Investigadores de la Universidad de Electro-Comunicaciones de Tokio, informan de la capacidad de suministrar 60 vatios en un sistema de fibra óptica de 300 metros, lo que demuestra el potencial de los sistemas de alimentación ópticos que utilizan fibras de doble revestido para las futuras comunicaciones móviles de pequeñas celdas. Los resultados se han publicado en la revista Optics Letters.

El aumento del uso de datos está demandando mayores exigencias a las unidades de antena de radio que transmiten datos a los dispositivos móviles. El suministro de energía a estas unidades de antena por los mismos sistemas de fibra óptica que transmiten señales de datos, podría mejorar y simplificar estas infraestructuras si la potencia suministrada de esta manera se pudiera aumentar. Ahora Motoharu Matsuura, Hidehito Furugori y Jun Sato en la Universidad de Electro-Comunicaciones de Tokio han demostrado la capacidad de suministrar 60 W en un sistema de fibra prueba de 300 m, superior a la potencia suministrada en trabajos anteriores y haciendo hincapié en el potencial del enfoque.
 
La alimentación a través de fibra está limitada por la eficiencia de transmisión de potencia, que está impedida por la gran fracción de potencia introducida en el enlace óptico que se pierde en forma de calor durante la transmisión. Como resultado, se necesitan restricciones sobre los niveles de alimentación de potencia para evitar que el calor residual dañe los componentes ópticos en el enlace.
 
Matsuura y sus colegas habían demostrado que podían agrupar dos fibras multimodo para transmitir potencia con una fibra de doble revestimiento para la transmisión de los datos. Este conjunto se redujo gradualmente y fusionó a una salida de fibra con doble revestimiento. Sin embargo, la energía se perdió en el divisor del conjunto de haz de fibras debido a la zona de sección transversal inferior ocupada por la fibra en el haz del clúster. Como resultado, la eficiencia global de transmisión de potencia fue de sólo un 20%, limitando la potencia que podría ser suministrada en el enlace a sólo 40 W.
 
Al aumentar el número de fibras de transporte de energía multimodo a seis, optimizó el área de sección transversal de la fibra en el haz del clúster sin introducir otras limitaciones, maximizando así la eficiencia de transmisión de potencia. En su informe, los investigadores concluyen: "Estos resultados demuestran que los sistemas de alimentación ópticos utilizando fibras de doble revestimiento tienen un alto potencial para uso práctico en las futuras comunicaciones móviles de pequeñas celdas."

Redes de datos móviles
Las unidades de antena de radio inalámbrica transmiten datos desde una estación central a los dispositivos móviles en las frecuencias de radio. La estación central transmite los datos a las unidades de antena utilizando radio a través de las fibras.
 
El poder de la unidad de antena de radio se suministra normalmente por la red, pero la potencia propuesta sobre fibra podría simplificar la fuente de alimentación. Además la potencia sobre fibra dejaría a las unidades de antena invulnerables a las interrupciones de la fuente de alimentación de red, por ejemplor por los daños de un relámpago. Mientras que las opciones de la potencia sobre fibra han atraído la atención de los investigadores, hasta el momento la potencia disponible a través de fibra ha sido limitada.
 
Detalles del sistema de prueba
 Los investigadores probaron su cluster de fibra de datos y de fibras de alimentación en un sistema bidireccional que consiste en una estación central y una unidad de antena de radio unidos por una fibra de doble revestimiento.
 
Un diodo láser con modulación eléctrica directa desde un generador de señales produjo señales de prueba a 1550 nm a las especificaciones estándar de la IEEE (IEEE) para la red de acceso local inalámbrica (WLAN) utilizada en wi-fi (especificaciones IEEE 802.11 g). Los diodos láser comerciales también alimentan la potencia óptica.
 
Un amplificador de fibra dopado con erbio impulsó la señal y aumentó el nivel de potencia de la señal de datos para la transmisión. El sistema también incluyó elementos para reducir el ruido, incluyendo filtros de paso de banda y decapantes de modos de revestimiento.
 
Las fibras multimodo y la fibra de doble revestimiento en la entrada del haz de fibra del clúster se estrechan y se fusionan a una salida de transmisión de fibra de doble revestimiento de 300m. El doble revestimiento evita la diafonía. El exceso de gasto prohibe el uso de una salida de fibra de doble revestimiento más tiempo en el sistema de prueba. Las fibras de doble revestimiento generalmente se producen comercialmente para su uso como medios de ganancia, para lo que no tienen que ser mucho más largas de 100 metros.
 
Los investigadores identificaron el área de sección transversal combinado de las dos fibras multimodo como el factor limitante para la eficiencia de transmisión de potencia. Las dos fibras multimodo dejaron espacio vacío en el conjunto del haz que estaba desocupado por la fibra, de modo que la sección transversal de la fibra total fue menor que el de la fibra de doble revestimiento unida, lo que resultó en ineficacia de la transferencia de potencia.
 
El uso de un mayor número de fibras multimodo más estrechas aumenta su factor de llenado dentro del haz y por lo tanto su área de sección transversal combinada. Sin embargo, esto también significa que cada fibra es más estrecha, y esto reduce la capacidad de la gestión de potencia de cada fibra. Los investigadores determinaron que un paquete de seis fibras multimodo de gestión de potencia dio el compromiso óptimo entre los dos factores limitantes.
 
Referencia
Motoharu Matsuura *, Hidehito Furugori y Jun Sato, 60 W power-over-fiber feed using double-clad fibers for radio-over-fiber systems with optically powered remote antenna units, Optics Letters 40 5598 (2015).  Escuela Superior de Informática e Ingeniería de la Universidad de Electro-Comunicaciones, 1-5-1 Chofugaoka, Chofu, Tokio 182-8.585, Japón

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