utilizados em sistemas de telefonia de larga distancia ou de TV a cabo têm potências muito altas como para ser realmente perigosos, até + 20 dBm, o que equivale a 100 miliwatts ou um décimo de um watt.

É importante lembrar que o dB é utilizado para medir a perda e o dBm para medir a potência, e quanto mais negativo for um número, mais alta será a perda. Definir a referência zero antes de medir a perda e verificá-la ocasionalmente enquanto são feitas as medições.

 

Calibração de medidores de potência

A calibração do equipamento de medição de potência da fibra óptica exige a definição de um padrão de referência que possa ser relacionado a um laboratório nacional de padrões como o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos Estados Unidos com fins de comparação ao calibrar cada medidor de potência ou outro instrumento. O padrão do NIST para todas as medições de potência é um ECPR ou radiômetro piroelétrico eletricamente calibrado, que mede a potência óptica comparando a potência calorífica da luz com a potência calorífica conhecida de um resistor. A calibração é feita a 850, 1300 e 1550 nm. Às vezes, os fabricantes utilizam o comprimento de onda dos lasers a 1310 nm como o comprimento de onda calibrado em um medidor de potência, mas o padrão para a calibração do medidor de potência é 1300 nm. Para transferir convenientemente seu padrão de laboratório aos laboratórios de calibração dos fabricantes de medidores de potência de fibra óptica, o NIST atualmente utiliza um medidor de potência óptica de laboratório que é enviado aos laboratórios como um padrão de transferência.

Os medidores calibrados desta forma têm uma incerteza de calibração de aproximadamente +/- 5%, em comparação com os padrões primários do NIST. As limitações devido a esta incerteza são as inconsistências inerentes aos acoplamentos ópticos, de aproximadamente 1% em cada transferência, e as variações leves na calibração do comprimento de onda. O NIST trabalha continuamente com os fabricantes de instrumentos e os laboratórios de calibração privados para tentar reduzir a incerteza destas calibrações.

A recalibração de instrumentos deve ser feita anualmente; no entanto, a experiência demonstrou que a precisão dos medidores raramente muda de forma significativa durante esse período, sempre que a eletrônica do medidor não tenha falhas. A calibração dos medidores de potência de fibra óptica exige um investimento considerável em bens de equipamento, por isso, os medidores devem ser devolvidos ao fabricante original ou aos laboratórios privados para serem calibrados.

 

Entender a incerteza da medição do medidor de potência de FO

Foi prestada muita atenção ao desenvolvimento de padrões de transferência para as medições de potência de fibra óptica. O NIST dos Estados Unidos, em Boulder, Colorado, e as organizações de padrões da maioria dos demais países trabalharam para fornecer padrões satisfatórios para trabalhar. Agora, podemos garantir uma rastreabilidade para nossas calibrações, mas, mesmo assim, os erros envolvidos ao realizar as medições não podem ser ignorados. Mesmo quando os medidores de potência de fibra óptica sejam calibrados dentro das especificações, a incerteza de uma medição poderá ser tão alta quanto +/- 5% (aproximadamente 0,2 dB) em comparação com os padrões. Entender os erros do medidor de potência e suas causas prováveis garantirá um ponto de vista realista sobre as medições de potência de fibra óptica.

A primeira fonte de erro é o acoplamento óptico. A luz da fibra é expandida em um cone. É importante que o detector da geometria da fibra seja tal que toda a luz da fibra impacte no detector, caso contrário, a medição será menor que o valor real. Mas, cada vez que a luz passa através de uma interface de vidro para ar, como a janela no detector, uma pequena quantidade de luz é refletida e perdida. Finalmente, a limpeza das superfícies ópticas envolvidas pode causar absorção e espalhamento. A suma total desses erros potenciais dependerá do tipo de conector, o comprimento de onda, o tamanho da fibra e a abertura numérica.

 

 

Além dos erros de acoplamento, também existem erros associados à calibração do comprimento de onda. Os detectores semicondutores utilizados nos instrumentos (e também nos sistemas) de fibra óptica têm uma sensibilidade que depende do comprimento de onda. Como o comprimento de onda da fonte real é pouco conhecido, existe um erro associado à sensibilidade espectral do detector. Por convenção do setor, são utilizados três comprimentos de onda (850, 1300 e 1550 nm) para todas as medições de potência, mas não o comprimento de onda da fonte exato.

Existe outra fonte de erro nas medições de níveis altos e baixos. Em níveis altos, a potência óptica pode sobrecarregar e saturar o detector, o que fornecerá um erro na medição. Em níveis baixos, o ruído inerente ao detector é adicionado ao sinal e se torna um erro. Se o sinal estiver 10 dB por cima do nível mínimo de ruído (10 vezes o ruído), o erro de deslocamento será de 10% ou 0,4 dB.

 

Resolução do instrumento vs. incerteza da medição

Levando em conta a incerteza da maioria das medições de fibra óptica, os fabricantes de instrumentos forneceram medidores de perda e de potência com uma resolução de medição que usualmente é muito maior que a necessária. A incerteza das medições de potência óptica é de aproximadamente 0,2 dB (5%), as medições de perda costumam ter incertezas de 0,2-0,5 dB ou mais, e as medições de perda de retorno óptico têm uma incerteza de 1 dB.

Os instrumentos com leitores com uma resolução de 0,01 dB geralmente são apropriados apenas para as medições de laboratório de perdas de componentes muito baixas ou de mudanças causadas por alterações ambientais. Dentro do laboratório, uma resolução de 0,01 dB pode ser extremamente útil, já que geralmente é medida a perda dos conectores ou emendas que estão por baixo de 0,10 dB, ou as mudanças na perda sob estresse ambiental por baixo de 0,1 dB. A estabilidade das fontes e a tensão física aplicada sobre os cabos limita a incerteza de medição a aproximadamente 0,02 a 0,05 dB por dia, mas uma resolução de 0,01 dB pode ser útil para determinar pequenas mudanças no desempenho dos componentes.

