(Medidor de Potência Óptico) (Power Meter Óptico)

1. (Medidor de Potência Óptico)(Power Meter Óptico) Badi Maani Shaikhzadeh

2. Introdução • Este trabalho, estará explorando sobre o medidor de potência óptica (Power Meter Óptico), um instrumento padrão e imprescindível nas atividades de manutenção, instalação e reparos de fibra óptica. Devido a sua importância, ele se constitui como uma ferramenta quase obrigatória para os técnicos de campo.

3. Fibras Ópticas • Uma fibra óptica é constituída de hastes muito finas de vidro. • A luz injetada dentro do núcleo de uma fibra de vidro segue o caminho físico da fibra, devido às reflexões totais da luz que se propaga entre o núcleo e a casca. • Uma malha de plástico em torno da fibra assegura uma boa proteção mecânica.

4. Atenuação • Absorção da luz - conversão da luz em calor • Espalhamento - dispersão da energia da luz em todas as direções • Perdas por curvaturas - escapamento de luz do núcleo devido a imperfeições da fronteira entre o núcleo e a casca • Dispersão - reduz a largura de faixa efetiva disponível para transmissão

5. Atenuação • A atenuação para um dado comprimento de onda é definida como a razão entre a potência de entrada e a potência de saída da fibra que está sendo medida.

6. Tipos de Fibras • Monomodo: possui um único modo de propagação, ou seja, os raios de luz percorrem o interior da fibra óptica por um só caminho, aumentando a distância das transmissões sem o uso de repetidores. São utilizadas para transmissões a longas distâncias. • Multimodo: possui vários modos de propagação, ou seja, os raios de luz percorrem o interior da fibra por diversos caminhos. Classificam-se em índice degrau ou índice gradual. Devido a dispersão modal, a largura de faixa é muito pequena.

7. Medidor de potência óptico • É utilizado para certificação do link óptico. • Modelos diferentes, escolhidos pelo tipo de fibra (multimodo/monomodo), tipo de aplicação (850/1300/1550) • Seu funcionamento consiste basicamente na medição da diferença da potência emitida pela recebida. • Os medidores de potência têm a função primordial de medir o valor da potência incidente em seu fotodiodo

8. Medidor de potência óptico • Características: - estabilização de temperatura - possibilidade de calibração em diferentes comprimentos de onda - exibição da diferença de potência em relação a uma referência de entrada • A diferença entre a potência máxima de entrada e a sensibilidade mínima do medidor é chamada de gama dinâmica

9. Fontes de Luz • Dispositivo utilizado como fonte contínua e estável para medições de atenuação • Inclui uma fonte óptica que pode ser um LED ou um laser • O conjunto medidor de potência / fonte de luz é usado para medir a continuidade e a atenuação do cabo.

10. Testes ópticos • O procedimento deve ser executado como parte de um teste de aceitação final ou sempre que uma medida da perda óptica do enlace é requerida. • Devido à atenuação da fibra óptica variar com comprimento de onda da luz, o teste deve ser conduzido usando o mesmo comprimento de onda do equipamento óptico de comunicação.

11. Conjunto de equipamentos para teste de perda óptica • Medidor de potência óptico • Fonte de luz óptica • Cordões ópticos para testes • Soluções para limpeza do conector • Jogo de ferramentas para desencapamento de fibra óptica • Adaptador para fibra descoberta

12. Exemplo de medição de perda Qual é a potência recebida no extremo oposto? Perda óptica total da ligação = 3,4 dB + 0,8 dB + 0,8 dB = 5,0 dB L(dB) = Pfonte(dBm) - Precebida(dBm) Precebida(dBm) = Pfonte(dBm) - L(dB) Precebida(dBm) = -10 dBm – 5dB Precebida(dBm) = - 15dBm

13. Medição de uma estrutura de fibra óptica • Uma medição da perda óptica de potência deve ser executada em todas as ligações da fibra óptica a fim de determinar a perda total do enlace. • Duas configurações podem ser usadas para este teste: o “loop back” e o “end-to-end“.A configuração end-to-end.

