fibra_ptica

8/16/2019 FIBRA_PTICA

1/13

FIBRA ÓPTICA

La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido

que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una

comunicación bi-direccional: TX y X.

!l grosor del filamento es comparable al grosor de un cabello

humano" es decir" apro#imadamente de $"% mm.

En cada filamento de fibra óptica podemos apreciar 3

componentes:

• La fuente de luz: L!& o laser.

• el medio transmisor: fibra óptica.

• el detector de luz: fotodiodo.

'n cable de fibra óptica est( compuesto por: )*cleo"

manto"recubrimiento" tensores y chaqueta.

Las fibras ópticas se pueden utilizar con L+)" as, como para

transmisión de largo alcance" aunque derivar en ella es m(s

complicado que conectarse a una !thernet. La interfaz en cada

computadora pasa la corriente de pulsos de luz hacia el

siguiente enlace y tambin sirve como unión T para que la

computadora pueda enviar y recibir mensaes.

/onvencionalmente" un pulso de luz indica un bit % y la

ausencia de luz indica un bit $. !l detector genera un pulso

elctrico cuando la luz incide en l. 0ste sistema de

transmisión tendr,a fugas de luz y ser,a in*til en la pr(ctica

e#cepto por un principio interesante de la f,sica. /uando un

rayo de luz pasa de un medio a otro" el rayo se refracta 1se

dobla2 entre las fronteras de los medios.

!l grado de refracción depende de las propiedades de los dos

medios 1en particular" de sus ,ndices de refracción2. 3ara

(ngulos de incidencia por encima de cierto valor cr,tico" la luz

se refracta de regreso4 ninguna función escapa hacia el otro

medio" de esta forma el rayo queda atrapado dentro de la fibra

y se puede propagar por muchos 5ilómetros virtualmente sin

prdidas. !n la siguiente animación puede verse la secuencia

de transmisión.


2/13

COMPONENTES FÍSICOS

CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISIÓN:

Las principales caracter,sticas de transmisión de las fibras ópticas son la atenuación" el anchode banda" el di(metro de campo modal y la longitud de onda de corte.

Atenuación

Significa la disminución de potencia de la se6al óptica" en proporción inversa a la longitud defibra. La unidad utilizada para medir la atenuación en una fibra óptica es el decibel 1d72.

A = 10 log P 1 / P 2

&onde:

P 1 potencia de la luz a la entrada de la fibra

P 2 potencia de la luz a la salida de la fibra

La atenuación de la fibra se e#presa en d789m. !ste valor significa la perdida de luz en un9m.

!l desarrollo y la tecnolog,a de fabricación de las fibras para conseguir menores coeficientesde atenuación se observa en el siguiente gr(fico.


3/13


4/13

1T&2. !l T& dibua esta caracter,stica en su pantalla de forma gr(fica" mostrando lasdistancias sobre el ee X y la atenuación sobre el ee @. + travs de esta pantalla se puededeterminar información tal como la atenuación de la fibra" las prdidas en los empalmes" lasprdidas en los conectores y la localización de las anomal,as.

!l ensayo mediante el T& es el *nico mtodo disponible para determinar la localizacióne#acta de las roturas de la fibra óptica en una instalación de cable óptico ya instalado y cuyorecubrimiento e#terno no presenta anomal,as visibles. !s el meor mtodo para localizarprdidas motivadas por empalmes individuales" por conectores" o por cualquier anomal,a enpuntos concretos de la instalación de un sistema. 3ermite determinar si un empalme est(dentro de las especificaciones o si se requiere rehacerla.

/uando est( operando el T& env,a un corto impulso de luz a travs de la fibra y mide eltiempo requerido para que los impulsos refleados retornen de nuevo al T&. /onociendo el,ndice de refracción y el tiempo requerido para que lleguen las refle#iones" el T& calcula ladistancia recorrida del impulso de la luz refleada:

Ancho de Banda

&etermina la capacidad de transmisión de información" considerando pulsos luminosos muyestrechos y separados en el tiempo. La capacidad viene limitada por una distorsión de lase6al que resulta por ensanchamiento de los pulsos luminosos al transmitirse a lo largo de lafibra. Los factores que contribuyen dicho ensanchamiento son:

Dispersión intermodal

Dispersión intramodal

La dispersión es la propiedad f,sica inherente de las fibras ópticas" que define el ancho debanda y la interferencia ,nter simbólica 1>S>2.