As medições em campo têm uma incerteza maior, porque são medidos mais componentes de uma vez e as perdas são maiores. Em geral, as medições são melhores quando a resolução do instrumento é limitada a 0,1 dB. As leituras serão mais estáveis ao serem lidas e mais indicativas da incerteza da medição.

 

Medidores de potência de fibra óptica

 

 

Para medir da potência é necessário um medidor de potência com um adaptador que corresponda ao conector de fibra óptica no cabo que está sendo testado, e para testar um transmissor é exigido um cabo de fibra óptica em boas condições conhecidas (do tamanho da fibra, já que a potência acoplada depende do tamanho do núcleo da fibra) e um pouco de ajuda da eletrônica de rede para ligar o transmissor. É importante lembrar que ao medir a potência, o medidor deve ser definido no comprimento de onda e faixa adequados (usualmente dBm, às vezes microwatts, mas nunca “dB” – é uma faixa de potência utilizada apenas para testar a perda). Verificar as instruções do equipamento de testes sobre definição e medição.

Para medir a potência, conectar o medidor ao cabo unido à fonte que tem a saída que será medida. Isto pode ser no receptor para medir a potência do receptor, ou utilizando um patch cord ou um cabo de teste de referência (testado e em boas condições conhecidas) conectado ao transmissor para medir a potência de saída. Ligar o transmissor/fonte e deixar passar uns minutos para que fique estabilizado. Definir o medidor de potência no comprimento de onda correspondente e observar a potência que indica o medidor. Fazer uma comparação com a potência especificada para o sistema e certificar-se de que seja uma potência suficiente, mais não no excessiva.

 

Perda óptica ou perda de inserção

 

A perda óptica é o principal parâmetro de desempenho da maioria dos componentes de fibra óptica. Para a fibra, consiste na perda por unidade de comprimento ou coeficiente de atenuação. Para os conectores, consiste na perda de conexão quando é acoplado a outro conector. Para os cabos, consiste na perda total dos componentes do cabo, incluindo os conectores, as fibras, as emendas e qualquer outro componente no cabeamento que está sendo testado. Serão utilizados cabos para demonstrar a perda de inserção, e depois serão observados outros componentes.

A perda do cabo é a diferença entre a potência acoplada no cabo na extremidade do transmissor e o que sai na extremidade do receptor. Os testes de perda exigem a medição da quantidade total de potência óptica perdida em um cabo (incluindo a atenuação da fibra, a perda do conector e a perda da emenda) com uma fonte de luz de fibra óptica e um medidor de potência (LSPM), ou um conjunto de teste de perda óptica (OLTS). Os testes de perda são realizados em comprimentos de onda apropriados para a fibra e seu uso. Em geral, a fibra multimodo é testada a 850 nm, e opcionalmente, a 1300 nm com fontes LED. A fibra monomodo é testada a 1310 nm, e opcionalmente, a 1550 nm com fontes laser.

A maioria dos testes é realizada em conjuntos de cabos, sejam cabos patch cords ou redes de cabo instaladas. Mas os fabricantes de fibra realizam o teste de cada fibra para verificar se há perda, para calcular seu coeficiente de atenuação. Os fabricantes de conectores realizam testes de muitos conectores para obter um valor médio da perda que terá o conector quando terminado nas fibras. Os fabricantes de outros componentes também realizam testes sobre a perda dos seus componentes para verificar o desempenho.

A medição da perda de inserção é realizada acoplando o cabo que está sendo testado a cabos de referência em boas condições conhecidas com uma potência de lançamento calibrada que se torna a referência de perda “0 dB”. Por que são necessários cabos de referência para medir a perda? Os testes com cabos de referência em cada extremidade simulam uma rede de cabos com patch cords que se conectam a um equipamento de transmissão. É necessário um cabo para medir a potência de saída da fonte para a calibração da referência de perda “0 dB”.

Também, para medir a perda dos conectores na extremidade de um cabo é necessário que sejam acoplados a um conector semelhante, em boas condições conhecidas. Este é um ponto importante que, às vezes, não é totalmente compreendido. Ao falar da perda do conector, na verdade fazemos referência à perda na “conexão”, isto é, a perda de um par de conectores acoplados. Portanto, para testar conectores, eles devem ser acoplados a conectores de referência de alta qualidade para não prejudicar a perda medida ao momento da união com um conector desconhecido.

 

::Graphics:C8-4 loss.jpg

 

Além de um medidor de potência, é necessária uma fonte de teste (fonte de luz) para medir a perda. A fonte de teste deve ser compatível com o tipo de fibra do teste (geralmente um LED para fibra multimodo ou um laser para fibra monomodo) e um comprimento de onda (850, 1300, 1550 nm) que será utilizado no cabo de fibra óptica que está sendo testado. Em caso de utilizar alguns padrões para realizar os testes, pode ser necessário adicionar algum condicionamento modal, como um mandril de enrolamento, com o objetivo de atender às condiciones de lançamento padrão.

 

Fontes de teste de fibra óptica

Deve ser escolhida uma fonte de teste de fibra óptica que seja compatível com o tipo de fibra em uso (monomodo ou multimodo com o diâmetro de núcleo apropriado) e o comprimento de onda desejado para realizar o teste. A maioria das fontes é LED ou laser dos tipos utilizados comumente como transmissores nos sistemas de fibra óptica, o que as torna representativas das aplicações reais e melhora a utilidade dos testes. Alguns testes de laboratório, como a medição da atenuação da fibra sobre uma faixa de comprimento de onda, exigem uma fonte de comprimento de onda variável, que usualmente consiste em uma lâmpada de tungstênio com um monocromador para variar o comprimento de onda da fonte de luz.

Os comprimentos de onda típicos das fontes são de 650 ou 665 nm (fibra de plástico); 820, 850 e 870 nm (fibra multimodo de comprimento de onda curto); e 1300 (fibra multimodo de comprimento de onda longo); ou 1310 nm e 1550 nm (fibra monomodo de comprimento de onda longo). Os LED são utilizados normalmente para testar a fibra multimodo, e os lasers são utilizados para a fibra monomodo, embora haja algum cruzamento. As redes LAN de alta velocidade que utilizam fibras multimodo podem ser testadas com lasers VCSEL como as fontes de sistema, e os cabos de ligação monomodo podem ser testados com LED.

