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¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

2026-09-03
Latest company blogs about ¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

¿Hasta dónde puede transmitir la fibra óptica de plástico? Parece una pregunta sencilla, pero no existe una distancia única que se aplique a cada enlace POF.

Un cable de fibra óptica de plástico tiene una especificación de atenuación, generalmente expresada en dB por metro. Ese valor es importante, pero es sólo una parte del cálculo de la distancia. El alcance real de un enlace depende de cuánta potencia óptica lanza el transmisor, de qué poca potencia óptica puede detectar de manera confiable el receptor, de cuánta potencia se pierde a través de la fibra y las conexiones, y de cuánto margen debe quedar para las condiciones reales de operación.

Esta es la razón por la que el mismo POF de 1 mm puede funcionar a más de 20 metros en un sistema y sólo a 10 metros en otro. La fibra no ha cambiado. Elpresupuesto de potencia ópticadel enlace completo transmisor-fibra-receptor.

Comprender esto requiere tres conceptos:dBm,dB, ypresupuesto de potencia óptica.

¿Qué determina la distancia máxima de transmisión de la fibra óptica plástica?

La distancia máxima de transmisión de la fibra óptica plástica es la longitud de enlace más larga que mantiene la potencia óptica recibida y la calidad de la señal dentro de los límites especificados del sistema transmisor/receptor. Depende del presupuesto de potencia óptica, la atenuación de la fibra, las pérdidas por conexión y curvatura, la temperatura, el margen de diseño y, en algunos sistemas, las limitaciones de velocidad de datos y ancho de banda.

La distancia es una propiedad del enlace óptico completo

Un enlace de datos POF se puede simplificar en tres elementos principales:

Transmisor → Fibra óptica plástica → Receptor

¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

                                           Transmisor–POF–Receptor Presupuesto de potencia óptica

El transmisor crea la señal óptica. La fibra lo lleva. El receptor aún debe recibir suficiente potencia óptica utilizable para recuperar los datos correctamente.

Por lo tanto, el transmisor proporciona al sistema un nivel de potencia óptica inicial, mientras que cada parte del camino óptico reduce esa potencia hasta cierto punto.

La relación básica es:

Potencia óptica recibida = Potencia óptica transmitida - Pérdida óptica total

Si la potencia óptica recibida cae por debajo de la sensibilidad requerida del receptor, ya no se puede garantizar que el enlace funcione correctamente.

Eso significa que la pregunta no es simplemente:

¿Cuánta pérdida tiene este POF por metro?

La pregunta de ingeniería más útil es:

¿Cuánta pérdida óptica total puede tolerar este sistema transmisor-fibra-receptor en particular?

Sólo después de conocer ese valor la atenuación de la fibra resulta útil para estimar la distancia.

La potencia óptica no es el único límite de distancia posible

Para muchos enlaces POF industriales cortos, el balance de potencia óptica es una de las formas más prácticas de comprender la distancia de transmisión. Sin embargo, una potencia recibida suficiente no garantiza automáticamente que funcionará cualquier longitud de enlace y velocidad de datos arbitrarios.

A medida que aumenta la velocidad de datos, la forma del pulso, el ancho de banda del sistema, la dispersión, la sincronización del transmisor y el comportamiento del receptor también pueden afectar la integridad de la señal. Por lo tanto, un enlace puede alcanzar un límite de calidad de señal incluso cuando un simple cálculo de potencia óptica todavía parece aceptable.

Por esta razón, el balance de potencia óptica debe tratarse como un cálculo de distancia fundamental, pero no como un reemplazo de la especificación completa del enlace transmisor/receptor.

dB vs dBm: las unidades detrás de los cálculos del enlace óptico

Una fuente común de confusión en el diseño de enlaces de fibra óptica es quedBydBmparecen similares pero describen cosas diferentes.

Término Lo que representa Uso típico en un enlace POF Ejemplo
dBm Potencia óptica absoluta referenciada a 1 mW Salida del transmisor, sensibilidad del receptor, potencia recibida. −10dBm
dB Diferencia, ganancia o pérdida de potencia relativa Atenuación de fibra, pérdida de conector, margen. 4dB
dB/m Pérdida por unidad de longitud Atenuación de fibra 0,20dB/m
Presupuesto de potencia óptica Diferencia total permitida entre los límites de potencia de Tx y Rx Pérdida de enlace disponible 8dB

Comprender esta distinción hace que el resto del cálculo del presupuesto del enlace sea mucho más fácil.

¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

dBm vs dB en un enlace óptico

¿Qué significa dBm?

dBm es un nivel de potencia absoluto.

Expresa la potencia óptica relativa a 1 milivatio:

0dBm = 1mW

Los valores negativos de dBm no significan potencia física negativa. Simplemente significan que el nivel de potencia está por debajo de 1 mW.

Por ejemplo, un transmisor podría especificar una salida óptica mínima de −10 dBm, mientras que un receptor podría especificar una sensibilidad de −18 dBm.

Esos son dos niveles absolutos de potencia óptica.

¿Qué significa dB?

dB describe una relación o diferencia entre dos niveles de potencia.

En un enlace óptico, dB se utiliza para pérdidas tales como:

  • atenuación de fibra,

  • pérdida del conector o adaptador,

  • pérdida relacionada con la curvatura,

  • y margen de ingeniería.

Si una sección del enlace introduce 2 dB de pérdida, la potencia óptica recibida después de esa sección es 2 dB menor que antes.

Esta distinción es importante:

dBm le indica dónde está el nivel de potencia óptica.
dB te dice cuánto cambia.

¿Por qué se pueden restar los valores de dBm para obtener dB?

Como dBm es logarítmico, la diferencia entre dos valores de dBm se expresa en dB.

Suponer:

Salida mínima del transmisor = −10 dBm

y:

Sensibilidad del receptor = −18 dBm

Entonces:

−10 dBm − (−18 dBm) = 8 dB

Por lo tanto, el sistema tiene una diferencia de potencia óptica disponible de 8 dB entre la salida mínima del transmisor y la sensibilidad del receptor.

Esos 8 dB no es la distancia de la fibra. es elPresupuesto de pérdidas que debe cubrir todo el camino óptico..

Cómo calcular un presupuesto de potencia óptica POF

El punto de partida más sencillo para un presupuesto de enlace POF es:

Presupuesto de potencia óptica = Potencia mínima del transmisor − Sensibilidad del receptor

El resultado se expresa en dB.

Para la ingeniería conservadora, la salida mínima garantizada del transmisor es generalmente más útil que un valor típico del transmisor, porque el objetivo generalmente es determinar si el enlace puede operar en los componentes y condiciones ambientales previstos.

El mismo principio se aplica en el receptor: el valor de sensibilidad relevante debe coincidir con las condiciones de funcionamiento y la velocidad de datos requeridas.

Comience con la potencia mínima del transmisor y la sensibilidad del receptor

Considere un sistema hipotético:

Salida mínima del transmisor: −10 dBm
Sensibilidad del receptor: −18 dBm

El presupuesto de potencia óptica inicial es:

−10 − (−18) = 8dB

Por lo tanto, el sistema puede tolerar 8 dB entre la salida del transmisor especificada y el umbral del receptor antes de alcanzar ese límite del receptor.

