La empresa alemana FOC GmbH que se encuentra representada en España por Cenvalsa cuenta con una dilatada experiencia y reconocido prestigio en la fabricación de acopladores ópticos.
En este artículo se expone información básica sobre acopladores ópticos monomodo de FOC haciendo hincapié en sus propiedades, proceso de fabricación, tecnología y tipos de los mismos.

Los acopladores ópticos se usan para ramificar o combinar señales ópticas. Se usan en redes públicas y privadas de fibra óptica para proporcionar una distribución pasiva y unión de puntos para la transmisión de datos ópticos (teléfono, TV Cable, .... ).
Otras aplicaciones para los acopladores ópticos son los equipos de medida, instrumentos de medida y la tecnología de sensores.

Propiedades
Los acopladores de fusión se caracterizan por las siguientes propiedades:

- Todos los componentes de fibra tienen bajas pérdidas de inserción.
- Altas pérdidas de retorno y directividad.

'
- Buen comportamiento en longitud de onda selectiva o banda ancha.
- Alta estabilidad térmica y mecánica
- Libre elección del ratio de acoplamiento(1%....50%) y nivel de bifurcación.
- Se fabrican para cumplir las especificaciones del cliente.

Proceso de fabricación
Los acopladores de fusión se fabrican por el método llamado FBT (Fused Biconical Taper), en el que las zonas de acoplamiento se crean por fusión y unificación simultánea de las fibras ópticas. Véase la Figura 1.
El material básico es una fibra monomodo con una capa protectora de acrylato (capa primaria, diámetro típico 250 mm). Para producir un acoplador con dos salidas, lo primero de todo es pelar una pequeña porción de capa protectora de las dos fibras ópticas. Las zonas peladas son cuidadosamente limpiadas, alineadas en paralelo y fijadas.  El proceso posterior a la fusión y unificación simultánea permite el paso de la luz, o acoplarse, de un núcleo dentro del otro. Así, las dos fibras forman una única conexión de vidrio que no se interrumpe por la unión, como sucedería en el caso de una unión con adhesivo. El proceso de fusión y unificación simultáneo se controla por medio de un complicado equipo de medida que permite mediciones simultáneas, facilitando que el proceso de tracción pueda ser interrumpido en cualquier punto y, así, permitir que el grado de acoplamiento de la señal de entrada dentro de la segunda fibra o el ratio de acoplamiento  sea controlado (figura 2).
Después del proceso de unificación, el acoplador se impregna de un sustrato de cuarzo usando un adhesivo especial (figura 3). El sustrato con el acoplador se inserta en un tubo metálico y los extremos del tubo se cierran con silicona. Después de este encapsulado, el acoplador descrito tiene dos fibras de entrada  y dos fibras de salida (= acoplador 2x2). Mediante una terminación sin reflexión en la segunda fibra de entrada, tendríamos un acoplador 1x2.
Los acopladores de fusión y módulos de acopladores con un gran número de puertos, se fabrican realmente como acopladores de fusión o módulos de acopladores. Realmente los acopladores de fusión se fabrican por fusiones y unificaciones simultáneas de hasta 4 fibras ( = acoplador 1x4). Los módulos acopladores se forman con un alto número de acopladores simples., Utilizando estos acopladores simples y cajas especialmente desarrolladas, se crea una estructura en cascada que proporciona módulos de acoplamiento de hasta 132 puertos (figura 4).

Tipos de acopladores
Manipulando el proceso de unificación y especial tratamiento preliminar de las fibras a fusionar, se pueden fabricar  acopladores con diferentes propiedades de transmisión y acoplamiento. Las propiedades de acoplamiento de los diferentes tipos en relación a la longitud de onda se representan en las Figuras 5 a 10.
Hay acopladores para aplicaciones en el rango de longitudes de onda de

telecomunicaciones desde 1200 nm a 1700 nm, así como acopladores para longitudes

de onda más corta. Por ejemplo, en el rango visual. (figura 11).

Acopladores monomodo
POWERSPLITING
SSC (Standard Singlemode Couplers).
Para una longitud de onda con mínima desviación. Por ejemplo, 1310 ± 5 nm (figura 5).

WFC (Wavelenght Flattened Couplers).
Acopladores WFC son acopladores en una única ventana que se
optimiza para un rango de longitudes de onda y se garantiza una potencia constante de ramificación través de un amplio ancho de banda. Por ejemplo 1310 ±40 nm (figura 6).
 