O comprimento de onda da fonte pode ser um ponto crítico ao realizar medições de perda precisas em enlaces longos, já que o coeficiente de atenuação da fibra é sensível ao comprimento de onda. Portanto, o comprimento de onda deve ser calibrado em todas as fontes de teste em caso de ser requeridas correções para as variações de comprimento de onda.

As fontes de teste quase sempre têm conectores fixos. Os cabos de ligação de teste híbridos com conectores compatíveis com a fonte em uma extremidade e o conector que está sendo testado na outra devem ser utilizados como cabos de referência. Isso poderia afetar o tipo de modo de definição de referência utilizado para o teste de perda.

Os fatores relacionados com a fonte que afetam a precisão da medição são a estabilidade da potência de saída e a distribuição modal lançada na fibra multimodo. A estabilidade da fonte é principalmente um fator do circuito eletrônico na fonte. Os padrões do setor têm requerimentos sobre a saída modal das fontes de teste para as fibras multimodo que são importantes para os fabricantes das fontes de teste. Diferentes padrões exigiram que os misturadores, filtros e supressores de modos ajustem a distribuição modal na fibra para se aproximar das condições de operação reais. Hoje, a maioria dos padrões exige que as fontes atendam aos requerimentos de saída e que seja utilizado um filtro de modo de tipo mandril de enrolamento nos testes. Os efeitos da distribuição da potência modal nas medições multimodo são cobertos no capítulo sobre fibra óptica.

 

Cabos de referência

Os testes de perda exigem um ou dois cabos de referência, dependendo do teste a realizar, e adaptadores de acoplamento apropriados para os conectores. Em geral, os cabos de referência têm um comprimento de 1-2 metros, com fibras e conectores adequados para os cabos que serão testados. A precisão da medição dependerá da qualidade dos cabos de referência, devido a que eles serão acoplados ao cabo a testar. A qualidade e a limpeza dos conectores nos cabos de lançamento e recepção se encontram entre os fatores mais importantes para a precisão das medições de perda. Sempre devem ser testados os cabos de referência por meio do patch cord ou método de extremidade única mostrado a seguir, para garantir que estejam em boas condições antes de começar a testar outros cabos.

Os grupos de padrões não conseguiram especificar com sucesso a qualidade dos cabos de referência em termos de componentes de tolerância limitada como as fibras e os conectores. Os padrões que exigem cabos de teste de referência especiais e de qualidade, agora especificam cabos com conexões de perda baixa. A melhor recomendação para qualificar os cabos de referência é escolher cabos com perda baixa, testados com o método de “extremidade única” de acordo com o padrão de teste de cabo FOTP-171, como descrito a seguir.

 

::Graphics:C8-5 cables.jpg

 

Devem ser utilizados apenas adaptadores de acoplamento da mais alta qualidade para realizar os testes, já que eles também constituem um fator de perda. Os adaptadores econômicos geralmente têm mangas de acoplamento plásticas para alinhar as virolas do conector que sofrem um desgaste rápido, o que causa perdas altas até mesmo com conectores de boa qualidade. Utilizar apenas adaptadores de acoplamento com mangas de acoplamento de metal ou, de preferência, de cerâmica especificados tanto para conectores multimodo quanto para monomodo.

 

 

Testes de perda

 

 

Existem dois métodos que são utilizados para medir a perda de inserção com uma fonte de luz e um medidor de potência, um “teste de patch cord”, também chamado método de “perda de extremidade única”, de acordo com o padrão TIA FOTP-171, e um “teste de redes de cabos instaladas” ou “perda de duas extremidades”, de acordo com o padrão TIA OFSTP-14 (multimodo) e OFSTP-7 (monomodo). A diferença entre os dois testes é que o teste de perda de extremidade única utiliza apenas um cabo de lançamento e realiza o teste somente no conector unido ao cabo de lançamento mais a fibra e qualquer outro componente no cabo. O teste de extremidade única é utilizado principalmente para testar patch cords ou cabos curtos, já que pode testar cada conector individualmente.

O teste de perda de duas extremidades utiliza um cabo de lançamento e um cabo de recepção unido ao medidor, e mede a perda dos conectores nas duas extremidades do cabo testado.

O teste de extremidade única geralmente é utilizado em patch cords para poder testar os conectores em cada extremidade de um cabo curto individualmente, de modo a garantir que os dois estejam em boas condições e para poder determinar que conector poderia ter defeitos em caso de existir algum problema. O teste de duas extremidades é utilizado com redes de cabos instaladas para garantir que a rede de cabos tenha sido instalada corretamente e para comparar os resultados do teste com os cálculos de quantidade de perda estimada.

A perda de extremidade única é medida através do acoplamento do cabo que será testado ao cabo de lançamento de referência, e medindo a potência que sai da extremidade oposta com o medidor. Ao fazer isso, é medida apenas a perda do conector acoplado ao cabo de lançamento e a perda de qualquer fibra, emenda ou outro conector no cabo que está sendo testado. Como o conector que se encontra na extremidade oposta do cabo está sendo apontado para um detector no medidor de potência em lugar de ser unido a outro conector, efetivamente ele não tem nenhuma perda, por isso não é incluído na medição. Este método é descrito no padrão FOTP-171 e é exibido no gráfico. Uma vantagem desse teste consiste em que podem ser verificados os cabos para localizar conectores defeituosos, devido a que é possível inverter o cabo para testar os conectores em cada extremidade individualmente. Quando a perda é alta, o conector defeituoso é acoplado ao cabo de referência.