Pero los 8 dB no deberían asignarse automáticamente a la fibra.

Aún hay que considerar otras pérdidas.

Las especificaciones del receptor también deben leerse como un rango y no sólo como un umbral mínimo. En el caso de largas distancias, la preocupación suele ser la falta de potencia. En distancias muy cortas en algunos sistemas, una entrada óptica excesiva también puede exceder el rango especificado del receptor. Por lo tanto, más potencia no siempre es automáticamente mejor.

Reste las pérdidas entre el transmisor y el receptor

Un modelo práctico de pérdida de enlace es:

Pérdida total de enlace = Pérdida de fibra + Pérdidas de interfaz adicionales + Pérdidas de terminación + Pérdidas relacionadas con curvas + Otras pérdidas de instalación

Las categorías exactas dependen de cómo esté construido el sistema.

Un detalle importante es que no necesariamente es necesario volver a agregar todas las interfaces aparentes. Algunas especificaciones de transmisores y receptores ya incorporan condiciones de acoplamiento definidas en sus características ópticas publicadas.

Si un diseñador vuelve a sumar esas pérdidas, el presupuesto se vuelve innecesariamente pesimista.

El error opuesto es igualmente problemático: suponer que un adaptador de mamparo adicional, una conexión en línea o una interfaz instalada en el campo no cuestan nada.

Por lo tanto, el cálculo debe distinguir entre las pérdidas que sonya incluido en la especificación del componente o enlacey pérdidas añadidas por la instalación real.

Margen de potencia óptica de reserva

Un diseño que alcanza la sensibilidad del receptor exactamente en el papel prácticamente no tiene margen óptico restante.

Los sistemas reales pueden necesitar margen para factores como la variación de los componentes, el envejecimiento, la variación del suministro de energía, la variación de la instalación, las condiciones ambientales y las pérdidas pasivas adicionales.

El margen requerido es específico del sistema. No existe una regla universal que diga que cada sistema POF debe reservar exactamente la misma cantidad de decibelios.

Por lo tanto, la ecuación de ingeniería útil se convierte en:

Presupuesto de pérdida de fibra disponible = PTx(min) − PRx(sensibilidad) − Pérdidas fijas − Margen requerido

Lo que quede después de esas deducciones se puede asignar a la fibra.

Convierta el presupuesto restante en una longitud máxima aproximada de fibra

Si la atenuación de la fibra está representada porαEn dB/m, una longitud aproximada con potencia limitada se puede calcular como:

Lmax ≈ Presupuesto de pérdida de fibra disponible / αmax

Por ejemplo, si un sistema tiene 4 dB disponibles para la fibra y el valor de atenuación de diseño es 0,20 dB/m:

Lmáx ≈ 4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Esto ya es mucho más significativo que empezar con 0,20 dB/m e intentar adivinar una distancia.

El valor de atenuación nos indica qué tan rápido se consume el presupuesto disponible. El transmisor y el receptor nos dicen en primer lugar cuánto presupuesto existe.

¿A dónde va el presupuesto de energía óptica?

Un enlace POF real normalmente no pierde potencia óptica a través de un solo mecanismo.

Pérdida o provisión Por qué es importante
Atenuación de fibra La potencia óptica disminuye a medida que aumenta la longitud de la fibra.
Conectores y adaptadores Las interfaces ópticas adicionales pueden introducir pérdida de inserción o acoplamiento.
Calidad de terminación y terminación Un corte, pulido, alineación o contaminación deficientes pueden reducir la potencia acoplada.
Doblar Las curvas cerradas pueden aumentar la atenuación óptica
Temperatura Puede afectar la fuente óptica, el comportamiento de la fibra, el rendimiento del receptor y el margen total.
Variación de componentes y envejecimiento. Cambios reales en el rendimiento del sistema dentro de límites especificados a lo largo del tiempo y las condiciones de funcionamiento.
Margen de ingeniería Conserva el espacio libre en lugar de operar exactamente en el umbral del receptor
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A dónde va el presupuesto de energía óptica

Atenuación de fibra

La atenuación de la fibra describe cuánta potencia óptica se pierde cuando la luz viaja a través del POF.

Se expresa comúnmente endB/m.

Para algunos grados industriales de POF con índice escalonado de 1 mm, los valores de atenuación publicados son del orden de unas pocas décimas de decibelio por metro.Dependiendo del grado del cable, la longitud de onda, la temperatura y las condiciones de prueba, los valores típicos pueden estar entre 0,19 y 0,22 dB/m.

Estas cifras son útiles para comprender la escala de atenuación de POF, pero no deben tratarse como constantes universales.

Un diseño debe utilizar la especificación de atenuación adecuada a la fibra real y a las condiciones de funcionamiento.

También hay una distinción importante entre unavalor de atenuación típicoy unvalor máximo de atenuación especificado. Un valor típico puede describir el rendimiento representativo, mientras que el diseño conservador del enlace en el peor de los casos normalmente requiere un valor consistente con la especificación garantizada.

Conectores, adaptadores e interfaces ópticas adicionales

Cada vez que el camino óptico pasa a través de una interfaz adicional, es posible que se pierda algo de energía.

Esto puede incluir acopladores en línea, adaptadores de mamparo, conexiones desmontables u otras interfaces agregadas entre el transmisor y el receptor.

En sistemas POF industriales cortos, incluso una pérdida fija relativamente pequeña puede ser importante porque el presupuesto total de energía disponible puede ser sólo de varios decibeles.

Supongamos que un enlace tiene 5 dB disponibles después de reservar el margen requerido del sistema. Si las interfaces adicionales consumen 1 dB, solo quedan 4 dB para la fibra.

A 0,20 dB/m, ese decibelio adicional corresponde a unos 5 metros de pérdida de fibra.

Esto no significa que cada conector cueste siempre 1 dB. Muestra por qué no se pueden ignorar las pérdidas fijas al estimar la distancia.

Calidad del extremo y de la terminación de la fibra

POF es atractivo en parte porque puede ser relativamente fácil de terminar, pero la calidad de la terminación sigue siendo importante ópticamente.

El extremo de la fibra debe transmitir luz de manera eficiente desde el transmisor a la fibra y desde la fibra al receptor. Un corte deficiente, un pulido inadecuado, contaminación, daño mecánico o alineación deficiente pueden aumentar la dispersión o reducir el acoplamiento óptico.

No existe una regla universal útil como “cada extremo de POF agrega X dB”. El resultado depende del método de terminación y de la interfaz.

Para cálculos de ingeniería, utilice el conector relevante o la especificación de terminación cuando esté disponible. Para los enlaces instalados en campo, la calidad de la terminación es también una de las razones por las que las prácticas de instalación pueden afectar el rendimiento real medido.

Pérdida de curvatura

No es necesario romper una fibra para perder potencia óptica.

Cuando el POF se dobla demasiado, parte de la energía óptica guiada puede escapar, aumentando la atenuación. La pérdida real depende de la construcción de la fibra, el radio de curvatura, el ángulo de curvatura y la condición mecánica del cable.