14. Configurações de teste

15. Exemplo end-to-end • Uma estrutura de fibra óptica está sendo avaliada para verificação da perda total do enlace. O cordão óptico A foi avaliado antes do teste e determinou-se uma perda de 0,5 dB. Na configuração end-to-end, a leitura de perda do medidor de potência é 8,1 dB. Qual é a perda da fibra? Lestrutura(dB) = LMedEnd(dB) – LCordãoA(dB) Lestrutura(dB) = 8,1 dB – 0,5 dB Lestrutura(dB) = 7,6 dB

16. Exemplo loop back • Usando o cordão óptico para testes, o valor de -15 dBm foi gravado como referência do medidor de potência. Nos cordões ópticos A e B determinou-se uma perda de 0,5 dB para cada. A leitura do medidor de potência é -31,2 dBm. Qual é a perda da fibra? = 7,6 dB

17. Diagrama • A entrada de luz no sensor óptico de potência (1) é convertida foto-elétricamente para corrente por um fotodiodo, a seguir é convertida para tensão por um conversor corrente-para-tensão (2) que consiste em um amplificador operacional.

18. Diagrama • Em seguida, o sinal de tensão passa através de um amplificador de ganho variável (3), de um filtro passa baixa variável (6), de um amplificador (7), e de um conversor A/D (8), e é então inserido numa CPU (10) como um sinal digital. Após processamento pela CPU, o resultado processado é indicado no display.

19. Diagrama • Para a entrada de luz modulada, o sinal passa através de um amplificador de ganho variável (3) e de um filtro de banda passante (4), então é detectado por um detector (5) e é inserido no filtro passa baixa variável (6).

20. Teste de flexão alternada Especificação: O cabo deve suportar a aplicação de 50 ciclos contínuos de flexão alternada em mandril universal de 560 mm sem que ocorra a variação ou incremento nos valores de potência superior a 0,10 dB ou danos permanentes ao revestimento externo. Resultado  Não ocorreram mudanças significativas – Cabo Aprovado

21. Teste de dobramento Especificação: O cabo deve suportar a aplicação de 25 ciclos completos de dobramento em mandril com diâmetro igual a 06 vezes o raio do diâmetro externo do cabo sem que ocorra a variação ou incremento nos valores de potência superior a 0,10 dB ou danos permanentes ao revestimento externo. Resultados: 1- 25 ciclos contínuos de dobramento em mandril de 200 mm – Aprovado 2- 25 ciclos contínuos de dobramento em mandril de 230 mm -- Aprovado

22. Teste de Impacto Especificação: O cabo deve suportar a aplicação de 25 ciclos contínuos de impacto em queda livre a uma altura igual a 150 mm com massa de impacto igual a 10 kgf sem que ocorra a ruptura de nenhuma fibra. Resultados: 1- 25 ciclos de impacto com massa igual a 10 kgf – Aprovado 2- 25 ciclos de impacto com massa igual a 12 kgf – Aprovado 3- 25 ciclos de impacto com massa igual a 14 kgf – Reprovado (Ruptura de fibra)

23. Teste de Compressão Especificação: O cabo deve suportar a aplicação de uma vez sua massa por km em carga de compressão tendo como carga mínima 1000 N sem que ocorra a variação ou incremento nos valores de potência superior a 0,10 dB ou danos permanente ao revestimento externo. Resultado  Início de variação acentuada com 315 kgf de compressão – Aprovado

24. Norma ABNT 13520 • Esta Norma prescreve o método para determinação da variação da atenuação óptica em fibras ópticas, utilizando os métodos por medida direta, medida de referência e por retroespalhamento. Determinação da variação da atenuação óptica – Método por medida direta

25. Procedimento do método por medida direta • Retirar o revestimento e clivar as extremidades da fibra óptica, garantindo que elas estejam limpas, planas e perpendiculares ao seu eixo. • Posicionar devidamente a fibra óptica nos sistemas de lançamento e detecção do sinal. • Garantir que todas as conexões não interfiram no ensaio, fixando devidamente terminações da fibra óptica de ensaio. • Medir e registrar o nível de potência inicial (S1), em decibel-metro ou miliwatts • Submeter a fibra ao ensaio desejado • Medir e registrar o nível de potência (S2), em decibel-metro ou miliwatts