¿Cómo funcionan los adaptadores de modo?

: 24/09/2018 08:00

¿Cómo funcionan los adaptadores de modo?

Para poder explicar de una forma clara cómo funcionan los adaptadores de modo, sin tener que recurrir a la física y bajar a sus ecuaciones, nos vamos a permitir varias licencias a la hora de describir los distintos fenómenos que se dan en el interior de una fibra óptica.

El problema principal que nos encontramos al transmitir a través de fibra óptica MM señales a altas velocidades, o dicho de otra forma, señales con una demanda alta de ancho de banda es la dispersión modal, debido a que sus efectos se pueden observar incluso en tiradas muy cortas de fibra.

- Dispersión Modal:

Normalmente para describir el fenómeno de la dispersión modal se utiliza la siguiente metáfora: imaginemos que iluminamos el core de una fibra MM, se puede observar que dependiendo del ángulo de incidencia los distintos rayos de luz que entran en la fibra estos recorren caminos distintos, agregando distancias diferentes para cada uno de ellos, sumando un tiempo en el interior de la fibra distinto, lo que produce que al extremo opuesto llegue la señal descompuesta y distorsionada debido a las diferencias de tiempo que la señal ha transcurrido en el interior de la fibra.

El problema de esta simplificación es que no es cierta y no ilustra lo que realmente sucede en las fibras MM que utilizamos, debido a que obvia por completo la naturaleza de onda que tiene la luz. Esta afirmación sería más o menos cierta para fibras con un core mucho más grueso, para fibras altamente multimodales, por ejemplo, en fibras POF.

Aunque esta explicación es muy útil y gráfica, nos aleja mucho de lo que realmente sucede con la propagación de la luz en interior de una fibra MM. Para comprender la raíz del problema de la dispersión modal, cuando iluminamos el core de una fibra con un láser excitamos en su interior un conjunto de modos propagación diferenciados. Un modo es una forma en la cual la energía de la luz se  puede propagar por el interior de una fibra, estos modos son discretos y se pueden calcular teniendo en cuenta las características geométricas de la fibra y la longitud de onda de la luz que entra en ella.

Cuando la luz se confina en el interior de una fibra MM, solo le es posible propagarse a través de ella mediante estos modos diferenciados, dicho de otra forma, en todo momento dentro de una fibra MM solo encontraremos una combinación de estos modos en su interior.

El problema de la dispersión modal viene porque cada modo se propaga por el interior de la fibra a una velocidad distinta, distorsionando la señal a lo largo de la fibra, generando problemas de ISI (interferencias inter simbólicas), etc…

*en estos esquemas se puede observar una sección transversal del core y por qué regiones se propaga más o menos energía en el interior de la fibra, dependiendo del modo.

-Los adaptadores de SM a MM

Es una solución muy sencilla y económica que nos mejora sustancialmente el rendimiento de este tipo de señales ópticas transmitidas sobre fibras MM.

Como podéis observar en el esquema, simplemente lo que se realiza es ajustar el core de la fibra SM en el borde del core de la fibra MM, en vez de centrar los 2 cores axialmente. ¿Qué conseguimos con esto? Al iluminar solo de entrada, esta pequeña región del core de la fibra MM, excitamos con más energía un conjunto de modos con una velocidad de grupo similar, disminuyendo de esta forma los problemas derivados de las dispares velocidades de grupo de los distintos modos de la fibra MM.