Esta es la razón por la que las hojas de datos de cables normalmente especifican requisitos de curvatura.

En lugar de agregar un valor arbitrario de pérdida por curvatura universal, un mejor enfoque es encaminar el cable dentro de sus límites mecánicos especificados y tratar las curvaturas inusualmente estrechas o repetidas como posibles fuentes de pérdida óptica adicional.

Temperatura y deriva de componentes

La temperatura no debe tratarse como una regla simple como “agregar X dB a alta temperatura”.

Puede influir en varias partes del enlace óptico al mismo tiempo.

La salida óptica del transmisor puede cambiar. La longitud de onda del LED puede cambiar. La atenuación de la fibra depende en parte de la longitud de onda y las condiciones ambientales. La sensibilidad del receptor también puede variar a lo largo de su rango operativo.

Por lo tanto, el margen de enlace resultante es un efecto a nivel de sistema.

Para equipos industriales que se espera que funcionen en un amplio rango de temperaturas, los valores típicos de temperatura ambiente por sí solos no son suficientes para el diseño de distancia en el peor de los casos. Es necesario evaluar las condiciones del transmisor, el receptor, el cable y el enlace completo en todo el rango operativo requerido.

Envejecimiento, variación de la oferta y margen de diseño

Los enlaces ópticos no están diseñados sólo para el momento en que salen de la línea de producción.

Las características de los componentes varían entre unidades y pueden cambiar con las condiciones de funcionamiento y el tiempo. Las tolerancias de suministro y las variaciones de instalación también pueden influir en el vínculo real.

Este es el propósito del margen de diseño.

El margen no es energía no utilizada o desperdiciada. Es un espacio libre deliberado entre el punto de operación previsto y el límite de falla.

El margen correcto depende de las especificaciones de los componentes, el método de calificación, la vida útil requerida, el entorno y el objetivo de confiabilidad del sistema.

¿Por qué el mismo POF puede funcionar a 20 m en un sistema pero sólo a 10 m en otro?

Aquí es donde el presupuesto de potencia óptica resulta particularmente útil.

Imagine dos sistemas que utilizan el mismo POF, con la misma atenuación de diseño de 0,20 dB/m.

La fibra es idéntica. Lo que cambia es el presupuesto óptico restante.

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Mismo POF, diferente alcance: 20 m frente a 10 m

Parámetro Sistema A Sistema B
Atenuación de POF utilizada para el cálculo 0,20dB/m 0,20dB/m
Presupuesto restante disponible para fibra 4dB 2dB
Longitud aproximada de fibra con potencia limitada 20 metros 10 metros

Para el sistema A:

4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Para el sistema B:

2dB / 0,20dB/m = 10m

Estos son números hipotéticos deliberadamente simplificados. No son especificaciones POF universales.

Su propósito es mostrar que laLa misma atenuación no produce el mismo alcance cuando el presupuesto óptico disponible es diferente..

Diferentes transmisores crean diferentes niveles de potencia inicial

Un transmisor más potente proporciona al enlace más potencia óptica en el punto de partida, siempre que todas las demás condiciones sigan siendo comparables.

Si un transmisor tiene una potencia de lanzamiento mínima garantizada mejor que otro, puede soportar una pérdida total mayor antes de que se alcance el límite del receptor.

Esa asignación de pérdidas adicional puede usarse potencialmente para más fibra, más interfaces pasivas, más margen o alguna combinación de ellos.

Diferentes receptores necesitan diferente potencia óptica mínima

El receptor es igualmente importante.

Un receptor capaz de detectar de manera confiable una entrada óptica más baja le da al sistema un presupuesto de pérdida potencial mayor que un receptor menos sensible, suponiendo nuevamente condiciones de operación compatibles.

Esto significa que reemplazar solo el receptor puede cambiar el posible alcance del enlace incluso si el transmisor y la fibra permanecen sin cambios.

Un ejemplo sencillo de presupuesto de energía de 20 m frente a 10 m

Supongamos que ambos sistemas comienzan con la diferencia de potencia del transmisor/receptor y luego restan las pérdidas fijas requeridas y el margen de diseño.

Después de todas esas deducciones:

Al sistema A le quedan 4 dB para la fibra.
Al sistema B le quedan 2 dB para la fibra.

Por lo tanto, el mismo POF de 0,20 dB/m produce distancias calculadas muy diferentes.

Una guía de selección de componentes industriales actual ilustra claramente este punto: se especifican diferentes combinaciones de transmisor/receptor POF de 650 nm para distancias de enlace de aproximadamente 10 m, 20 m, 45 m, 50 m y 58 m a diferentes velocidades de datos operativos.

El medio de transmisión puede seguir siendo POF de 1 mm, pero el sistema óptico completo es diferente.

La velocidad de datos y la arquitectura del receptor pueden cambiar el alcance nuevamente

Una combinación de transmisor/receptor está diseñada para un rango particular de velocidades de señal y condiciones de operación.

Cambiar la velocidad de datos puede cambiar el rendimiento del enlace disponible porque el ancho de banda del receptor, la sensibilidad, el comportamiento del ruido, la distorsión del pulso y otros factores de integridad de la señal están relacionados.

Por lo tanto, un sistema diseñado para una velocidad de datos relativamente baja puede lograr un alcance diferente al de un sistema de mayor velocidad, incluso cuando ambos utilizan POF similar.

Ésta es otra razón por la que no es suficiente elegir un cable basándose únicamente en la atenuación. La fibra y los componentes optoelectrónicos deben considerarse como un solo vínculo.

Por qué la distancia de la hoja de datos y la distancia real de ingeniería pueden diferir

La frase "distancia teórica" ​​a menudo se usa de manera demasiado vaga al leer una hoja de datos de fibra óptica.

Es posible que la distancia de un enlace publicado no sea un máximo teórico en absoluto. Dependiendo del componente, puede ser un alcance específico o garantizado en condiciones definidas de transmisor, receptor, cable, circuito, temperatura y margen.

Por tanto, el primer paso es comprender qué representa realmente el número.

Los valores típicos no son los mismos que los valores del peor de los casos

La salida de un transmisor típica medida a temperatura ambiente no es necesariamente la salida del transmisor que se debe utilizar para el diseño del peor de los casos.

Asimismo, la sensibilidad típica del receptor o la atenuación típica de la fibra pueden dar un resultado más optimista que los límites garantizados.

Esto puede producir dos cálculos diferentes:

Cálculo típico:útil para comprender el desempeño representativo.

Cálculo del peor de los casos:útil para determinar si el rendimiento requerido permanece dentro de las especificaciones en todos los componentes y variaciones ambientales.

No deben confundirse las dos distancias.

Un alcance publicado ya puede incluir varias pérdidas y márgenes

Algunas especificaciones de enlace se basan en combinaciones completas de transmisor/receptor en lugar de valores aislados de componentes sin procesar.

Por ejemplo, el rendimiento de un enlace publicado ya puede tener en cuenta condiciones de acoplamiento definidas, atenuación de la fibra, efectos modales, variación de temperatura o un margen de potencia óptica.