Dispersión intermodal ó modal

!s causada por la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que toman

diferentes trayectorias por una fibra. Tiene lugar solo en las fibras multimodo" se puedereducir usando fibras de ,ndice gradual y casi se elimina usando fibras monomodo de ,ndicede escalón. !sta dispersión causa que un pulso de luz se recibe en el receptor ensanchado"como en la siguiente figura.


5/13

Dispersión intramodal

• &el material

• &e la gu,a

• 3roducto cruzado

La dispersión intramodal del material

La dispersión intramodal del material o crom(tica resulta por que a diferentes longitudes de

onda de la luz se propagan a distintas velocidades de grupo a travz de un medio dado1material de la fibra2. /omo en la pr(ctica las fuentes de luz no son perfectamentemonocrom(ticas" se ocasiona por esta causa un ensanchamiento de pulso recibido. !steefecto aparece en las fibras multimodo y monomodo. !sta dispersión crom(tica se puedeeliminar usando una fuente monocrom(tica tal como un diodo de inyección l(ser 1>L&2

Dispersión intramodal de la guía de onda.

!s función del ancho de banda de la se6al de información y la configuración de la gu,ageneralmente es m(s peque6a que la anterior y se la puede despreciar.

Producto cruzado

!s peque6o y se desprecia e#cepto cuando no se desprecia el de la gu,a.

Diámetro de campo modal.- &a idea de la e#tensión de la mancha de luz del modofundamental a la salida de la fibra. Su valor aumenta conforme la longitud de onda de la luzguiada es mayor" es de gran importancia en las caracter,sticas de la fibra monomodo. + partirde l se puede calcular posibles prdidas en empalmes" prdidas por microcurvaturas ydispersión crom(tica de la fibra.

Longitud de onda de corte.- La fibra óptica" llamada monomodo no gu,a un *nico rayopara todas las longitudes de onda. Solo a partir de una longitud de onda óptica se comportacomo monomodo" para longitudes de onda por debao de ese valor la fibra óptica gu,a variosrayos de luz y se comporta como multimodo. La longitud de onda en la que se produce la


6/13

separación entre monomodo y multimodo para una fibra óptica se llama longitud de onda de

corte.

Fibra óptica al detalle

El Núcleo:En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan lasondas ópticas. Diámetro: ! o "#, um para la $bra multimodo % &um parala $bra monomodo.

'a Funda (ptica: )eneralmente de los mismos materiales *ue el núcleopero con aditi+os *ue con$nan las ondas ópticas en el núcleo.

El re+estimiento de protección: por lo general está fabricado en plástico %asegura la protección mecánica de la $bra.

ipos de Fibra (ptica:

Fibra Monomodo: otencialmente, esta es la $bra *ue ofrece la ma%orcapacidad de transporte de información. iene una banda de paso del ordende los !! )/z01m. 'os ma%ores 2u3os se consiguen con esta $bra, perotambi4n es la más comple3a de implantar.

El dibu3o muestra *ue sólo pueden ser transmitidos los ra%os *ue tienen unatra%ectoria *ue sigue el e3e de la $bra, por lo *ue se 5a ganado el nombrede 6monomodo6 7modo de propagación, o camino del 5az luminoso, único8.9on $bras *ue tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud*ue la longitud de onda de las seales ópticas *ue transmiten, es decir, deunos a ; m m.

9i el núcleo está constituido de un material cu%o índice de refracción es mu%diferente al de la cubierta, entonces se 5abla de $bras monomodo de índiceescalonado. 'os ele+ados 2u3os *ue se pueden alcanzar constitu%en laprincipal +enta3a de las $bras monomodo, %a *ue sus pe*ueasdimensiones implican un mane3o delicado % entraan di$cultades decone


7/13


8/13

APLICACIONES

Su uso es mu$ variado: desde comunicaciones digitales, pasando por sensores $ llegando a usos

decorati)os, como árboles de =a)idad, )eladores $ otros elementos similares. >plicaciones de la fibra

monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc.

Comunicaciones con %i!ra ptica

Internet

El ser)icio de cone6ión a ?nternet por fibra óptica, derriba la ma$or limitación del ciberespacio: su

e6asperante lentitud. El propósito del siguiente artículo es describir el mecanismo de acción, las )enta1as

$ sus des)enta1as.

