Efectos de la dispersión por modo de polarización (PMD) en la propagación de pulsos a través de fibras ópticas

Effects of polarization mode dispersion (PMD) on propagation of optical pulses in optical fibers

En este trabajo se revisan los conceptos fundamentales de la dispersión por modo de polarización (PMD: Polarization Mode Dispersion) que ocurre en fibras ópticas. PMD produce ensanchamientos aleatorios de los pulsos ópticos transmitidos a través de una fibra óptica y su efecto es considerable para velocidades de transmisión digital iguales o superiores a 10 Gbps. Se revisa la teoría de PMD y se plantea la relevancia de caracterizar el fenómeno en transmisión por fibra óptica,concluyéndose con un método de simulación de la propagación de pulsos afectados por PMD. Este trabajo constituye un punto de partida para posteriores análisis de los efectos de PMD en sistemas de transmisión, para su compensación y medición.

INTRODUCCIÓN

PMD es una limitante en los sistemas de transmisión por fibra óptica de alta velocidad (s10 Gbps) y de larga distancia. PMD produce ensanchamientos de los pulsos ópticos transmitidos por una fibra óptica, lo que provoca interferencia entre símbolos y, por lo tanto, un aumento de la tasa de bit erróneo (BER) [1, 2].

PMD ocurre cuando las dos componentes ortogonales de polarización, llamados modos de polarización, del modo fundamental de propagación (HE₁₁) viajan a distinta velocidad de grupo, llegando en distintos tiempos al final de la fibra óptica, ensanchando y distorsionando los pulsos. Esta diferencia de retardo entre los modos de polarización se denomina retardo diferencial de grupo (DGD: Differencial Group Delay). Este parámetro se utiliza para determinar la PMD.

Esta variación de la velocidad de grupo se produce por las características birrefringentes del medio de transmisión: la fibra óptica. La birrefringencia es el cambio en el índice de refracción “n” de los ejes transversales de la fibra óptica, llamados ejes de birrefringencia. En otras palabras, cada modo de polarización de la luz se propagará en un medio con un valor distinto de índice de refracción, lo que implica que la señal original se comporta como dos ondas independientes que viajan a velocidades diferentes a lo largo de la fibra óptica.

La birrefringencia tiene un carácter aleatorio en función de la distancia y del tiempo, lo que implica que el DGD varía de la misma forma. Este carácter aleatorio hace imprescindible un esquema de compensación de PMD de tipo dinámico. Además, las técnicas y planes de medición tienen que realizarse tomando en cuenta las características variantes de este fenómeno.

En Chile ya se han hecho mediciones de este parámetro en redes troncales de fibra óptica de larga distancia [4], encontrándose valores aceptables si se continuase transmitiendo a la actual tasa de 2,5 Gbps.