En tal caso, restar de forma independiente cada pérdida supuesta nuevamente puede subestimar el alcance real especificado.

Siempre determine lo que ya está incluido antes de elaborar un presupuesto adicional.

No cuente dos veces las pérdidas ya incluidas en la especificación del enlace

Este es un error común en el presupuesto de enlaces.

Supongamos que la especificación de salida de un transmisor ya representa la potencia óptica en una condición definida de fibra acoplada. Agregar nuevamente una supuesta pérdida de acoplamiento del transmisor contaría el mismo mecanismo dos veces.

El mismo principio se aplica en el receptor.

Por el contrario, si el sistema instalado agrega un conector de mamparo, un adaptador adicional o una terminación de campo adicional que no está incluida en la especificación del enlace publicada, aún es necesario considerar esa nueva pérdida.

Una regla útil es:

No cuente una pérdida porque existe físicamente. Cuéntelo porque aún no está incluido en la especificación que está utilizando.

Los enlaces instalados aún deben validarse según las condiciones requeridas

El cálculo del presupuesto de enlace es un modelo de ingeniería.

El sistema terminado todavía tiene enrutamiento de cables, terminaciones, conectores, tolerancias de componentes, condiciones de temperatura e interfaces eléctricas reales.

Por lo tanto, para aplicaciones en las que la confiabilidad del enlace es importante, el presupuesto calculado debe compararse con las especificaciones completas del transmisor y del receptor y validarse en las condiciones requeridas del sistema.

El objetivo del cálculo no es sustituir la verificación. Es hacer que el diseño sea comprensible antes de que comience la verificación.

Un flujo de trabajo práctico para estimar la distancia del enlace POF

¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

Desde las especificaciones de la hoja de datos hasta la distancia práctica del enlace POF

  1. Identifique el transmisor real y su salida óptica mínima en las condiciones requeridas.

  2. Identifique la sensibilidad del receptor y el rango de entrada óptica válido.

  3. Calcule el presupuesto de potencia óptica inicial del transmisor al receptor.

  4. Identifique qué pérdidas de acoplamiento o de interfaz ya están incluidas en esas especificaciones.

  5. Agregue pérdidas de conector externo, adaptador, terminación, curvatura e instalación que aún no estén incluidas.

  6. Reserve el margen óptico requerido por el diseño del sistema.

  7. Determine el presupuesto restante disponible para la atenuación de la fibra.

  8. Utilice la especificación de atenuación de fibra adecuada en el peor de los casos para estimar la longitud de potencia limitada.

  9. Verifique la velocidad de datos y la especificación de distancia del enlace del par transmisor/receptor por separado.

  10. Validar el eslabón ensamblado en las condiciones de operación requeridas.

Este proceso cambia la pregunta de:

“¿Cuántos metros puede transmitir este cable POF?”

a:

“¿Puede este enlace óptico completo tolerar las pérdidas creadas por la distancia y la instalación requeridas?”

Ésta es una pregunta mucho más útil para el diseño industrial.

La principal conclusión de la ingeniería

La distancia de transmisión de POF no está definida por un número de atenuación y no debe tratarse como una propiedad fija intrínseca del cable.

La atenuación de la fibra determina la rapidez con la que se consume la energía óptica a medida que aumenta la distancia. El transmisor determina cuánta potencia óptica ingresa al sistema. El receptor determina la poca potencia óptica utilizable que puede quedar en el otro extremo. Los conectores, la calidad de las terminaciones, las curvas, las condiciones ambientales y el margen consumen o influyen en el presupuesto restante.

La relación se puede resumir como:

Potencia del transmisor → Presupuesto óptico disponible → Pérdidas de enlace → Margen restante → Alcance práctico

Es por eso que dos enlaces que utilizan POF aparentemente similares pueden tener distancias especificadas muy diferentes.

Para la selección de ingeniería, comience con el transmisor y el receptor, calcule el presupuesto de potencia óptica, tenga en cuenta la ruta óptica completa y luego utilice la atenuación de la fibra para estimar la distancia.

No empiece con dB/m y asuma que la respuesta ya está contenida en el cable.

Preguntas frecuentes

¿Hasta dónde puede transmitir la fibra óptica de plástico?

No existe una distancia de transmisión máxima universal para la fibra óptica de plástico. El alcance depende de la salida del transmisor, la sensibilidad del receptor, la atenuación de la fibra, las pérdidas del conector y de la instalación, las condiciones operativas, el margen de diseño y los requisitos de velocidad de datos del enlace completo. Por lo tanto, diferentes sistemas industriales de transmisor/receptor de POF pueden especificar distancias muy diferentes mientras utilizan POF similares de 1 mm.

¿Cuál es la diferencia entre dB y dBm en fibra óptica?

dBm representa un nivel de potencia óptica absoluta referenciado a 1 mW. dB representa la diferencia o pérdida relativa entre dos niveles de potencia. La salida del transmisor y la sensibilidad del receptor se especifican comúnmente en dBm, mientras que la atenuación de la fibra, la pérdida del conector y el margen óptico se expresan en dB.

¿Cómo se calcula el presupuesto de potencia óptica de un enlace POF?

Un cálculo básico es:

Presupuesto de potencia óptica = Potencia mínima del transmisor − Sensibilidad del receptor

Luego reste las pérdidas ópticas fijas y el margen de ingeniería requerido. El presupuesto restante se puede asignar a la atenuación de la fibra. Dividir ese presupuesto de pérdidas restante por la atenuación adecuada de la fibra en dB/m proporciona una longitud de fibra aproximada con potencia limitada.

¿Por qué la misma fibra óptica de plástico puede tener diferentes distancias máximas con diferentes transceptores?

Porque la fibra es sólo una parte del enlace. Diferentes transmisores pueden emitir diferentes niveles de potencia óptica, mientras que diferentes receptores pueden tener diferentes sensibilidades y características de ancho de banda. Como resultado, la cantidad total de pérdida óptica que cada par de transmisor/receptor puede tolerar puede ser diferente incluso cuando se utiliza el mismo POF.

¿Los conectores y las curvas reducen la distancia de transmisión de POF?

Ellos pueden. Los conectores y adaptadores adicionales pueden introducir pérdidas ópticas, mientras que las curvas cerradas pueden aumentar la atenuación de la fibra. Una mala terminación también puede reducir el acoplamiento óptico. Su efecto real depende de la fibra, el sistema de conector, el método de terminación, el radio de curvatura y la instalación, por lo que deben evaluarse utilizando las especificaciones de cable y componente aplicables en lugar de un único valor de pérdida universal.

¿Por qué la distancia de transmisión POF real puede diferir del valor de la hoja de datos?

Primero determine qué representa la distancia de la hoja de datos. Puede ser una distancia de enlace garantizada bajo condiciones definidas en lugar de un máximo teórico. Los valores típicos, las especificaciones del peor de los casos, la temperatura, la calidad del cable, las interfaces pasivas, el margen de diseño y las condiciones de instalación pueden afectar la comparación entre una distancia calculada y el rendimiento real del sistema. Las pérdidas ya incluidas en la especificación del enlace publicada tampoco deben contarse dos veces.

