La elección del tipo de pulido de los conectores ópticos es crítica al planificar una red y no debería hacerse al azar.
Para empezar, veamos la construcción básica de la propia fibra óptica.
La fibra óptica está fabricada con un tipo especial de vidrio de cuarzo. Su parte principal es el núcleo, recubierto por el revestimiento y una capa protectora. El funcionamiento de la fibra óptica se basa en el uso de dos materiales que conducen la luz con distintos índices de refracción. El índice de refracción en el núcleo es ligeramente superior al del revestimiento.
La unión de fibras ópticas se realiza de dos maneras básicas: mediante conectores mecánicos o mediante una fusionadora de fibra. El funcionamiento de prácticamente todos los conectores de fibra óptica utilizados actualmente se basa en el mismo principio: el alojamiento de la fibra en un orificio cilíndrico mecanizado con alta precisión dentro de la férula. La conexión se realiza centrando las férulas de ambos conectores en la manguita del adaptador óptico. Existen diversas soluciones de fijación, entre ellas roscadas, de bayoneta y de inserción con cierre por clip. Para garantizar la repetibilidad de los parámetros y la fiabilidad de las conexiones, se exige una perfecta concentricidad de los núcleos de las fibras dentro de las férulas. Esto impone tolerancias dimensionales muy estrictas en la fabricación de dichas férulas.
Construcción de un conector de fibra óptica
Los tipos de conectores de fibra óptica más habituales, como LC, SC, ST, FC, E2000, se suministran con dos tipos de pulido del extremo de la férula: UPC (Ultra Physical Contact) y APC (Angled Physical Contact). El tipo de pulido se identifica claramente mediante el código de color del conector: azul para PC-UPC, negro para FC/PC-UPC y verde para APC.
La geometría de los conectores de contacto se centra en garantizar el contacto físico adecuado entre dos fibras alojadas en sus respectivas férulas. La superficie esférica de las fibras se pule con precisión para que las superficies que se van a unir contacten en el centro, dentro de la manguita de alineación. La eliminación del espacio de aire se consigue mediante una ligera presión entre las fibras que se conectan (las fibras se flexionan hasta que las férulas hacen contacto). El contacto físico entre las fibras debe ser estable y mantenerse en el tiempo, independientemente de los cambios de temperatura, presión mecánica o vibraciones. La presión correcta que ejerce el muelle del conector asegura este contacto físico independientemente de las variaciones ambientales.
Las normas internacionales definen con precisión tres magnitudes físicas clave para determinar la calidad de las superficies pulidas: el radio de curvatura (radio de la esfera formada en la férula pulida), la altura de la fibra (distancia en la que la fibra sobresale o queda retraída respecto a la férula tras el pulido) y el desplazamiento del punto más alto (desplazamiento de la zona de pulido y del vértice, es decir, la no concentricidad entre el vértice y el pulido).
La férula de la fibra se pule adecuadamente para mejorar el rendimiento de las uniones de fibra óptica realizadas mediante conectores ópticos.
Para minimizar las pérdidas, los conectores de fibra óptica suelen unirse mediante caras finales correctamente pulidas que se emplean en la técnica de contacto frontal UPC, o bien con un ligero ángulo en la técnica de contacto angular APC con el fin de eliminar las reflexiones. No obstante, los conectores UPC no son perfectamente planos: presentan una ligera curvatura para mejorar la alineación del núcleo.
Conectores SC/APC y SC/PC
¿Cómo influye esta diferencia de pulido en el rendimiento?
En los conectores UPC, la luz reflejada se devuelve prácticamente en línea recta hacia la fuente de luz, mientras que el extremo del conector APC, mecanizado con un ángulo de 8 grados, desvía la luz hacia el revestimiento. Esto provoca ciertas diferencias en la pérdida de retorno, que es la medida de la luz reflejada expresada como un valor negativo en dB (cuanto más alto, mejor). Las normas recomiendan que la pérdida de retorno de un conector UPC sea de -50 dB o superior (lo que corresponde a un coeficiente de reflexión nominal del 0,001 %) y que la pérdida de retorno de un conector APC sea de -60 dB o superior (lo que corresponde a un coeficiente de reflexión nominal del 0,0001 %).
Diferencias entre los conectores descritos:
- en un conector APC, la luz no regresa a la fuente, sino que es absorbida por el revestimiento de la fibra;
- en un conector UPC (y PC), la luz se refleja de vuelta hacia la fuente.
La pérdida de retorno es distinta de la pérdida de inserción, que se refiere a la cantidad de potencia óptica perdida a causa del conector o de la longitud de un cable. La pérdida de inserción se utiliza para definir los presupuestos de pérdidas del enlace (link budget). Lograr una pérdida de inserción baja suele ser más sencillo con conectores UPC, debido a las holguras de aire más reducidas en comparación con los conectores APC. Las técnicas de fabricación han mejorado considerablemente para obtener ángulos más precisos en los conectores APC y aproximar sus pérdidas de inserción a las de los conectores UPC.
Aplicaciones
En sistemas de teletransmisión por fibra óptica con caudales superiores a 600 Mb/s, se recomienda utilizar conectores con pulido APC.
Los sistemas más sensibles a la pérdida de retorno también requieren el uso de conectores APC. Por ejemplo, los sistemas que trabajan en rangos de longitudes de onda ópticas superiores a 1500 nm, empleados entre otros en señales de vídeo RF, en los que la luz reflejada puede afectar negativamente a la señal. Por esta razón, los conectores APC se eligen habitualmente en aplicaciones FTTX.
Los conectores APC también se utilizan de forma generalizada en redes pasivas PON, ya que muchas de ellas emplean señal RF para la distribución de televisión.
En aplicaciones en las que el factor decisivo son los costes y la sencillez, y no tanto el rendimiento óptico, se emplean conectores UPC.
Debe tenerse presente que los conectores APC y UPC no pueden ni deben conectarse entre sí. No solo por el peor rendimiento (las pérdidas pueden llegar incluso a 10 dB) debido a que los núcleos de las fibras no llegan a hacer contacto, sino también por el riesgo de dañar ambos conectores.
Al elegir el tipo de conector, conviene recordar que los conectores de mayor rendimiento permiten ahorrar valiosos dB en el presupuesto óptico. Por ello, en aplicaciones que requieren señalización óptica de alta precisión, APC debería ser la primera opción, mientras que los sistemas menos sensibles funcionarán igualmente bien con UPC.
Es la necesidad concreta de la aplicación la que debe determinar si se elige UPC o APC.
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