Medición del espectro

El mayor desafío de los nuevos requerimientos para las pruebas y monitoreo de los sistemas DWDM es la necesidad de caracterizar los componentes y enlaces como una función de la longitud de onda. El instrumento que permite realizar esto es el analizador de espectro óptico (OSA)

Parámetros a ser medidos en el campo

• Potencia de un canal: Se debe de ser capaz de medir la potencia óptica en cada canal para verificar la distribución equitativa de la potencia sobre el ancho de banda del amplificador EDFA usado en el enlace.
• Centrado de las longitudes de onda de un canal y su espaciamiento: El valor exacto del centrado de las longitudes de onda de cada canal debe de ser medido  para detectar corrimientos inaceptables de las fuentes láser.
• Ratio señal a ruido (OSNR): Este es uno de los parámetros más importantes que puede ser medido por cada canal en un sistema DWDM, y es el mejor indicador de la perfomance global del canal.
• Crosstalk: Este parámetro revela el nivel de señal indeseable (El ruido mas la contribución de los otros canales), en la banda del canal bajo prueba.

Principales equipos de pruebas requeridos para las redes metro.

• Ver descripción del OTRD, y
• Descripción del OSA.

Nuevos instrumentos de campo necesarios para probar y supervisar los sistemas DWDM:

Con la DWDM, los ya tradicionales  equipos de prueba de pérdida y los OTDR no son capaces de realizar todas las pruebas necesarias para el control de una red. Hoy en día, cada componente y cada red DWDM tiene que ser caracterizada espectralmente (en función de la longitud de onda).

Existen dos instrumentos en el mercado capaces de realizar las pruebas requeridas en el campo para los sistemas DWDM: el analizador de espectro óptico (OSA: Optical Spectrum Analyzer) y el medidor de potencia multi-longitud de onda (MWM: Multi-Wavelength Meter). Las pruebas que estos instrumentos deben realizar son:

1. Potencia por canal: que debe ser medida en los equipos de transmisión y recepción, y en los amplificadores EDFA.
2. Longitud de onda central y espacio entre canales: para supervisar la estabilidad de los láseres DFB de transmisión
3. Tasa señal-ruido (SNR): Un indicador de la eficiencia del sistema para cada canal de transmisión; una eficiencia que está directamente relacionada con el ruido entre canales.
4. Intermodulación o interferencia (Cross talk): como ya fue mencionado, es el aumento del ruido en una señal causada por las señales adyacentes.
5. Potencia total: Debido a los efectos no lineales en la fibra, la potencia total transmitida está directamente relacionada con el nivel de pérdida introducida por los diferentes fenómenos de la fibra.

Los equipos de pruebas y mediciones de los sistemas de una sola longitud de onda están diseñados para monitorear unos parámetros bien definidos. Por ejemplo, la atenuación óptica ó pérdida de potencia óptica,  que siempre será un factor clave en el funcionamiento de los enlaces de fibra óptica, y para estos se han desarrollado juegos portátiles de campo  para  medir esta pérdida. Los instrumentos con capacidades reflectométricas en el dominio de tiempo óptico han sido desarrollados para localizar elementos defectuosos en un enlace. Conforme la sofisticación de los sistemas creció, llegó a tener importancia la pérdida de retorno óptico, sobre todo en el campo de los servicios de CATV, donde la inestabilidad de la fuente de láser causada por la energía reflejada puede tener efectos serios sobre la calidad de señal. La instrumentación se ha desarrollada para supervisar los parámetros mencionados anteriormente. En los Sistema DWDM todos estos instrumentos siguen siendo importantes pero con características  adaptadas a las nuevas necesidades, las cuales son mucho más rigurosas.

En la fibra misma, tanto el ensanchamiento de los pulsos debido a la dispersión cromática como la dispersión por el modo de polarización limitan la capacidad de transmisión, y sus efectos pueden ser severos sobre la integridad de señal de transmisión. Nuevas capacidades de instrumentación llegan a ser necesarias para identificar las fuentes de estas influencias negativas y asegurar que no afecten desfavorablemente el funcionamiento, dentro de estos equipos sobresale el Analizador de espectro óptico, comúnmente conocido como OSA que pasaremos a describir a continuación.

El analizador de espectro óptico (OSA)
De manera sencilla el mecanismo óptico del OSA  dirige la señal estudiada a un elemento dispersivo que desvía cada longitud de onda con un ángulo específico. Los espejos del módulo reflejan cada longitud de onda a una zona concreta en el módulo. Esta zona es estudiada por un detector que se desplaza linealmente (cada posición en X correspondiendo a una longitud de onda específica) midiendo así la potencia de cada canal (ver figura )

La ventaja del OSA es su diseño basado en el principio de un medidor de potencia, lo que le permite medir la potencia óptica (y todas las características asociadas) con una precisión de hasta 0,5 dB. Por ello, el OSA es el mejor instrumento para medir características como la potencia total transmitida, potencia por canal, SNR, intermodulación (crosstalk) y generación espontánea de señales laterales (Four-Wave Mixing).

Medidor multi-longitud de onda (MWM)
Junto con el OSA, el medidor multi-longitud de onda (MWM: Multi-Wavelength meter) ayuda a medir con precisión la longitud de onda central de cada canal.
Su método de medida, basado en el interferómetro de Michelson, crea un patrón de interferencia propio a la señal transmitida por la fibra que permite medir la longitud de onda de cada canal. Para aumentar la exactitud de la medida, el MWM utiliza un láser de referencia (de longitud de onda conocida) cuyo patrón de interferencia se compara con el de la señal, para así obtener una precisión de hasta 0,005 nm en las medidas espectrales, (Ver figura ).

El OSA y del MWM tienen un rol complementario en la caracterización de una red DWDM. El OSA se utiliza para medir con gran precisión las características relacionadas con la potencia. Cuando se trabaja con redes que transmiten un gran número de canales, la precisión de medida de un OSA no es suficiente para caracterizar la longitud de onda central de cada canal; por ello, se hace necesario de utilizar un MWM cuya característica es la precisión espectral. La tabla   presenta un resumen de las ventajas de cada instrumento.

Tabla Características del OSA y del MWM