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¿Hasta dónde puede transmitir la fibra óptica de plástico? Parece una pregunta sencilla, pero no existe una distancia única que se aplique a cada enlace POF.

Un cable de fibra óptica de plástico tiene una especificación de atenuación, generalmente expresada en dB por metro. Ese valor es importante, pero es sólo una parte del cálculo de la distancia. El alcance real de un enlace depende de cuánta potencia óptica lanza el transmisor, de qué poca potencia óptica puede detectar de manera confiable el receptor, de cuánta potencia se pierde a través de la fibra y las conexiones, y de cuánto margen debe quedar para las condiciones reales de operación.

Esta es la razón por la que el mismo POF de 1 mm puede funcionar a más de 20 metros en un sistema y sólo a 10 metros en otro. La fibra no ha cambiado. Elpresupuesto de potencia ópticadel enlace completo transmisor-fibra-receptor.

Comprender esto requiere tres conceptos:dBm,dB, ypresupuesto de potencia óptica.

¿Qué determina la distancia máxima de transmisión de la fibra óptica plástica?

La distancia máxima de transmisión de la fibra óptica plástica es la longitud de enlace más larga que mantiene la potencia óptica recibida y la calidad de la señal dentro de los límites especificados del sistema transmisor/receptor. Depende del presupuesto de potencia óptica, la atenuación de la fibra, las pérdidas por conexión y curvatura, la temperatura, el margen de diseño y, en algunos sistemas, las limitaciones de velocidad de datos y ancho de banda.

La distancia es una propiedad del enlace óptico completo

Un enlace de datos POF se puede simplificar en tres elementos principales:

Transmisor → Fibra óptica plástica → Receptor

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                                           Transmisor–POF–Receptor Presupuesto de potencia óptica

El transmisor crea la señal óptica. La fibra lo lleva. El receptor aún debe recibir suficiente potencia óptica utilizable para recuperar los datos correctamente.

Por lo tanto, el transmisor proporciona al sistema un nivel de potencia óptica inicial, mientras que cada parte del camino óptico reduce esa potencia hasta cierto punto.

La relación básica es:

Potencia óptica recibida = Potencia óptica transmitida - Pérdida óptica total

Si la potencia óptica recibida cae por debajo de la sensibilidad requerida del receptor, ya no se puede garantizar que el enlace funcione correctamente.

Eso significa que la pregunta no es simplemente:

¿Cuánta pérdida tiene este POF por metro?

La pregunta de ingeniería más útil es:

¿Cuánta pérdida óptica total puede tolerar este sistema transmisor-fibra-receptor en particular?

Sólo después de conocer ese valor la atenuación de la fibra resulta útil para estimar la distancia.

La potencia óptica no es el único límite de distancia posible

Para muchos enlaces POF industriales cortos, el balance de potencia óptica es una de las formas más prácticas de comprender la distancia de transmisión. Sin embargo, una potencia recibida suficiente no garantiza automáticamente que funcionará cualquier longitud de enlace y velocidad de datos arbitrarios.

A medida que aumenta la velocidad de datos, la forma del pulso, el ancho de banda del sistema, la dispersión, la sincronización del transmisor y el comportamiento del receptor también pueden afectar la integridad de la señal. Por lo tanto, un enlace puede alcanzar un límite de calidad de señal incluso cuando un simple cálculo de potencia óptica todavía parece aceptable.

Por esta razón, el balance de potencia óptica debe tratarse como un cálculo de distancia fundamental, pero no como un reemplazo de la especificación completa del enlace transmisor/receptor.

dB vs dBm: las unidades detrás de los cálculos del enlace óptico

Una fuente común de confusión en el diseño de enlaces de fibra óptica es quedBydBmparecen similares pero describen cosas diferentes.

Término Lo que representa Uso típico en un enlace POF Ejemplo
dBm Potencia óptica absoluta referenciada a 1 mW Salida del transmisor, sensibilidad del receptor, potencia recibida. −10dBm
dB Diferencia, ganancia o pérdida de potencia relativa Atenuación de fibra, pérdida de conector, margen. 4dB
dB/m Pérdida por unidad de longitud Atenuación de fibra 0,20dB/m
Presupuesto de potencia óptica Diferencia total permitida entre los límites de potencia de Tx y Rx Pérdida de enlace disponible 8dB

Comprender esta distinción hace que el resto del cálculo del presupuesto del enlace sea mucho más fácil.

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dBm vs dB en un enlace óptico

¿Qué significa dBm?

dBm es un nivel de potencia absoluto.

Expresa la potencia óptica relativa a 1 milivatio:

0dBm = 1mW

Los valores negativos de dBm no significan potencia física negativa. Simplemente significan que el nivel de potencia está por debajo de 1 mW.

Por ejemplo, un transmisor podría especificar una salida óptica mínima de −10 dBm, mientras que un receptor podría especificar una sensibilidad de −18 dBm.

Esos son dos niveles absolutos de potencia óptica.

¿Qué significa dB?

dB describe una relación o diferencia entre dos niveles de potencia.

En un enlace óptico, dB se utiliza para pérdidas tales como:

  • atenuación de fibra,

  • pérdida del conector o adaptador,

  • pérdida relacionada con la curvatura,

  • y margen de ingeniería.

Si una sección del enlace introduce 2 dB de pérdida, la potencia óptica recibida después de esa sección es 2 dB menor que antes.

Esta distinción es importante:

dBm le indica dónde está el nivel de potencia óptica.
dB te dice cuánto cambia.

¿Por qué se pueden restar los valores de dBm para obtener dB?

Como dBm es logarítmico, la diferencia entre dos valores de dBm se expresa en dB.

Suponer:

Salida mínima del transmisor = −10 dBm

y:

Sensibilidad del receptor = −18 dBm

Entonces:

−10 dBm − (−18 dBm) = 8 dB

Por lo tanto, el sistema tiene una diferencia de potencia óptica disponible de 8 dB entre la salida mínima del transmisor y la sensibilidad del receptor.

Esos 8 dB no es la distancia de la fibra. es elPresupuesto de pérdidas que debe cubrir todo el camino óptico..

Cómo calcular un presupuesto de potencia óptica POF

El punto de partida más sencillo para un presupuesto de enlace POF es:

Presupuesto de potencia óptica = Potencia mínima del transmisor − Sensibilidad del receptor

El resultado se expresa en dB.

Para la ingeniería conservadora, la salida mínima garantizada del transmisor es generalmente más útil que un valor típico del transmisor, porque el objetivo generalmente es determinar si el enlace puede operar en los componentes y condiciones ambientales previstos.

El mismo principio se aplica en el receptor: el valor de sensibilidad relevante debe coincidir con las condiciones de funcionamiento y la velocidad de datos requeridas.

Comience con la potencia mínima del transmisor y la sensibilidad del receptor

Considere un sistema hipotético:

Salida mínima del transmisor: −10 dBm
Sensibilidad del receptor: −18 dBm

El presupuesto de potencia óptica inicial es:

−10 − (−18) = 8dB

Por lo tanto, el sistema puede tolerar 8 dB entre la salida del transmisor especificada y el umbral del receptor antes de alcanzar ese límite del receptor.

