Sistema de caracterización de fibra óptica en dispersión cromática

Abstract

ABSTRACT: The chromatic dispersion phenomenon has increased its relevance in the field of optical communications due to the limitation that this generates in the data transmission capability on optical fibers at high speeds because it produces a deformation and a broadening of the transmitted light pulses, raising the bit error rate. This work shows the effort made by the Centro Nacional de Metrología (CENAM) in the Optics and Radiometry division to enhance the measurement capabilities in the telecommunications field by developing a chromatic dispersion characterization system required for characterization of optical fibers that may be implemented as a standard reference for secondary calibration laboratories, thereby spreading the accuracies of CENAM and benefit from more reliable measurements ensuring the sustainability and development of high capacity networks of telecommunications in México. The chromatic dispersion characterization system development is based on the phase shift method because of its great balance, easy implementation, accuracy and reproducibility and includes the analysis of the variables that affect the measurement. With the developed system, 2 single mode optical fibers were characterized, a shifted dispersion (G.653) with a null dispersion around 1550 nm and a conventional fiber (G.652) with a null dispersion around 1310 nm. The values obtained were very close to the values certified by the National Institute of Standards & Technology (NIST) for the G.653 optical fiber, while for G.652 fiber, the values obtained were compared to the typical values provided by the manufacturer showing a very close approximation. Finally, we performed uncertainty budgets for each measurement stage and for each characterized optical fiber following the Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) and then issue the corresponding calibration certificates.

RESUMEN: El fenómeno de la dispersión cromática ha incrementado su relevancia en el campo de las comunicaciones ópticas debido a la limitante que ésta genera en la capacidad de transmisión de información sobre una fibra óptica a altas velocidades dando como resultado una deformación y un ensanchamiento de los pulsos de luz transmitidos elevando considerablemente la tasa de errores de bits. El presente trabajo muestra el esfuerzo que realiza el Centro Nacional de Metrología (CENAM) en la división de Óptica y Radiometría para fortalecer las capacidades de medición en el área de telecomunicaciones mediante el desarrollo de un sistema de caracterización de fibras ópticas en dispersión cromática requerido para la caracterización de fibras ópticas que puedan ser implementadas como patrones de referencia para laboratorios de calibración secundarios, contribuyendo de esta manera a diseminar las exactitudes del CENAM en beneficio de mediciones más confiables que garanticen la sustentabilidad y desarrollo de las redes de telecomunicaciones de alta capacidad en el país. El sistema de caracterización de fibras ópticas en dispersión cromática desarrollado está basado en el método de corrimiento de fase por el equilibrio que presenta entre facilidad de implementación, exactitud y reproducibilidad del mismo, considerando siempre a las variables que más afectan en la medición. En base al sistema implementado se caracterizaron 2 bobinas de fibra óptica monomodales, una de dispersión desplazada (G.653) con una dispersión nula alrededor de los 1550 nm y otra fibra convencional (G.652) con una dispersión nula alrededor de los 1310 nm. Los valores obtenidos en la caracterización fueron muy cercanos a los valores certificados por el National Institute of Standards & Technology (NIST) para la fibra G.653, mientras que para la fibra G.652, los valores obtenidos se contrastaron con los valores típicos proporcionados por el fabricante mostrando una muy buena aproximación. Finalmente se realizaron los presupuestos de incertidumbre de cada una de las etapas de medición para cada una de las fibras ópticas caracterizadas siguiendo la guía para estimar la incertidumbre en la medición (GUM1) y así poder emitir los certificados de calibración correspondientes.