Como é que as fibras ópticas multimodo são classificadas por grau?

Depois de a fibra ótica multimodo ser estirada (puxada para um fio fino a partir de uma pré-forma), a sua classificação de grau é um processo preciso de medição, análise de dados e certificação rigorosa com base em normas internacionais.

O núcleo deste processo consiste em garantir que a fibra cumpre as métricas especificadas para um determinado grau (OM1/2/3/4/5), tal como definido pelas normas internacionais, através da medição de parâmetros ópticos fundamentais.

Apresentamos de seguida os procedimentos específicos e as etapas principais para a classificação do grau após o processo de desenho:

1. Parâmetros-chave de medição

Durante o processo de estiragem, a fibra passa pela torre de estiragem a velocidades muito elevadas (dezenas de metros por segundo). Durante este processo, os sistemas de medição online e offline medem continuamente ou com base em amostras os seguintes parâmetros-chave de desempenho que determinam o grau da fibra:

Largura de banda: Este é o parâmetro mais crítico e direto para classificar os graus de OM. Ele mede a capacidade de transmissão da fibra.

Largura de banda de lançamento excedida (OFL BW): Este é um método de medição tradicional que utiliza uma fonte de luz LED para excitar todos os modos. É utilizado principalmente para medir OM1 e OM2 fibras.

Largura de banda modal efectiva (EMB / EMBc): Este é o parâmetro mais importante. Para um laser optimizado OM3, OM4, e OM5 para medições nos comprimentos de onda de 850 nm e 1300 nm. O valor EMB determina diretamente o desempenho real da fibra em redes de alta velocidade. As normas exigem o seguinte:

• OM3: EMB @850nm ≥ 2000 MHz-km
• OM4: EMB @850nm ≥ 4700 MHz-km
• OM5: EMB @850nm ≥ 4700 MHz-km e EMB @953nm ≥ 2470 MHz-km

Perfil do índice de refração:

• O desempenho da largura de banda de uma fibra multimodo é determinado com precisão pela distribuição do índice de refração do seu núcleo (normalmente um perfil de índice graduado). Após o desenho, são utilizados instrumentos precisos, como o método de campo próximo refractado, para verificar se o perfil final da fibra cumpre os objectivos do projeto. Qualquer desvio afectará seriamente a largura de banda.

Propriedades geométricas:

• Diâmetro do núcleo: Deve ser de 50 ± 2,5 µm ou 62,5 ± 2,5 µm.
• Diâmetro do revestimento: Deve ser de 125,0 ± 1,0 µm.
• Erro de Concentricidade Núcleo/Revestimento: O núcleo deve estar o mais centrado possível dentro do revestimento. Uma excentricidade excessiva aumenta a perda de ligação.
• Estes parâmetros geométricos devem ser rigorosamente controlados para garantir que a fibra tenha baixa perda e alta consistência durante a emenda e conexão subsequentes.

Atenuação / Perda:

• Mede a perda do sinal ótico em comprimentos de onda específicos (por exemplo, 850 nm e 1300 nm) em unidades de dB/km. Todas as fibras de grau OM têm limites superiores rigorosos para a atenuação (por exemplo, OM3/4/5 requerem normalmente ≤ 3,0 dB/km a 850 nm).

2. O processo específico de classificação de fibras ópticas.

Todo o processo combina monitorização em linha e amostragem offline.

Monitorização em linha (durante o sorteio):

• Durante o processo de estiragem, um micrómetro a laser fornece uma monitorização em tempo real e sem contacto do diâmetro exterior da fibra. Um sistema de feedback controla então a velocidade de estiragem para garantir que o diâmetro se mantém constante em 125 µm.
• Um sistema de monitorização de atenuação em linha mede a atenuação da fibra em tempo real, permitindo a deteção atempada de quaisquer picos de perda causados por poeiras ou defeitos de pré-forma.

Amostragem offline (ensaios offline): Esta é a última etapa do processo de classificação. É cortada uma amostra de um comprimento completo de fibra estirada (que pode ter vários quilómetros de comprimento, até dez ou mais). Por exemplo, pode ser retirada uma secção de cada 2 km de fibra.

• Estas amostras são enviadas para um laboratório de precisão para testes abrangentes e rigorosos utilizando equipamento especializado (como um Analisador de Rede Vetorial para a largura de banda, ou um Analisador de Campo Próximo Refractado para o perfil).
• A medida mais importante é a Valor EMB. Apenas se o valor EMB medido cumprir ou exceder o valor de OM4 (4700 MHz-km) a fibra pode ser etiquetada como OM4.

Análise de dados e decisões de classificação:

• Os engenheiros analisam todos os dados de teste.
• Atingir o objetivo de classificação: Se todos os parâmetros (especialmente a largura de banda, as dimensões geométricas e a atenuação) cumprirem a norma para o grau OM pretendido (por exemplo, com o objetivo de produzir OM4), todo o comprimento da fibra é certificado como sendo desse grau.
• Desvalorização: Se o valor da largura de banda (EMB) for inferior à norma OM4 mas superior à norma OM3 (2000 MHz-km), esse lote de fibra será desclassificado e vendido como OM3. Isto garante a integridade e a fiabilidade do produto OM4. Se a fibra nem sequer cumprir a norma OM3, pode ser descartada ou designada para uma aplicação de grau inferior.

Certificação e expedição:

• Cada bobina de fibra enviada inclui um relatório de teste que detalha os valores medidos dos seus parâmetros-chave e certifica o seu grau de OM.
• Os principais fabricantes também procuram obter certificação de terceiros (por exemplo, da UL ou da DELTA) para fornecer um “selo de aprovação” autorizado, como o rótulo “UL Verified OM4”.

3.Resumo

Em conclusão, a classificação da fibra ótica multimodo após o processo de desenho não é uma simples tarefa de seleção física, mas um processo de certificação de qualidade baseado em medições ópticas precisas.

• Critério fundamental: Largura de banda modal efectiva (EMB) é o “boletim” mais crítico e determina diretamente se a fibra é OM3, OM4 ou OM5.
• Fundação de Controlo: O perfilamento preciso do índice de refração e o controlo das dimensões geométricas são os pré-requisitos para alcançar uma elevada largura de banda.
• Garantia final: A amostragem, os testes e a análise de dados rigorosos garantem que cada metro de fibra é “fiel ao seu nome”.”