Madrid, del 12 al 14 de junio de 2013

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RESULTADOS DE UNA INTERCOMPARACION IBÉRICA EN POTENCIA y LONGITUD DE ONDA EN FIBRAS ÓPTICAS

Pedro Corredera(1), José Manuel del Cerro(2), Roberto López(3), Pedro Notario(4),

José Duarte(5), José Manuel Medina(6) y Paulo Cabral(7)

(1)Instituto de Óptica (CSIC), Madrid (España)

(2)NEXANS IBERIA S. L., Madrid (España) (3)RODHE & SCHWARZ ESPAÑA, S. A. Madrid, (España).

(4)UNITRONICS S.A. San Sebastián de los Reyes (España) (5)PORTUGAL TELECOM INNOVAÇÃO, S.A. Lisboa (Portugal)

(6)Instituto de Soldadura y Calidade. Lisboa (Portugal) (7)Instituto Electrotécnico Portugués. Porto (Portugal)

p.corredera@csic.es RESUMEN: En 2011 y 2012 se ha realizado una intercomparación entre los laboratorios reconocidos por ENAC e IPAC en la medida de la potencia óptica y la longitud de onda en fibras ópticas para telecomunicaciones. En ella participaron los siete laboratorios enumerados en los autores. En potencia óptica la intercomparación se realizó sobre un medidor de potencia de incertidumbre ±1,5% (±0,65 dB) a las longitudes de onda de 850 nm, 1310 nm y 1550 nm. Para la longitud de onda se usaron dos láseres estabilizados a las longitudes de onda a 1310 nm y 1550 nm, y con incertidumbre asociada de ±0,003 nm. En potencia el acuerdo entre los laboratorios fue ±1,4% (±0,05 dB). En longitud de onda los laboratorios que usaban medidores de longitud de onda alcanzaron un acuerdo de ±0,005 nm, mientras que los que usaron analizadores de espectros ópticos alcanzaron un acuerdo ±0,030 nm. 1. INTRODUCCIÓN

El Instituto de Óptica “Daza de Valdés” del CSIC como responsable en España de las magnitudes ópticas que involucran las medidas en fibras ópticas de telecomunicaciones, tiene como responsabilidad diseminar y mantener los patrones y dar trazabilidad a los laboratorios asociados a las entidades Nacionales de Acreditación. En este sentido los años 2011 y 2012 se ha llevado a cabo un ejercicio de intercomparación entre los laboratorios asociados en ENAC (Entidad Nacional de Acreditación Española) y los de IPAC (Entidad Nacional de Acreditación Portuguesa) en dos de las magnitudes más usadas en las medidas de fibra óptica para telecomunicaciones: potencia óptica y longitud de onda.

2. DESCRIPCIÓN Y DESARROLLO DE LA COMPARACIÓN

Los laboratorios implicados en la intercomparación se presentan en la Tabla 1.

Denominación OBSERVACIONES

LAB1 Instituto de Óptica “Daza de Valdés” del CSIC (IO-CSIC) Laboratorio Piloto

LAB2 NEXANS IBERIA S. L., Madrid (España) ENAC (España)

LAB3 RODHE & SCHWARZ ESPAÑA, S. A. Madrid, (España) ENAC (España)

LAB4 UNITRONICS S.A. San Sebastián de los Reyes (España) ENAC (España)

LAB5 PORTUGAL TELECOM INNOVAÇÃO, S.A.(PT). Lisboa (Portugal) IPAC (Portugal)

LAB6 INSTITUTO de SOLDADURA y CALIDADE (ISQ). Lisboa (Portugal) IPAC (Portugal)

LAB7 INSTITUTO ELECTROTECNICO PORTUGUES (IEP) Porto (Portugal) IPAC (Portugal)

Tabla 1.- Laboratorios involucrados en la intercomp aración

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La dificultad fundamental de la intercomparación estribaba en la organización y el traslado de los equipos para su correcta calibración y estudio de los datos. La comparación de los elementos en cada laboratorio debería hacerse en los tiempos acordados y la distancia entre los laboratorios de España y Portugal hacía complicada esta organización.

En este sentido se determinó realizar en dos meses la comparación en los laboratorios de España y después de la recalibración de los elementos intercomparados en el laboratorio piloto (IO-CSIC) se movieron los equipos al resto de laboratorios en Portugal. IO-CSIC que ha actuado como laboratorio piloto seleccionó los elementos de calibración y de su calibración y recalibración a los tiempos pactados.

Para la comparación de la potencia óptica se seleccionó un medidor de potencia de laboratorio: EXFO modelo PM1623W, n/s 438937, que contiene dos detectores de InGaAs independientes. Realizándose la comparación sobre el conjunto de los dos detectores. Éste medidor de potencia se calibró en el IO-CSIC presentando una incertidumbre de ±1,5% (±0,65 dB), para las longitudes de onda elegidas en la comparación (850 nm, 1310 nm y 1550 nm). La Fig. 1 muestra el elemento de intercomparación.

Para proceder a la comparación cada laboratorio usa sus propios medidores de potencia de referencia y los láseres de fibra óptica de longitudes de onda en las ventanas de comunicaciones anteriormente citadas.