*ara na)egar por la red mundial de redes, ?nternet, no sólo se necesitan un computador, un módem $algunos programas, sino tambi2n una gran dosis de paciencia. El ciberespacio es un mundo lento 4asta el

desespero. @n usuario puede pasar )arios minutos esperando a 'ue se cargue una página o )arias 4oras

tratando de ba1ar un programa de la Aed a su *C.

Esto se debe a 'ue las líneas telefónicas, el medio 'ue utiliza la ma$oría de los ! millones de usuarios

para conectarse a ?nternet, no fueron creadas para transportar )ideos, gráficas, te6tos $ todos los demás

elementos 'ue )ia1an de un lado a otro en la Aed.

*ero las líneas telefónicas no son la (nica )ía 4acia el ciberespacio. Aecientemente un ser)icio permite

conectarse a ?nternet a tra)2s de la fibra óptica. 0a fibra óptica 4ace posible na)egar por ?nternet a una

)elocidad de dos millones de bps, impensable en el sistema con)encional, en el 'ue la ma$oría deusuarios se conecta a #B.!!! ! ;;."!! bps.

&edes

0a fibra óptica se emplea cada )ez más en la comunicación, debido a 'ue las ondas de luz tienen una

frecuencia alta $ la capacidad de una se5al para transportar información aumenta con la frecuencia.

En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. o$ funcionan muc4as

redes de fibra para comunicación a larga distancia, 'ue proporcionan cone6iones transcontinentales $

transoceánicas. @na )enta1a de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia 'ue puede recorrer una

se5al antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad.

En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos !! /m, frente a

apro6imadamente , /m en los sistemas el2ctricos. 0os amplificadores de fibra óptica recientemente

desarrollados pueden aumentar toda)ía más esta distancia.

tra aplicación cada )ez más e6tendida de la fibra óptica son las redes de área local. >l contrario 'ue las

comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con e'uipos

centralizados como ordenadores 8computadoras9 o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de

los e'uipos $ permite fácilmente la incorporación a la red de nue)os usuarios.

El desarrollo de nue)os componentes electroópticos $ de óptica integrada aumentará a(n más la

capacidad de los sistemas de fibra.

http://www.ecured.cu/index.php/Internethttp://www.ecured.cu/index.php/Redeshttp://www.ecured.cu/index.php/Redeshttp://www.ecured.cu/index.php/Internet


9/13

Aed de área local o 0>=, con1unto de ordenadores 'ue pueden compartir datos, aplicaciones $ recursos

8por e1emplo impresoras9.

0as computadoras de una red de área local 80>=, 0ocal >rea =etor/9 están separadas por distancias de

4asta unos pocos /ilómetros, $ suelen usarse en oficinas o campus uni)ersitarios. @na 0>= permite la

transferencia rápida $ eficaz de información en el seno de un grupo de usuarios $ reduce los costes dee6plotación. tros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia 8>=, ide >rea

=etor/9 o las centralitas particulares 8*= son similares a las 0>=, pero conectan entre sí ordenadores separados por distancias ma$ores,

situados en distintos lugares de un país o en diferentes paísesG emplean e'uipo físico especializado $

costoso $ arriendan los ser)icios de comunicaciones. 0as *


10/13

0as fibras ópticas se utilizan como 4idrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. 3e 4a desarrollado

sistemas 4idrofónicos con más de !! sensores usando la fibra óptica. 0os 4idrófonos son usados por la

industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. 0a compa5ía alemana

3enn4eiser desarrolló un micrófono 'ue traba1aba con un láser $ las fibras ópticas.

0os sensores de fibra óptica para la temperatura $ la presión se 4an desarrollado para pozos petrolíferos.Estos sensores pueden traba1ar a ma$ores temperaturas 'ue los sensores de semiconductores. tro uso

de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico 'ue usa el


11/13

3e emplea como componente en la confección del 4ormigón transl(cido, in)ención creada por el

ar'uitecto 4(ngaro Aon 0osonczi, 'ue consiste en una mezcla de 4ormigón $ fibra óptica formando

un nue)o material 'ue ofrece la resistencia del 4ormigón pero adicionalmente, presenta la

particularidad de de1ar traspasar la luz de par en par.