Pero los 8 dB no deberían asignarse automáticamente a la fibra.

Aún hay que considerar otras pérdidas.

Las especificaciones del receptor también deben leerse como un rango y no sólo como un umbral mínimo. En el caso de largas distancias, la preocupación suele ser la falta de potencia. En distancias muy cortas en algunos sistemas, una entrada óptica excesiva también puede exceder el rango especificado del receptor. Por lo tanto, más potencia no siempre es automáticamente mejor.

Reste las pérdidas entre el transmisor y el receptor

Un modelo práctico de pérdida de enlace es:

Pérdida total de enlace = Pérdida de fibra + Pérdidas de interfaz adicionales + Pérdidas de terminación + Pérdidas relacionadas con curvas + Otras pérdidas de instalación

Las categorías exactas dependen de cómo esté construido el sistema.

Un detalle importante es que no necesariamente es necesario volver a agregar todas las interfaces aparentes. Algunas especificaciones de transmisores y receptores ya incorporan condiciones de acoplamiento definidas en sus características ópticas publicadas.

Si un diseñador vuelve a sumar esas pérdidas, el presupuesto se vuelve innecesariamente pesimista.

El error opuesto es igualmente problemático: suponer que un adaptador de mamparo adicional, una conexión en línea o una interfaz instalada en el campo no cuestan nada.

Por lo tanto, el cálculo debe distinguir entre las pérdidas que sonya incluido en la especificación del componente o enlacey pérdidas añadidas por la instalación real.

Margen de potencia óptica de reserva

Un diseño que alcanza la sensibilidad del receptor exactamente en el papel prácticamente no tiene margen óptico restante.

Los sistemas reales pueden necesitar margen para factores como la variación de los componentes, el envejecimiento, la variación del suministro de energía, la variación de la instalación, las condiciones ambientales y las pérdidas pasivas adicionales.

El margen requerido es específico del sistema. No existe una regla universal que diga que cada sistema POF debe reservar exactamente la misma cantidad de decibelios.

Por lo tanto, la ecuación de ingeniería útil se convierte en:

Presupuesto de pérdida de fibra disponible = PTx(min) − PRx(sensibilidad) − Pérdidas fijas − Margen requerido

Lo que quede después de esas deducciones se puede asignar a la fibra.

Convierta el presupuesto restante en una longitud máxima aproximada de fibra

Si la atenuación de la fibra está representada porαEn dB/m, una longitud aproximada con potencia limitada se puede calcular como:

Lmax ≈ Presupuesto de pérdida de fibra disponible / αmax

Por ejemplo, si un sistema tiene 4 dB disponibles para la fibra y el valor de atenuación de diseño es 0,20 dB/m:

Lmáx ≈ 4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Esto ya es mucho más significativo que empezar con 0,20 dB/m e intentar adivinar una distancia.

El valor de atenuación nos indica qué tan rápido se consume el presupuesto disponible. El transmisor y el receptor nos dicen en primer lugar cuánto presupuesto existe.

¿A dónde va el presupuesto de energía óptica?

Un enlace POF real normalmente no pierde potencia óptica a través de un solo mecanismo.

Pérdida o provisión Por qué es importante
Atenuación de fibra La potencia óptica disminuye a medida que aumenta la longitud de la fibra.
Conectores y adaptadores Las interfaces ópticas adicionales pueden introducir pérdida de inserción o acoplamiento.
Calidad de terminación y terminación Un corte, pulido, alineación o contaminación deficientes pueden reducir la potencia acoplada.
Doblar Las curvas cerradas pueden aumentar la atenuación óptica
Temperatura Puede afectar la fuente óptica, el comportamiento de la fibra, el rendimiento del receptor y el margen total.
Variación de componentes y envejecimiento. Cambios reales en el rendimiento del sistema dentro de límites especificados a lo largo del tiempo y las condiciones de funcionamiento.
Margen de ingeniería Conserva el espacio libre en lugar de operar exactamente en el umbral del receptor
¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

A dónde va el presupuesto de energía óptica

Atenuación de fibra

La atenuación de la fibra describe cuánta potencia óptica se pierde cuando la luz viaja a través del POF.

Se expresa comúnmente endB/m.

Para algunos grados industriales de POF con índice escalonado de 1 mm, los valores de atenuación publicados son del orden de unas pocas décimas de decibelio por metro.Dependiendo del grado del cable, la longitud de onda, la temperatura y las condiciones de prueba, los valores típicos pueden estar entre 0,19 y 0,22 dB/m.

Estas cifras son útiles para comprender la escala de atenuación de POF, pero no deben tratarse como constantes universales.

Un diseño debe utilizar la especificación de atenuación adecuada a la fibra real y a las condiciones de funcionamiento.

También hay una distinción importante entre unavalor de atenuación típicoy unvalor máximo de atenuación especificado. Un valor típico puede describir el rendimiento representativo, mientras que el diseño conservador del enlace en el peor de los casos normalmente requiere un valor consistente con la especificación garantizada.

Conectores, adaptadores e interfaces ópticas adicionales

Cada vez que el camino óptico pasa a través de una interfaz adicional, es posible que se pierda algo de energía.

Esto puede incluir acopladores en línea, adaptadores de mamparo, conexiones desmontables u otras interfaces agregadas entre el transmisor y el receptor.

En sistemas POF industriales cortos, incluso una pérdida fija relativamente pequeña puede ser importante porque el presupuesto total de energía disponible puede ser sólo de varios decibeles.

Supongamos que un enlace tiene 5 dB disponibles después de reservar el margen requerido del sistema. Si las interfaces adicionales consumen 1 dB, solo quedan 4 dB para la fibra.

A 0,20 dB/m, ese decibelio adicional corresponde a unos 5 metros de pérdida de fibra.

Esto no significa que cada conector cueste siempre 1 dB. Muestra por qué no se pueden ignorar las pérdidas fijas al estimar la distancia.

Calidad del extremo y de la terminación de la fibra

POF es atractivo en parte porque puede ser relativamente fácil de terminar, pero la calidad de la terminación sigue siendo importante ópticamente.

El extremo de la fibra debe transmitir luz de manera eficiente desde el transmisor a la fibra y desde la fibra al receptor. Un corte deficiente, un pulido inadecuado, contaminación, daño mecánico o alineación deficiente pueden aumentar la dispersión o reducir el acoplamiento óptico.

No existe una regla universal útil como “cada extremo de POF agrega X dB”. El resultado depende del método de terminación y de la interfaz.

Para cálculos de ingeniería, utilice el conector relevante o la especificación de terminación cuando esté disponible. Para los enlaces instalados en campo, la calidad de la terminación es también una de las razones por las que las prácticas de instalación pueden afectar el rendimiento real medido.

Pérdida de curvatura

No es necesario romper una fibra para perder potencia óptica.

Cuando el POF se dobla demasiado, parte de la energía óptica guiada puede escapar, aumentando la atenuación. La pérdida real depende de la construcción de la fibra, el radio de curvatura, el ángulo de curvatura y la condición mecánica del cable.

Esta es la razón por la que las hojas de datos de cables normalmente especifican requisitos de curvatura.

