(Medidor de Potência Óptico) (Power Meter Óptico)

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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: ciclos contínuos de dobramento em mandril de 200 mm – Aprovado 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: ciclos de impacto com massa igual a 10 kgf – Aprovado ciclos de impacto com massa igual a 12 kgf – Aprovado 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