Em um teste de perda de duas extremidades, o cabo a testar é unido entre dois cabos de referência, um deles conectado à fonte e o outro ao medidor. Desta forma são medidas as perdas dos conectores em cada extremidade, além da perda de todo o cabo ou todos os cabos, incluindo os conectores e as emendas que se encontram no meio. Este método é especificado no padrão OFSTP-14 (multimodo, o teste monomodo é OFSTP-7), o teste padrão para as perdas em uma rede de cabos instalada.

 

Definição de referência “0 dB” para testes de perda

A fim de medir a perda, primeiro é necessário definir uma potência de lançamento de referência para a perda que será o valor 0 dB. A correta definição da potência de referência 0 dB é crítica para realizar boas medições de perda.

Para os testes de extremidade única, a potência de referência para 0 dB é definida na extremidade do cabo de referência. Simplesmente, conectar o medidor de potência à extremidade do cabo, medir a potência de saída e, na maioria dos medidores, definir essa potência como a referência para as medições de perda. Então, o medidor indicará diretamente a perda de cada cabo testado.

Existem três métodos para definir a referência para um teste de duas extremidades, seja utilizando um, dois ou três cabos de referência, e o método escolhido afetará a perda medida. Por que existem três métodos? Os três métodos foram desenvolvidos devido às variações nos estilos dos conectores e a forma em que é testado o equipamento.

 

Referência de um cabo

 

 

A maioria dos conectores de fibra óptica é fabricada com a fibra fixada a uma virola que sobressai, denominada conector de estilo “macho”. Dois conectores macho são acoplados utilizando um adaptador de acoplamento que mantém as virolas alinhadas e permite que se encontrem no centro. Quando estão sendo testados conectores como esses e o equipamento de testes possui interfaces que se ajustam a esses conectores, pode ser utilizada a referência de um cabo (OFSTP-14 Método B). Este método é o mais simples e geralmente é considerado o método de escolha, devido a que não são incluídas conexões ao definir a referência 0 dB

Depois de definir uma referência, o cabo de lançamento é desconectado do medidor, mas não da fonte. Uma vez definida a referência, o cabo de lançamento de referência nunca deve ser removido da fonte, para garantir que a potência de lançamento permaneça constante. O cabo de recepção é conectado ao medidor e, depois, os dois cabos de referência são conectados ao cabo que será testado. A leitura da perda incluirá as duas conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da fibra e qualquer outro componente no cabo.

 

 

Referência de dois cabos

 

 

Se o equipamento de testes tiver uma interface para um conector de outro estilo, de forma que os conectores nos cabos que estão sendo testados não possam ser unidos aos instrumentos, poderá ser utilizado um método de referência de dois cabos (OFSTP-14 Método A). Os cabos de referência devem ser cabos híbridos com conectores em uma extremidade que correspondam às interfaces dos instrumentos e a outra extremidade deve ser acoplada aos conectores no cabo que será testado. A referência 0 dB é estabelecida unindo os dois cabos de referência aos instrumentos e conectando as outras extremidades com um adaptador de acoplamento. Depois de definir a referência, os dois cabos são desconectados no meio e é insertado entre eles o cabo que será testado.

A leitura da perda incluirá as duas conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da fibra e qualquer outro componente no próprio cabo, menos a perda da conexão entre os dois cabos de referências ao definir a referência. Portanto, a perda medida utilizando a referência de dois cabos será menor que a referência de um cabo pela conexão incluída ao definir a referência. A incerteza desta perda de conexão incluída na referência também é adicionada à incerteza da medição de perda de qualquer cabo testado desta forma.

 

Referência de três cabos

 

 

Alguns conectores de fibra óptica são de estilo “macho” e “fêmea”, onde um deles tem uma virola que sobressai e o outro tem uma tomada ou receptáculo. Alguns têm pinos de alinhamento somente de um lado, como o conector MTP, no qual os pinos são utilizados no lado do conector fêmea. Geralmente são utilizados com conectores macho nas duas extremidades dos patch cords, e conectores fêmea ou receptáculos nos cabos instalados de forma permanente que terminam em racks ou tomadas.

Qualquer um desses dois estilos de conectores somente pode ser acoplado a um estilo de conector apropriado, o que torna difícil fazer uma referência de um ou dois cabos. A solução é uma referência de três cabos (OFSTP-14 Método C), onde os cabos híbridos conectados aos instrumentos para os cabos de referência terminam em conectores macho, e um terceiro cabo que termina em um conector fêmea é inserido entre eles para criar uma referência de três cabos. Depois de definir a referência, os dois cabos de referência são desconectados do terceiro cabo no meio, e o cabo que será testado é inserido entre eles em lugar do cabo de referência.

Como mencionamos acima, a leitura da perda incluirá as duas conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da fibra e qualquer outro componente no próprio cabo menos a perda das duas conexões entre o terceiro cabo de referência e os dois cabos de referência ao definir a referência Devido a que o terceiro cabo usualmente é apenas uma fibra curta com conexões em cada extremidade, a perda da fibra pode ser ignorada. Portanto, a perda medida utilizando a referência de três cabos será menor que a referência de um cabo pelas duas conexões incluídas ao definir a referência. A incerteza destas duas perdas de conexão incluídas na referência também é adicionada à incerteza da medição de perda de qualquer cabo testado desta forma.

A pesar de que este método de três cabos gera a maior incerteza, é o único que funciona para qualquer conector e equipamento de testes. Portanto, tornou-se o método de escolha em vários padrões internacionais.

 

O método mais popular e o método exigido no padrão TIA-568 é o método de um cabo, o "Método B", como é denominado em OFSTP-14.

 

Escolha de um método de referência

Em alguns livros e manuais de referência é exposto como definir a potência de referência para a perda utilizando apenas um cabo de lançamento de referência, um cabo de lançamento e um cabo de recepção acoplados a um adaptador de acoplamento, ou até três cabos de referência. De fato, os padrões do setor incluem os três métodos para definir uma referência de “perda 0dB”. Os métodos de referência de dois ou três cabos são aceitáveis para alguns testes e são a única forma de testar alguns conectores, mas reduzirão a perda medida pela quantidade de perda entre os cabos de referência ao definir a “perda 0dB”. Além disso, se algum dos cabos de referência tiver problemas, ao definir a referência com os cabos, o problema não será revelado. Assim, os testes poderiam ser iniciados com cabos de lançamento defeituosos, o que resultaria em medições incorretas. Isso significa que é muito importante inspecionar e testar os cabos de referência para garantir que estejam em boas condições.