En lugar de agregar un valor arbitrario de pérdida por curvatura universal, un mejor enfoque es encaminar el cable dentro de sus límites mecánicos especificados y tratar las curvaturas inusualmente estrechas o repetidas como posibles fuentes de pérdida óptica adicional.

Temperatura y deriva de componentes

La temperatura no debe tratarse como una regla simple como “agregar X dB a alta temperatura”.

Puede influir en varias partes del enlace óptico al mismo tiempo.

La salida óptica del transmisor puede cambiar. La longitud de onda del LED puede cambiar. La atenuación de la fibra depende en parte de la longitud de onda y las condiciones ambientales. La sensibilidad del receptor también puede variar a lo largo de su rango operativo.

Por lo tanto, el margen de enlace resultante es un efecto a nivel de sistema.

Para equipos industriales que se espera que funcionen en un amplio rango de temperaturas, los valores típicos de temperatura ambiente por sí solos no son suficientes para el diseño de distancia en el peor de los casos. Es necesario evaluar las condiciones del transmisor, el receptor, el cable y el enlace completo en todo el rango operativo requerido.

Envejecimiento, variación de la oferta y margen de diseño

Los enlaces ópticos no están diseñados sólo para el momento en que salen de la línea de producción.

Las características de los componentes varían entre unidades y pueden cambiar con las condiciones de funcionamiento y el tiempo. Las tolerancias de suministro y las variaciones de instalación también pueden influir en el vínculo real.

Este es el propósito del margen de diseño.

El margen no es energía no utilizada o desperdiciada. Es un espacio libre deliberado entre el punto de operación previsto y el límite de falla.

El margen correcto depende de las especificaciones de los componentes, el método de calificación, la vida útil requerida, el entorno y el objetivo de confiabilidad del sistema.

¿Por qué el mismo POF puede funcionar a 20 m en un sistema pero sólo a 10 m en otro?

Aquí es donde el presupuesto de potencia óptica resulta particularmente útil.

Imagine dos sistemas que utilizan el mismo POF, con la misma atenuación de diseño de 0,20 dB/m.

La fibra es idéntica. Lo que cambia es el presupuesto óptico restante.

¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

Mismo POF, diferente alcance: 20 m frente a 10 m

Parámetro Sistema A Sistema B
Atenuación de POF utilizada para el cálculo 0,20dB/m 0,20dB/m
Presupuesto restante disponible para fibra 4dB 2dB
Longitud aproximada de fibra con potencia limitada 20 metros 10 metros

Para el sistema A:

4 dB / 0,20 dB/m = 20 m

Para el sistema B:

2dB / 0,20dB/m = 10m

Estos son números hipotéticos deliberadamente simplificados. No son especificaciones POF universales.

Su propósito es mostrar que laLa misma atenuación no produce el mismo alcance cuando el presupuesto óptico disponible es diferente..

Diferentes transmisores crean diferentes niveles de potencia inicial

Un transmisor más potente proporciona al enlace más potencia óptica en el punto de partida, siempre que todas las demás condiciones sigan siendo comparables.

Si un transmisor tiene una potencia de lanzamiento mínima garantizada mejor que otro, puede soportar una pérdida total mayor antes de que se alcance el límite del receptor.

Esa asignación de pérdidas adicional puede usarse potencialmente para más fibra, más interfaces pasivas, más margen o alguna combinación de ellos.

Diferentes receptores necesitan diferente potencia óptica mínima

El receptor es igualmente importante.

Un receptor capaz de detectar de manera confiable una entrada óptica más baja le da al sistema un presupuesto de pérdida potencial mayor que un receptor menos sensible, suponiendo nuevamente condiciones de operación compatibles.

Esto significa que reemplazar solo el receptor puede cambiar el posible alcance del enlace incluso si el transmisor y la fibra permanecen sin cambios.

Un ejemplo sencillo de presupuesto de energía de 20 m frente a 10 m

Supongamos que ambos sistemas comienzan con la diferencia de potencia del transmisor/receptor y luego restan las pérdidas fijas requeridas y el margen de diseño.

Después de todas esas deducciones:

Al sistema A le quedan 4 dB para la fibra.
Al sistema B le quedan 2 dB para la fibra.

Por lo tanto, el mismo POF de 0,20 dB/m produce distancias calculadas muy diferentes.

Una guía de selección de componentes industriales actual ilustra claramente este punto: se especifican diferentes combinaciones de transmisor/receptor POF de 650 nm para distancias de enlace de aproximadamente 10 m, 20 m, 45 m, 50 m y 58 m a diferentes velocidades de datos operativos.

El medio de transmisión puede seguir siendo POF de 1 mm, pero el sistema óptico completo es diferente.

La velocidad de datos y la arquitectura del receptor pueden cambiar el alcance nuevamente

Una combinación de transmisor/receptor está diseñada para un rango particular de velocidades de señal y condiciones de operación.

Cambiar la velocidad de datos puede cambiar el rendimiento del enlace disponible porque el ancho de banda del receptor, la sensibilidad, el comportamiento del ruido, la distorsión del pulso y otros factores de integridad de la señal están relacionados.

Por lo tanto, un sistema diseñado para una velocidad de datos relativamente baja puede lograr un alcance diferente al de un sistema de mayor velocidad, incluso cuando ambos utilizan POF similar.

Ésta es otra razón por la que no es suficiente elegir un cable basándose únicamente en la atenuación. La fibra y los componentes optoelectrónicos deben considerarse como un solo vínculo.

Por qué la distancia de la hoja de datos y la distancia real de ingeniería pueden diferir

La frase "distancia teórica" ​​a menudo se usa de manera demasiado vaga al leer una hoja de datos de fibra óptica.

Es posible que la distancia de un enlace publicado no sea un máximo teórico en absoluto. Dependiendo del componente, puede ser un alcance específico o garantizado en condiciones definidas de transmisor, receptor, cable, circuito, temperatura y margen.

Por tanto, el primer paso es comprender qué representa realmente el número.

Los valores típicos no son los mismos que los valores del peor de los casos

La salida de un transmisor típica medida a temperatura ambiente no es necesariamente la salida del transmisor que se debe utilizar para el diseño del peor de los casos.

Asimismo, la sensibilidad típica del receptor o la atenuación típica de la fibra pueden dar un resultado más optimista que los límites garantizados.

Esto puede producir dos cálculos diferentes:

Cálculo típico:útil para comprender el desempeño representativo.

Cálculo del peor de los casos:útil para determinar si el rendimiento requerido permanece dentro de las especificaciones en todos los componentes y variaciones ambientales.

No deben confundirse las dos distancias.

Un alcance publicado ya puede incluir varias pérdidas y márgenes

Algunas especificaciones de enlace se basan en combinaciones completas de transmisor/receptor en lugar de valores aislados de componentes sin procesar.

Por ejemplo, el rendimiento de un enlace publicado ya puede tener en cuenta condiciones de acoplamiento definidas, atenuación de la fibra, efectos modales, variación de temperatura o un margen de potencia óptica.

En tal caso, restar de forma independiente cada pérdida supuesta nuevamente puede subestimar el alcance real especificado.