Fig. 1.- Medidor de potencia usado en la comparació n

En el caso de la medida de la longitud de onda y al no disponerse de un láser estabilizado en frecuencia para las dos ventanas de la comparación se optó por comparar dos láseres de diodo PHOTONETICS uno centrado en 1310 nm modelo 3645HE13 s/n 102488, y modelo 3645HE15 s/n 101756 centrado en 1550 nm, alimentados con una fuente ILX Lightwave modelo LDX-3412 LD s/n 34122763, que permite la estabilización de su longitud de onda en valores mejores de ±0,001 nm durante tiempos de varias horas. Como la longitud de onda después de apagados y encendidos y sobre todo en los traslados a largas distancias se usa un medidor de longitud de onda BURLEIGTH WA-1000, s/n 018769 que tiene una incertidumbre asociada de ±0,003 nm. Siendo este elemento final de referencia de la comparación.

Los láseres y medidor de longitud de onda fueron calibrados en el IO-CSIC y establecida su incertidumbre en ±0,003 nm. El ancho de línea de los láseres usados es el que se muestra en la Fig. 2

Toda la comparación se realizó en condiciones controladas de temperatura de 23 ± 3 ºC y la humedad relativa inferior al 70 %.

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-2 -1 0 1 2

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

1300 nm 1550 nm

Diferencia de longitud de onda (nm)

Pot

enci

a óp

tica

rela

tiva

(dB

)

Fig. 2.- Emisión espectral relativa de los láseres usados en la comparación de longitud de onda

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados en el caso de la medida de la potencia se representan en la Fig. 3. En la grafica se muestra los resultados promedio obtenidos por cada laboratorio para los dos detectores (C1 y C2) del medidor de potencia comparado, para las tres longitudes de onda de la comparación. Las barras verticales muestran las incertidumbres reconocidas por cada uno de los laboratorios.

Fig. 3.- Resultados de la comparación de la potenci a entre los siete laboratorios, para las tres

longitudes de onda

La Tabla 2 muestra los mismos resultados en valores numéricos, donde K representa la diferencia entre el factor de calibrado del medidor de potencia en relación con el valor del laboratorio de referencia (IO-CSIC)

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LAB1 LAB2 LAB3 LAB4 LAB5 LAB6 LAB7 ∆K

λ ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert. ∆K Incert.

(nm) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB) (dB)

850 0,000 0,065 -0,09 0,13 0,010 0,066 -0,08 0,10 -0,030 0,080 0,034 0,070 -0,026 0,051

1310 0,000 0,065 -0,04 0,13 0,003 0,067 -0,09 0,10 -0,03 0,13 -0,015 0,080 -0,012 0,070 -0,026 0,029

1550 0,000 0,065 -0,03 0,13 0,020 0,065 -0,07 0,10 0,01 0,13 0,049 0,080 0,012 0,070 0,000 0,034

Tabla 2.- Diferencias entre los valores de referenc ia y los valores de calibrado de cada uno de los laboratorios y su incertidumbre

λ (nm) LAB1 LAB2 LAB3 LAB4 LAB5 LAB6 LAB7

850 0,00 0,63 0,11 0,65 0,29 0,36

1310 0,00 0,27 0,03 0,75 0,21 0,15 0,13

1550 0,00 0,19 0,22 0,56 0,10 0,48 0,13

Tabla 3.- Factores de compatibilidad de cada uno de los laboratorios involucrados en la

comparación

Fig. 4 Diferencias respecto del valor promedio del factor de corrección del medidor de longitud de onda a las dos longitudes de onda de la intercompar ación

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λλλλ Factor de calibración incertidumbre Factor de compatibilidad (nm) (nm) (nm)

LAB1 1310.00 0,0000 0,0031 0,26 1550.00 0,0000 0,0031 0,12

LAB2 1310.00 -0,026 1,5 0,01 1550.00 -0,026 1,5 0,02

LAB3 1310.00 -0,025 0,030 0,49 1550.00 0,011 0,030 0,42

LAB4 1310.00 0,000 0,016 0,47 1550.00 0,001 0,016 0,18

LAB5 1310.00 0,003 0,20 0,06 1550.00 0,003 0,20 0,03

LAB6 1310.00 -0,017 0,018 0,36 1550.00 -0,007 0,018 0,22

LAB7 1310.00 0,0000 0,0051 0,75 1550.00 0,0010 0,0051 0,31

PROMEDIO 1310.00 -0,009 0,011 1550.00 -0,002 0,010

Tabla 4.- Resultados de la comparación de longitude s de onda.

4. CONCLUSIONES

La comparación realizada muestra una total compatibilidad entre todos los laboratorios tanto en potencia óptica como en longitud de onda y para todas las longitudes de onda seleccionadas.

En el caso de la potencia las variaciones medias de cada uno de los laboratorios respecto del factor de calibración promedio son para los dos detectores menores de ±0,065 dB (±1,5%) para todas las longitudes de onda.

En el caso de la longitud de onda los laboratorios que usan los medidores de longitud de onda basados en interferómetros tipo Michelson, muestran un acuerdo mejor de ±0,005 nm para las dos ventanas de comunicaciones, mientras que los laboratorios que usan analizadores de espectros ópticos muestran unas diferencias respecto del valor medio inferiores a ±0,030 nm.

5. AGRADECIMIENTOS

Se agradece la financiación del Ministerio de Economía y Competitividad (proyectos TEC2012-37958-C02-01 y TEC2012-37958-C02-02), a la Comunidad de Madrid (proyecto FACTOTEM-2: S2009/ESP-1781) y a EURAMET (JRP IND14 FREQUENCY).