WIC (Wavelenght Independent Couplers).
Acopladores WIC son acopladores en doble ventana que garantizan una potencia constante de ramificación en la segunda y tercera ventana  (1310±40 y 1550±40 nm) (figura 7).
 

EIC (Extended Wavelenght  Independent Couplers).
Acopladores EIC son acopladores en doble ventana que garantizan una potencia constante de ramificación en la segunda extendida y tercera ventana (1310±50 y 1550±75 nm). (figura 8).

FIC (Full Range Wavelenght Independent Couplers)Acopladores FIC son acopladores en triple ventana que garantizan una potencia constante de ramificación en la segunda, tercera y cuarta ventana (1310±50 y 1550±100 nm) (figura 9).

Acopladores WAVELENGHT
DIVISION MULTIPLEXER
Los acopladores WDM se utilizan para separar o combinar dos o más longitudes de onda (figura 10).

Acopladores  monomodo
SHORT WAVELENGHT
(Short Wavelenght Couplers)
Los acopladores SWC son elementos ópticos pasivos que permiten la distribución y combinación de señales ópticas con longitudes de onda por debajo de las longitudes de onda del rango de las telecomunicaciones, es decir 532±5 nm (figura 11).

Tecnología básica
Como se puede ver en la Figura 12, el ratio de acoplamiento depende de la longitud de unificación y de la longitud de onda de trabajo. Si el proceso de unificación se detiene en un punto específico, un ratio específico de acoplamiento se consigue a una longitud de onda.
El punto A marca un acoplador estándar con un ratio de acoplamiento de 50 % a 1550 nm. Si este acoplador opera con una longitud de onda de 1310 nm, el ratio de acoplamiento es de aproximadamente el 20 %.
El punto B marca un acoplador estándar  con un ratio de acoplamiento simétrico a 1310 nm.
El punto C marca un acoplador en única ventana de 1550 nm. En este punto inflexión, el acoplador es altamente insensible a cambio en longitudes de onda. Ahora bien, esta característica no se requiere que ocurra al
100 % de acoplamiento, así una de las fibras se pretrata por ataque químico o preunificación. Esto habilita el punto de inflexión para reducirse al 50 % (figura 12, punto C).
El punto D muestra un acoplador a doble ventana.  En esta intersección, el acoplamiento es el mismo para dos longitudes de onda, pero asimétrico (aprox. 10 %). Aquí, también, una intersección con un ratio de acoplamiento asimétrico se ha conseguido fusionando dos fibras que han sido pretratadas de forma diferente (figura 12, punto D).
El punto E muestra un acoplador específico, el bien conocido multiplexor por división de longitud de onda. En este punto, 100 % de señal a 1550 nm y 0 % de señal a 1310 nm se acopla. Esto quiere decir que un WDM, como un filtro, puede separar dos longitudes de onda de tal forma que cada salida porta solamente una longitud de onda.

Garantía de calidad
Cada acoplador se puede identificar por su número de serie, es decir, es posible al mismo tiempo identificar los parámetros de fabricación, el lugar de trabajo y el material usado en cada acoplador. Cada componente se somete a unas pruebas de fatiga para asegurar estabilidad a largo plazo. Al mismo tiempo, pruebas a largo plazo basadas en Bellcore, tales como almacenaje en humedad y calor seco, ciclos de temperatura y tensiones mecánicas fueron pasadas con éxito.
Todos los acopladores son diseñados para pasar las pruebas de Telcordia GR-1209-CORE y GR-1221-CORE y especificaciones IEC.
En la Tabla I se expresan diversas definiciones cálculos y esquemas relacionados con los parámetros para acopladores, módulos acopladores y multiplexores para división de longitud de onda.