Siempre determine lo que ya está incluido antes de elaborar un presupuesto adicional.

No cuente dos veces las pérdidas ya incluidas en la especificación del enlace

Este es un error común en el presupuesto de enlaces.

Supongamos que la especificación de salida de un transmisor ya representa la potencia óptica en una condición definida de fibra acoplada. Agregar nuevamente una supuesta pérdida de acoplamiento del transmisor contaría el mismo mecanismo dos veces.

El mismo principio se aplica en el receptor.

Por el contrario, si el sistema instalado agrega un conector de mamparo, un adaptador adicional o una terminación de campo adicional que no está incluida en la especificación del enlace publicada, aún es necesario considerar esa nueva pérdida.

Una regla útil es:

No cuente una pérdida porque existe físicamente. Cuéntelo porque aún no está incluido en la especificación que está utilizando.

Los enlaces instalados aún deben validarse según las condiciones requeridas

El cálculo del presupuesto de enlace es un modelo de ingeniería.

El sistema terminado todavía tiene enrutamiento de cables, terminaciones, conectores, tolerancias de componentes, condiciones de temperatura e interfaces eléctricas reales.

Por lo tanto, para aplicaciones en las que la confiabilidad del enlace es importante, el presupuesto calculado debe compararse con las especificaciones completas del transmisor y del receptor y validarse en las condiciones requeridas del sistema.

El objetivo del cálculo no es sustituir la verificación. Es hacer que el diseño sea comprensible antes de que comience la verificación.

Un flujo de trabajo práctico para estimar la distancia del enlace POF

¿Qué tan lejos puede transmitir la fibra óptica de plástico?

Desde las especificaciones de la hoja de datos hasta la distancia práctica del enlace POF

  1. Identifique el transmisor real y su salida óptica mínima en las condiciones requeridas.

  2. Identifique la sensibilidad del receptor y el rango de entrada óptica válido.

  3. Calcule el presupuesto de potencia óptica inicial del transmisor al receptor.

  4. Identifique qué pérdidas de acoplamiento o de interfaz ya están incluidas en esas especificaciones.

  5. Agregue pérdidas de conector externo, adaptador, terminación, curvatura e instalación que aún no estén incluidas.

  6. Reserve el margen óptico requerido por el diseño del sistema.

  7. Determine el presupuesto restante disponible para la atenuación de la fibra.

  8. Utilice la especificación de atenuación de fibra adecuada en el peor de los casos para estimar la longitud de potencia limitada.

  9. Verifique la velocidad de datos y la especificación de distancia del enlace del par transmisor/receptor por separado.

  10. Validar el eslabón ensamblado en las condiciones de operación requeridas.

Este proceso cambia la pregunta de:

“¿Cuántos metros puede transmitir este cable POF?”

a:

“¿Puede este enlace óptico completo tolerar las pérdidas creadas por la distancia y la instalación requeridas?”

Ésta es una pregunta mucho más útil para el diseño industrial.

La principal conclusión de la ingeniería

La distancia de transmisión de POF no está definida por un número de atenuación y no debe tratarse como una propiedad fija intrínseca del cable.

La atenuación de la fibra determina la rapidez con la que se consume la energía óptica a medida que aumenta la distancia. El transmisor determina cuánta potencia óptica ingresa al sistema. El receptor determina la poca potencia óptica utilizable que puede quedar en el otro extremo. Los conectores, la calidad de las terminaciones, las curvas, las condiciones ambientales y el margen consumen o influyen en el presupuesto restante.

La relación se puede resumir como:

Potencia del transmisor → Presupuesto óptico disponible → Pérdidas de enlace → Margen restante → Alcance práctico

Es por eso que dos enlaces que utilizan POF aparentemente similares pueden tener distancias especificadas muy diferentes.

Para la selección de ingeniería, comience con el transmisor y el receptor, calcule el presupuesto de potencia óptica, tenga en cuenta la ruta óptica completa y luego utilice la atenuación de la fibra para estimar la distancia.

No empiece con dB/m y asuma que la respuesta ya está contenida en el cable.

Preguntas frecuentes

¿Hasta dónde puede transmitir la fibra óptica de plástico?

No existe una distancia de transmisión máxima universal para la fibra óptica de plástico. El alcance depende de la salida del transmisor, la sensibilidad del receptor, la atenuación de la fibra, las pérdidas del conector y de la instalación, las condiciones operativas, el margen de diseño y los requisitos de velocidad de datos del enlace completo. Por lo tanto, diferentes sistemas industriales de transmisor/receptor de POF pueden especificar distancias muy diferentes mientras utilizan POF similares de 1 mm.

¿Cuál es la diferencia entre dB y dBm en fibra óptica?

dBm representa un nivel de potencia óptica absoluta referenciado a 1 mW. dB representa la diferencia o pérdida relativa entre dos niveles de potencia. La salida del transmisor y la sensibilidad del receptor se especifican comúnmente en dBm, mientras que la atenuación de la fibra, la pérdida del conector y el margen óptico se expresan en dB.

¿Cómo se calcula el presupuesto de potencia óptica de un enlace POF?

Un cálculo básico es:

Presupuesto de potencia óptica = Potencia mínima del transmisor − Sensibilidad del receptor

Luego reste las pérdidas ópticas fijas y el margen de ingeniería requerido. El presupuesto restante se puede asignar a la atenuación de la fibra. Dividir ese presupuesto de pérdidas restante por la atenuación adecuada de la fibra en dB/m proporciona una longitud de fibra aproximada con potencia limitada.

¿Por qué la misma fibra óptica de plástico puede tener diferentes distancias máximas con diferentes transceptores?

Porque la fibra es sólo una parte del enlace. Diferentes transmisores pueden emitir diferentes niveles de potencia óptica, mientras que diferentes receptores pueden tener diferentes sensibilidades y características de ancho de banda. Como resultado, la cantidad total de pérdida óptica que cada par de transmisor/receptor puede tolerar puede ser diferente incluso cuando se utiliza el mismo POF.

¿Los conectores y las curvas reducen la distancia de transmisión de POF?

Ellos pueden. Los conectores y adaptadores adicionales pueden introducir pérdidas ópticas, mientras que las curvas cerradas pueden aumentar la atenuación de la fibra. Una mala terminación también puede reducir el acoplamiento óptico. Su efecto real depende de la fibra, el sistema de conector, el método de terminación, el radio de curvatura y la instalación, por lo que deben evaluarse utilizando las especificaciones de cable y componente aplicables en lugar de un único valor de pérdida universal.

¿Por qué la distancia de transmisión POF real puede diferir del valor de la hoja de datos?

Primero determine qué representa la distancia de la hoja de datos. Puede ser una distancia de enlace garantizada bajo condiciones definidas en lugar de un máximo teórico. Los valores típicos, las especificaciones del peor de los casos, la temperatura, la calidad del cable, las interfaces pasivas, el margen de diseño y las condiciones de instalación pueden afectar la comparación entre una distancia calculada y el rendimiento real del sistema. Las pérdidas ya incluidas en la especificación del enlace publicada tampoco deben contarse dos veces.