 

Condicionamento modal para fibras multimodo

A maioria dos padrões para os testes de fibras multimodo inclui algum acondicionamento para garantir resultados reproduzíveis. O método usual é utilizar uma fonte cuja saída atenda aos critérios padrão, acoplada a um cabo de lançamento de referência, onde é utilizado um mandril de enrolamento para eliminar modos de ordem superior. Os padrões podem ter diferentes métodos, mas o utilizado no TIA 568 é o mais frequente. No site da FOA são fornecidas mais informações sobre os efeitos modais nas medições das fibras multimodo e mandris de enrolamento.

 

Que perda deve ser obtida ao testar cabos?

Antes de realizar os testes, de preferência durante a etapa do projeto, deve ser calculada a quantidade de perda estimada para a rede de cabos que será testada, com o objetivo de entender os resultados de medição esperados. Além de fornecer valores de perda de referência contra os quais comparar o teste, confirmará que o equipamento de transmissão de rede funcionará apropriadamente nesse cabo. Embora seja difícil generalizar, a seguir são fornecidas algumas diretrizes:

 

-Para cada conector, calcular uma perda de 0,3-0,5 dB para os conectores tipo adesivo/polimento, 0,75 para os conectores tipo pré-polimento/emenda (0,75 máx. do TIA-568).

-Para cada emenda, calcular 0,2 dB (0,3 máx. do TIA-568).

-Para a fibra multimodo, a perda é de aproximadamente 3 dB por km para as fontes de 850 nm;1 dB por km para 1300 nm. Isto é traduzido, aproximadamente, em uma perda de 0,1 dB por 100 pés para 850 nm; 0,1 dB por 300 pés por 1300 nm.

-Para a fibra monomodo, a perda é de aproximadamente 0,5 dB por km para as fontes de 1300 nm; 0,4 dB por km para 1550 nm. Isto é traduzido, aproximadamente, em uma perda de 0,1 dB por 600 pés para 1300 nm; 0,1 dB por 750 pés para 1300 nm.

Portanto, para a perda de uma rede de cabos, calcular a perda aproximada da seguinte forma:

 

(0,5 dB x nº de conectores) + (0,2 dB x nº de emendas) + perda da fibra no comprimento total do cabo.

 

Dicas para solucionar problemas

A maioria dos problemas com perdas altas de cabos é causada por conectores defeituosos ou sujos, emendas com perdas altas ou perdas por tensão durante a instalação. Os conectores podem ser inspecionados com um microscópio para detectar sujeira, riscas, rachaduras ou outros danos. Os localizadores visuais de falhas podem verificar a continuidade, conexões apropriadas e, se a jaqueta do cabo o permitir, a existência de curvaturas ou quebraduras de perda alta.

Se um cabo apresentar perda alta, deverá ser invertido e testado na direção oposta utilizando o método de extremidade única, sempre que possível. Como o teste de extremidade única somente testa o conector em uma extremidade, é possível isolar um conector defeituoso da seguinte forma: é o que se encontra na extremidade do cabo de lançamento acoplado ao cabo de lançamento no teste quando é medida a perda alta.

A perda alta no teste de duas extremidades deve ser isolada realizando o teste novamente com o método de extremidade única, invertendo a direção do teste para ver se o conector da extremidade é defeituoso. Se a perda for a mesa, cada segmento deverá ser testado separadamente para isolar o segmento defeituoso ou, se for comprido o suficiente, utilizar um OTDR.

 

 

Testes de OTDR

 

Os OTDR são instrumentos de fibra óptica mais complexos que podem obter uma imagem instantânea de uma fibra e indicar a localização das emendas, conectores, falhas, etc. Os OTDR são poderosos instrumentos de teste para as redes de cabos de fibra óptica, mas é preciso saber como configurar adequadamente o instrumento para o teste e interpretar os resultados. Quando são utilizados por um operador habilidoso, os OTDR podem localizar falhas, medir o comprimento do cabo e verificar perdas da emenda. Dentro dos seus limites, também podem medir a perda de uma rede de cabos. O único parâmetro de fibra óptica que não podem medir é a potência óptica no transmissor ou no receptor. Há muita informação no rastreamento do OTDR, tal como é exibido no rastreamento real a seguir.

 

::Graphics:C8-10 OTDR trace.jpg

 

Os OTDR quase sempre são utilizados em cabos para exterior, para verificar a perda de cada emenda e encontrar pontos de tensão causados pela instalação. Também são amplamente utilizados como ferramentas para solucionar problemas em instalações no exterior, já que podem localizar áreas defeituosas como a perda causada pela tensão aplicada em um cabo durante a instalação. A maioria dos OTDR carece da resolução de distância necessária para serem utilizados nos cabos mais curtos típicos das redes no interior.

Os OTDR estão disponíveis em versões para sistemas de fibra óptica padronizados, monomodo ou multimodo, nos comprimentos de onda apropriados. Para utilizar um OTDR corretamente, é necessário entender como funciona, como configurar apropriadamente o instrumento e como analisar os rastreamentos. Os OTDR oferecem uma opção de “autoteste”, porém, se essa opção for utilizada sem entender o OTDR e sem verificar manualmente o trabalho, frequentemente haverá problemas. 

 

Como funciona um OTDR

Ao contrário do que acontece com as fontes e medidores de potência que medem a perda da rede de cabos de fibra óptica diretamente, o OTDR funciona indiretamente. A fonte e o medidor duplicam o transmissor e o receptor do enlace de transmissão de uma fibra óptica, por isso, a medição se correlaciona bem com a perda real do sistema.