=E'>?@DAD A'?ANBADA

• +iene una enorma capacidad de transmisión de datos gracias laele)ada frecuencia de la portadora 8típicamente, alrededor delos %! +z9.

Des)enta1as

> pesar de las )enta1as antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de des)enta1asfrente a otros medios de transmisión, siendo las más rele)antes las siguientes:

-0a alta fragilidad de las fibras.

-=ecesidad de usar transmisores $ receptores más caros.

-0os empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo 'ue dificultalas reparaciones en caso de ruptura del cable.

-=o puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.

-0a necesidad de efectuar, en muc4os casos, procesos de con)ersión el2ctrica-óptica.

-0a fibra óptica con)encional no puede transmitir potencias ele)adas.

-=o e6isten memorias ópticas.

>sí mismo, el costo de la fibra sólo se 1ustifica cuando su gran capacidad de anc4o de banda $ba1a atenuación son re'ueridos. *ara ba1o anc4o de banda puede ser una solución muc4o máscostosa 'ue el conductor de cobre.

0a fibra óptica no transmite energía el2ctrica, esto limita su aplicación donde el terminal derecepción debe ser energizado desde una línea el2ctrica. 0a energía debe pro)eerse porconductores separados.

0as mol2culas de 4idrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio $ producir cambios en laatenuación. El agua corroe la superficie del )idrio $ resulta ser el mecanismo más importantepara el en)e1ecimiento de la fibra óptica. ?ncipiente normati)a internacional sobre algunosaspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión $ pruebas.


12/13

Ventajas de la fibra óptica

• Baja pérdida (es decir, "atenuación" baja) (típicamente 0.3 dB/km, lo cual

constituye casi un orden de manitud con respecto a la atenuación de un cable

coa!ial), de modo ue permite la transmisión de se#ales a lara distancia sin

repetidores, o, al menos, aumenta enormemente la distancia entre estos.

• $iene una enorma capacidad de transmisión de datos racias la ele%ada

&recuencia de la portadora (típicamente, alrededor de los '0 $*).

• +s insensible a inter&erencias electromanéticas o radiaciones, por lo ue no se

precisa el apantallamiento electromanético. +sto incluye también los pulsos

electromanéticos consecuencia de e!plosiones nucleares (aunue se produce

una alteración de la transmisión debido a las radiaciones de tip al&a y beta).

• o se radia enería &uera de la &ibra. +sto di&iculta las escuc-as no deseadas.

• on dieléctricas, lo cual aseura el aislamiento eléctrico y permite ue se emplee

y manipule sin peliro eléctrico aluno.

• on de bajo peso.

• as se#ales contienen poca potencia.

• o se produce dia&onía "crosstalk" entre &ibras dispuestas de &orma adyacente.

Fibra interoceánica:

n cable submarino es auel cable de cobre o &ibra óptica instalado sobre el lec-o

marino y destinado &undamentalmente a ser%icios detelecomunicación.

o obstante, también e!isten cables submarinos destinados al transporte de enería

eléctrica, aunue en este caso las distancias cubiertas suelen ser relati%amente peue#as.

+n lo relati%o al ser%icio de telecomunicación los primeros cables, destinados al ser%icio

teler1&ico, estaban &ormados por -ilos de cobre recubiertos de un material aislante

denominado utaperc-a, sistema desarrollado, en'24, por el alem1n 5erner %on

iemens.

6on este sistema se loró tender, en '278, el primer cable submarino ue unía el 9eino

nido y :rancia a tra%és del 6anal de la ;anc-a.

+n '277 se aprobó el proyecto para tender el primer cable trasatl1ntico ue uedó &uera

de ser%icio en poco tiempo. +n '2


13/13

aislamiento. ;uc-os de estos problemas eran ocasionados por los accionistas de las

compa#ías marítimas, introduciendo cla%os y per&orando así, la capa aislante del cable,

se tu%ieron ue emplear muc-os -ombres y un trabajo minucioso y a conciencia para

poder repararlos. +l proreso de éste, era perjudicial económicamente para las

compa#ías na%ieras.

+l descubrimiento de aislantes pl1sticos posibilitó la construcción de cables submarinos

para tele&onía, dotados de repetidoresampli&icadores sumeridos, con suministro de

enería a tra%és de los propios conductores por los ue se transmitía la con%ersación.

?osteriormente, en la década de los

fibra_ptica

Documents