Desarrollo tecnológico y fabricación propia
Los acopladores FOC se fabrican con tecnología “Fused Biconical Taper”. Los principios de FOC en tecnología de fabricación datan de los años 1985. Entonces FOC era una de las pocas empresas que poseían una tecnología de desarrollo y fabricación propia. El desarrollo de la tecnología de fabricación, del utillaje de fabricación, de la automatización y equipos de medida eran vistos como una integración total desde los inicios. Entonces FOC tenía todos los conocimientos y era capaz de de-sarrollar continuamente su futura tecnología en línea con las demandas del mercado.
En los últimos años se ha creado un número importante de nuevos componentes. FOC fue la primera compañía que presentó alguno de ellos en el mercado y los ofreció a sus clientes. La producción en FOC está computerizada y altamente automatizada. Por una parte, esto le permite fabricar productos estándar de alta calidad altamente repetitivo. Por otra parte, la experiencia tecnológica de FOC habilita a la compañía para fabricar componentes customizados y entonces organizar la producción para cumplir los requerimientos específicos de cada cliente.
Desde 1991 gran número de acopladores de fusión se han producido en condiciones industriales  sobre una tecnología básica que virtualmente no ha cambiado. En más de 10 años de uso de esta tecnología de fabricación ha demostrado el alto grado de estabilidad a largo plazo en multitud de proyectos de diferentes clientes. Entre otros, la mayoría de los acopladores, que se instalaron en el marco de proyectos OPAL de Deutsche Telekom en los años de 1993 a 1995, se fabricaron usando la tecnología FOC (entonces como acoplador producción de Krone AG).
Los acopladores basados en tecnología FOC se han probado con éxito en 4 continentes bajo las más diversas condiciones de trabajo. Operadores de redes y otros clientes de más de 20 países están usando acopladores de FOC.
Este excelente registro se debe al cumplimiento de los criterios especificados en Bellcore/Telcordia GR-1221-CORE y  Bellcore/Telcordia GR-1209-CORE.
Siempre se da máxima prioridad a estos criterios en el desarrollo y producción de FOC.

Calidad y datos de los ensayos
Desde el principio hasta hoy los ensayos extensos para la monitorización y certificación de la calidad se realizan en paralelo con la fabricación. FOC tiene ensayos individuales y lanzamiento de clientes disponible. Los primeros ensayos de realización y eficacia que se realizaron en los  acopladores de FOC datan de antes de 1992.  El último ensayo publicado es del 2006. Estos también tienen un extracto de los resultados resumidos en detalle Qualification and Test Report (QTR). FOC realiza este test report a todos sus clientes.
En los últimos 10 años las exigencias así como los productos y ensayos han evolucionado. Para cumplir estos requisitos FOC ha diseñado los ensayos para cumplir el reconocimiento internacional IEC Standard desde el principio. Esto permite al cliente hacer comparaciones simples y lógicas.
Hoy la fabricación de FOC se basa en un consistente sistema de gestión de la calidad ISO que se creó en los tiempos en que se dependía de la matriz Diamond GmbH. Así FOC es capaz de cumplir con un alto nivel de calidad y trazar los parámetros de fabricación, materiales y producción con la experiencia de 10 años.

Amplia gama de productos
FOC ofrece una amplia gama de productos. Así, casi todos los tipos de acopladores están disponibles desde un  suministrador:

 Acopladores monomodo y multimodo.
 Acopladores dependientes e independientes de la longitud de onda.
 Acopladores power-splitting y multiplesores (WDM).
 Acopladores simétricos y asimétricos.
 Acopladores directamente fusionados con 2, 3 y 4 fibras  y módulos acopladores.
 Acopladores para longitudes de onda de telecomunicación y acopladores para longitudes de onda especiales(acopladores de longitud de onda corta).
 Atenuadores.
 Acopladores para transmisión de señal y transmisión de potencia.

Ahora bien, la gama de productos FOC no se limita a componentes basados en la tecnología del acoplador. FOC también monta conectores en línea con todas las normas requeridas en el mercado, y fabrica y vende equipos de distribución y envolventes. Así FOC puede suministrar todos las lineas pasivas, transmisión y equipos.
Los componentes de FOC representan ventajas adicionales como:

 Menos pérdidas de inserción del componente optimizando el ajuste del coeficiente térmico de expansión de todos los materiales usados al coeficiente de expansión de la fibra óptica.
 Prevención de fallo prematuro por exposición de todos los componentes durante 24 horas a un choque térmico antes de tomar las medidas.
 Chequeo de medidas y garantía de las características ópticas sobre las longitudes de onda especificadas por el cliente.
 Alta resistencia mecánica y capacidad térmica por estricto seguimiento de los puntos predeterminados de ruptura, conseguido usando el proceso de fabricación adaptado a la fibra y fabricación de componentes en linea, es decir, sin acoplamientos, medios intermedios o similar.

En el caso improbable de un defecto FOC adicionalmente garantiza servicio  inmediato y rápido reemplazo de las partes garantizadas  y ofrece rápida entrega.

Más información o presupuesto

José Céspedes, Director Comercial de CENVALSA