No entanto, o OTDR utiliza a luz retroespalhada da fibra para detectar perdas. Ele funciona como um dispositivo RADAR (detecção e localização por meio de ondas de rádio), enviando um pulso de luz laser de alta potência pela fibra e procurando sinais de retorno da luz retroespalhada na própria fibra, ou da luz refletida do conector ou uniões de emenda. A quantidade de luz retroespalhada é muito pequena, por isso, o OTDR envia muitos pulsos e realiza médias para obter resultados.

Em qualquer momento, a luz que o OTDR vê é a luz espalhada do pulso que passa através de uma região da fibra. Apenas uma pequena quantidade de luz é espalhada de volta para o OTDR, mas com pulsos de teste mais amplos, receptores sensíveis e média do sinal, é possível realizar medições sobre distâncias relativamente longas. Devido a que é possível calibrar a velocidade do pulso à medida que ele passa pela fibra, o OTDR pode medir o tempo, calcular a posição do pulso na fibra e correlacionar o que vê na luz retroespalhada com uma localização real na fibra. Portanto, ele pode criar uma imagem instantânea da fibra, uma demonstração visual de qualquer ponto na fibra.

Como o pulso é atenuado na fibra à medida que passa ao longo dela e sofre perdas nos conectores e emendas, a quantidade de potência no pulso de teste diminui à medida que passa ao longo da fibra na rede de cabos que está sendo testada. Portanto, a porção da luz que é retroespalhada será reduzida consequentemente, o que gerará uma imagem da perda real produzida na fibra. São necessários alguns cálculos para converter essa informação em uma demonstração visual, devido a que o processo acontece duas vezes, uma vez quando sai do OTDR e outra no caminho de retorno do espalhamento no pulso de teste.

 

 

Há muita informação em uma tela do OTDR. O declive do rastreamento da fibra exibe o coeficiente de atenuação da fibra (perda por comprimento) e é calibrado em dB/km pelo OTDR. A queda no rastreamento da fibra ao longo do conector ou emenda permite medir a perda em dB. O pico causado pela refletância de um conector ou emenda mecânica também pode ser medido. Embora alguns usuários realizem a medição da perda de ponta a ponta de uma rede de cabos de fibra óptica com um OTDR, é necessário um cabo de recepção na extremidade oposta do cabo que está sendo testado para testar os conectores nas duas extremidades, e não é medida da mesma forma que a fonte de luz e o medidor de potência (ou o transmissor e receptor do sistema), portanto, pode não se correlacionar com a perda do sistema.

Observe o grande pulso inicial no rastreamento do OTDR exibido no gráfico acima. Isso acontece pelo pulso de teste de alta potência que é refletido no conector OTDR e sobrecarrega o receptor do OTDR. A recuperação do receptor causa a “zona morta” perto do OTDR. Para evitar os problemas causados pela zona morta, é necessário utilizar sempre um cabo de lançamento comprido o suficiente ao testar os cabos.

Os conectores e as emendas são denominados “eventos” no jargão do OTDR. Os dois devem exibir perda, mas os conectores e as emendas mecânicas também exibirão um pico refletivo para que possam ser diferenciados das emendas por fusão. Além disso, a altura desse pico indicará a quantidade de reflexão no evento, a menos que seja tão grande que sature o receptor de OTDR. O pico terá uma parte superior plana e uma cauda na extremidade oposta, o que indicará que o receptor estava sobrecarregado. A largura do pico exibe a resolução de distância do OTDR ou a que distância mínima ele pode detectar eventos.

Os OTDR também podem detectar problemas no cabo causados durante a instalação. Se uma fibra estiver quebrada, aparecerá a extremidade da fibra muito mais curta que o cabo ou uma emenda com alta perda no local incorreto. Se for aplicada uma tensão excessiva no cabo devido a dobraduras ou um raio de curvatura muito apertado, aparecerá com uma emenda no local incorreto. Nada ajuda mais a solucionar problemas com um OTDR que contar com uma boa documentação, para poder saber o que o OTDR deveria estar exibindo nos pontos ao longo da fibra.

 

Medições com o OTDR

Todos os OTDR exibirão o rastreamento em uma tela e fornecerão dois ou mais marcadores para localizar em pontos da tela, com o objetivo de medir a perda e a distância. Isto pode ser utilizado para medir a perda do comprimento da fibra, onde o OTDR calculará o coeficiente de atenuação da fibra, ou a perda de um conector ou emenda.

 

 

Coeficiente de atenuação da fibra

Para medir o comprimento e a atenuação da fibra, é necessário colocar os marcadores em qualquer extremidade da seção da fibra que será medida. O OTDR calculará a diferença de distância entre os dois marcadores e fornecerá a distância. Também lerá a diferença entre os níveis de potência dos dois pontos onde os marcadores cruzam o rastreamento e calculará a perda ou a diferença nos dois níveis de potência em dB. Por último, calculará o coeficiente de atenuação da fibra ao dividir a perda pela distância, e exibirá o resultado em dB/km, as unidades normais para a atenuação. Se o segmento da fibra apresentar muito ruído ou não parecer reto, o OTDR poderá calcular uma média da medição com um método denominado análise de mínimos quadrados (LSA).

 

Perda da emenda ou do conector

O OTDR mede a distância até o evento e a perda em um evento (um conector ou emenda) entre os dois marcadores. Para medir a perda da emenda, levar os dois marcadores para perto da emenda que será medida, verificando que os dois estejam à mesma distância do centro da emenda. O OTDR calculará a perda de dB entre os dois marcadores, e fornecerá uma leitura de perda em dB.

As medições da perda do conector ou das emendas com alguma refletância serão semelhantes, com a exceção de que aparecerá um pico no conector, causado pela retrorreflexão do conector. O OTDR também poderá utilizar um método de mínimos quadrados para reduzir os efeitos do ruído e eliminar o erro causado pela perda de fibra óptica entre os dois marcadores.

 

Refletância

Para medir a refletância, o OTDR mede a quantidade de luz que retorna do retroespalhamento na fibra e a que é refletida de um conector ou uma emenda. O cálculo da refletância é um processo complexo que envolve o ruído na línea de base do OTDR, o nível de retroespalhamento e a potência no pico refletido. Como todas medições de retroespalhamento, há uma incerteza bastante alta na medição, mas um OTDR tem a vantagem de exibir onde estão localizados os eventos refletivos, para que possam ser corrigidos se for necessário.

 

Comparação de rastreamentos

A comparação de dois rastreamentos na mesma janela é útil para confirmar a coleta de dados e contrastar diferentes métodos de teste na mesma fibra. As comparações também são utilizadas para analisar os rastreamentos gráficos da fibra durante a resolução de problemas ou a restauração com rastreamentos obtidos logo depois da instalação, para ver o que mudou. Todos os OTDR oferecem este recurso através do qual é possível copiar um rastreamento e colá-lo em outro para fazer uma comparação.

 

Incerteza da medição no OTDR

 

 

A maior fonte de incerteza de medição que acontece ao realizar um teste com um OTDR é uma função do coeficiente de retroespalhamento das fibras que estão sendo testadas, a quantidade de luz do pulso de teste de saída que é espalhado de volta para o OTDR. A luz retroespalhada utilizada para a medição não é uma constante, mas uma função da atenuação da fibra e o diâmetro do núcleo da fibra

No caso de ter duas fibras diferentes emendadas ou conectadas entre si em um OTDR, a diferença no retroespalhamento de cada fibra será uma fonte de erro importante. Quando as duas fibras são idênticas, como quando é emendada uma fibra quebrada, o retroespalhamento é igual nos dois lados da união, portanto, o OTDR mede a perda da emenda real. No entanto, quando as fibras são diferentes, os coeficientes de retroespalhamento desiguais fazem com que seja enviada uma porcentagem diferente de luz de volta para o OTDR.

Se a primeira fibra tiver mais espalhamento (exibida como atenuação) que a outra depois da conexão, a porcentagem de luz desde o pulso de teste do OTDR irá para baixo, de forma que a perda medida no OTDR incluirá a perda real mais um erro de perda causado por um nível de retroespalhamento mais baixo, o que torna a perda exibida maior do que realmente é. Ao observar desde o lado oposto, desde uma fibra de atenuação baixa para uma fibra de atenuação alta, o retroespalhamento vá para cima, o que torna a perda medida menor do que realmente é. De fato, quanto a mudança no retroespalhamento é maior que a perda da emenda, é exibido um ganho, o que gera muita confusão em usuários novos do OTDR.

Embora esta fonte de erro esteja sempre presente, pode ser praticamente eliminada tomando as leituras nas duas direções e fazendo uma média das medições, e muitos OTDR têm essa função programada nas suas rotinas de medição. Esta é a única maneira de testar emendas em linha para verificar se há perdas e obter resultados precisos.

 

“Fantasmas” do OTDR

Quando estão sendo testados cabos curtos com conectores altamente refletivos, é possível encontrar fantasmas. Eles são causados pela luz refletida desde a extremidade do conector que reflete de um lado para o outro na fibra até atenuar o nível de ruído. Os fantasmas causam muitas confusões, devido a que parecem ser eventos refletivos reais como os conectores, mas não exibem nenhuma perda. A melhor forma de determinar se uma reflexão é real ou se trata de um fantasma é compará-la com a documentação da rede de cabos. É possível eliminar os fantasmas reduzindo as reflexões, por exemplo, utilizando um fluido igualador de índice na extremidade do cabo de lançamento.

 

 

Limitações do OTDR

A resolução de distância limitada do OTDR torna muito difícil seu uso em aplicações no interior ou edifícios onde os cabos usualmente têm apenas algumas centenas de metros de comprimento. A maioria dos OTDR apresenta muitas dificuldades para resolver recursos nos cabos curtos típicos de uma rede de cabos no interior, e é provável que exiba “fantasmas” das reflexões nos conectores, confundindo os usuários do OTDR. Em cabos muito longos, o OTDR mostrará um ruído elevado além do instrumento. Ao utilizar pulsos de teste mais amplos e mais média de sinal, aumenta a capacidade de distância do OTDR.

 

Uso correto do OTDR

Ao utilizar um OTDR há alguns cuidados que tornarão os testes mais fáceis e mais compreensíveis. Utilizar sempre um cabo de lançamento longo, o qual permite ao OTDR se estabilizar depois do pulso inicial e proporciona um cabo de referência para testar o primeiro conector no cabo. Para testar o conector final no cabo, é necessário um cabo de recepção na extremidade da rede de cabos.

O operador do OTDR deve configurar o instrumento com cuidado para cada cabo. De novo, contar com uma boa documentação ajudará para definir os parâmetros de teste. Começar sempre com o OTDR definido para a largura do pulso mais curto para a melhor resolução e uma faixa de pelo menos duas vezes o comprimento do cabo que está sendo testado. Realizar um rastreamento inicial para ver como é necessário mudar os parâmetros de teste para obter os melhores resultados. Alguns usuários são tentados a utilizar a função de autoteste do OTDR. Muitos dos problemas com o OTDR são causados por novatos que utilizam a função de autoteste, mais do que qualquer outro problema com este instrumento. Nunca utilizar a função de autoteste até que um técnico experiente tenha configurado o OTDR apropriadamente e verificado que forneça resultados aceitáveis.

 

Outros testes

 

Os fabricantes de componentes de fibra óptica realizam testes extensivos para qualificar o projeto dos seus componentes, verificar os procedimentos de fabricação e testar os produtos antes de enviá-los aos seus clientes. As fibras são testadas de acordo com as dimensões (tamanho, ovalidade e concentricidade do núcleo e cladeado), o desempenho (coeficiente de atenuação, largura de banda ou dispersão), as características físicas (resistência, flexibilidade, etc.) e a capacidade de resistir condições ambientais (temperatura, umidade e muitas mais, inclusive por muito tempo). Para os cabos são feitos testes ambientais ainda mais rigorosos.

Os conectores e emendas são testados em grandes lotes para determinar as perdas médias esperadas em instalações normais. Esse método também é aplicado aos testes ambientais dos cabos, mas podem ser adicionados testes para aplicações especiais como a vibração para o uso em veículos, navios ou aviões. Os tranceptores, WDM (multiplexações por divisão de comprimento), amplificadores ópticos e outros componentes de fibra óptica serão testados tanto no desempenho relacionado com a fibra quanto no desempenho elétrico. A maioria destes testes foi padronizada para permitir uma comparação justa entre os produtos de diferentes fabricantes.

Há outros testes de campo para redes de cabos que estão se tornando mais comuns nos cabos monomodo longos, dispersão de modo de polarização (PMD) e dispersão cromática (CD). Tais testes se tornaram importantes para distâncias muito longas em velocidades de taxas de bit muito elevadas. São altamente especializados e exigem instrumentos complexos, que não são abordados neste livro.

 

 

 

 

 

Perguntas de revisão

 

Verdadeiro ou falso

Indique se as declarações a seguir são verdadeiras ou falsas.

 

____            1. Os cabos testados com um OTDR não exigem um teste de perda de inserção com uma fonte e medidor, ou OLTS.

 

____            2. Os conectores em cada extremidade da rede de cabos não devem ser considerados ao calcular a perda da rede de cabos.

 

____            3. O OTDR nunca deve ser utilizado sem um “cabo de lançamento”, também chamado “supressor de pulsos”.

 

Escolha múltipla

Identifique a opção mais adequada para completar a declaração ou responder a pergunta.

 

____            4. A perda da rede de cabos deve ser estimada durante a etapa de __________ .

A.

projeto

B.

instalação

C.

testes

D.

resolução de problemas

 

 

____            5. O método padrão para testar cabos multimodo instalados em uma rede de cabos é descrito em __________.

A.

FOTP-34

B.

ISO 11801

C.

FOTP-57

D.

OFSTP-14

 

 

____            6. Que instrumento(s) de testes é/são utilizado(s) para realizar o teste de perda de inserção?

A.

OLTS, ou fonte de luz e medidor de potência

B.

VFL

C.

OTDR

 

 

____            7. Os cabos de fibra óptica multimodo de índice gradual são testados com fontes __________ a __________ e comprimentos de onda de __________ .

A.

LED, 650, 850 nm

B.

LED, 850, 1300 nm

C.

laser, 980, 1400 nm

D.

laser, 1310, 1550 nm

 

 

____            8. Que tipo de fonte é utilizada para testar fibras monomodo?

A.

LED

B.

VCSEL

C.

Laser

 

 

____            9. Quantos métodos são incluídos nos padrões para definir a referência “0 dB” para os testes de perda?

A.

Um

B.

Dois

C.

Três

D.

Quatro

 

 

____            10. Que método de referência é exigido pelo padrão TIA 568?

A.

Referência de um cabo

B.

Referência de dois cabos

C.

Referência de três cabos

D.

Qualquer método, sempre que esteja documentado

 

 

____            11. Os cabos de referência devem coincidir com o __________ dos cabos que estão sendo testados.

A.

tipo e tamanho de fibra

B.

tipo de conector e o tamanho da fibra

C.

tipo de conector

D.

tamanho da fibra e a especificação da perda

 

 

____            12. A perda total da fibra na rede de cabos é calculada multiplicando o coeficiente de atenuação da fibra pela/o __________.

A.

comprimento

B.

quantidade de enlaces

C.

quantidade de conectores

D.

quantidade de emendas

 

 

____            13. O princípio da operação dos OTDR é semelhante ao __________ .

A.

das fontes e medidores de potência

B.

de um dispositivo RADAR

C.

dos espelhos

D.

das lentes

 

 

____            14. Os OTDR são utilizados em redes de cabos no exterior para __________.

A.

verificar a perda da emenda

B.

medir o comprimento

C.

encontrar falhas

D.

Todas as opções acima

 

 

____            15. A utilidade dos OTDR em aplicações no interior está limitada por seu/sua __________.

A.

potência de saída

B.

capacidade de distância

C.

resolução de distância

D.

software

 

 

 

 

Outros estudos e projetos

A realização de testes é um dos temas mais abrangentes na fibra óptica. O Guia de Referência On-line da FOA tem muitas páginas de informação sobre os testes. Recomendamos a leitura de todas elas, mas, em primeiro lugar, as seguintes:

Cinco formas diferentes de testar cabos de fibra óptica de acordo com padrões internacionais (Five Different Ways to Test Fiber Optic Cables According to International Standards).

Diferenças em OTDR e medições da perda de inserção (Differences in OTDR and Insertion Loss Measurements).

Todas as páginas do título “Testes e resolução de problemas dos sistemas de fibra óptica” (“Testing & Troubleshooting Fiber Optic Systems”).

 

Exercícios de laboratório

Medir a potência óptica com um medidor de potência de fibra óptica. Mudar o comprimento de onda da calibração para outro comprimento de onda para ver a diferença na calibração.

Utilizar uma fonte de luz e um medidor de potência para medir a perda de um cabo de fibra óptica. Realizar o teste utilizando cada um dos métodos para definir uma referência 0 dB e ver como muda a perda. Determinar os efeitos dos mandris de enrolamento no cabo de lançamento testando uma rede de cabos com uma fonte de luz e um medidor de potência, utilizando um cabo de lançamento de referência e depois utilizando diferentes mandris de enrolamento.

Utilizar um OTDR para aprender a configurar o instrumento e analisar os rastreamentos. Medir a atenuação da fibra, a perda da uma emenda ou conector e a refletância. Ver como muda a medição quando a perda é medida com os métodos de dois pontos e LSA. Testar a mesma rede de cabos com uma fonte de luz e um medidor de potência, e com um OTDR, utilizando apenas um cabo de lançamento e depois os cabos de lançamento e de recepção. Em que difere a perda medida com esses métodos?