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A B R I L

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Fibra Óptica Por: SONIA PARADA-CAMILA RODRIGUEZ

Definición Medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Historia La Historia de la comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades importantes de pedidos de este material. Antes, en 1959, como o derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura. Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser. Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. En 1980, las mejores fibras eran tan transparentes que una señal podía atravesar 240 kilómetros de fibra antes de debilitarse hasta ser indetectable. Pero las fibras ópticas con este grado de transparencia no se podían fabricar usando métodos tradicionales. El gran avance se produjo cuando se dieron cuenta de que el cristal de sílice puro, sin ninguna impureza de metal que absorbiese luz, solamente se podía fabricar directamente a partir de componentes de vapor, evitando de esta forma la contaminación que inevitablemente resultaba del uso convencional de los crisoles de fundición. El progreso se centraba ahora en seleccionar el equilibrio correcto de componentes del vapor y optimizar sus reacciones. La tecnología en desarrollo se basaba principalmente en el conocimiento de la termodinámica química, una ciencia perfeccionada por tres generaciones de químicos desde su adopción original por parte de Willard Gibbs, en el siglo XIX.


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Proceso de Fabricación

Una vez obtenida mediante procesos químicos la materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación. Proceso continuo en el tiempo que básicamente se puede describir a través de tres etapas; la fabricación de la preforma, el estirado de esta y por último las pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados.

M.C.V.D Modified Chemical Vapor

Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo.

V.A.D Vapor Axial Deposition La materia prima que utiliza es la misma que el metodo M.C.V.D, su diferencia con este radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento.

O.V.D Outside Vapor Deposition A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma.

P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención Deposition

de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.

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Aplicaciones Todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad tiene cabida este campo . Medicina: Diversos aparatos como laringoscopios, Sensores acústicos • Sensores eléctricos y magnéticos rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta • Sensores de rotación tecnología, la cual nos permite con gran precisión la • Sensores de aceleración exploración de cavidades internas del cuerpo • Sensores de presión humano. Los fibroscopios realizados con ayuda de • Sensores de temperatura. las técnicas opticoelectrónicas cuentan con un Aplicaciones Militares: Los beneficios de esta extremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, tecnología para los militares radican pinzas para toma de muestras, electrodos de fundamentalmente en la seguridad de este medio de cauterización, tubos para la introducción de transmisión frente a las comunicaciones por radio y anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se cables convencionales. De este modo se reduce encarga de transportar la luz al interior del notablemente la necesidad de la codificación de organismo y la otra lleva la imagen a un monitor. mensajes en virtud de la seguridad antidetección Arqueología: En este campo, la fibra óptica se usa inherente a las fibras. El comportamiento de los habitualmente con el fin de poseer un acceso visual conductores ópticos frente a las radiaciones a zonas que son inaccesibles mediante otros nucleares es de alta seguridad, porque éstas no se sistemas. Como en medicina también se usa un transmiten hasta los equipos terminales. Además, en endoscopio. el caso de las actuales fibras monomodo ha Sensores: Los sistemas eléctricos convencionales son mejorado notablemente su factor de a menudo inadecuados en entornos de altas ennegrecimiento ante una radiación nuclear frente tensiones y zonas con campos interferentes, locales al comportamiento de las fibras multimodo de industrias con emanaciones, La fibra óptica no anteriores; la capacidad de transmisión, por otra nos plantea este problema. Gracias a la exactitud parte, se recupera en pocos minutos tras una que nos proporciona este medio, los sensores son un explosión. punto bastante importante en el que se aplica la tecnología de la fibra óptica. Hay sensores de muchos tipos que incluyen esta tecnología, tales como:

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SPRING 2016 Las computadoras de una red de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN (redes locales de información) permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación.

Iluminación: Es obvio que, ante todo, lo que la fibra óptica transporta es luz. Al margen de la información que esta pueda enviar, esta aplicación es bastante importante, ya que, debido a sus particulares características nombradas anteriormente, nos permite con suma facilidad iluminar zonas especiales sometidas a toxicidades, riesgos de incendio, etc. tales como industrias petrolíferas, explotaciones mineras, industrias de altos componentes inflamables y muchas otras. Telecomunicaciones: Un sistema de comunicaciones ópticas es una forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz. La información viaja en forma de luz a lo largo de dicho sistema. Hoy en día, se sabe que la forma más eficiente de que la luz viaje desde un punto hasta otro es mediante la fibra óptica. Internet: El servicio de conexión a Internet por fibra óptica, derriba la mayor limitación de este medio: La lentitud del trato de la información. La conexión de Internet mediante fibra es mucho más rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional: caerse de la red continuamente. La fibra también nos resuelve en gran medida los problemas de masificación de interlocutores, aunque esto todavía no está totalmente resuelto. Nos permite trabajar con gran rapidez en entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.

Telefonía: En este campo es en el que más se está extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas ciudades se está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet. La fibra nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de posibilidad de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre) .El sonido es mucho mas nítido, y no hace falta, como en el resto de las telecomunicaciones por fibra el empleo de amplificadores de señal cada pocos kilómetros. Transportes: Las especiales características de la fibra óptica han suscitado su interés en aplicaciones a otros sectores de actividad con exigencias especiales en materia de comunicaciones; un ejemplo típico es el sector de los transportes ferroviarios y metropolitanos. Las instalaciones de telecomunicación de interés en estos sectores pueden subdividirse en: • Redes de telecomunicación (telefonía y transmisión de datos). • Sistemas punto a punto - transmisión de video. • Instalaciones de control y adquisición de datos. • Instalaciones de mando y señalización.

Otras Aplicaciones La fibra óptica permite acceder a una infinidad de servicios referente a las telecomunicaciones tales como:

Redes: La fibra óptica ha ganado gran importancias en el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

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Televisión Banco en Casa Telecompra Telemedida. Web TV Radio Digital


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Caracteristicas La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. El núcleo y el revestimiento están formados por vidrio de sílice, mientras que el recubrimiento es un plástico o una cubierta acrílica.

Aunque el núcleo y el revestimiento estén formados por el mismo material, difieren en su composición debido a pequeñas cantidades de materiales como boro o germanio que son añadidos durante el proceso de fabricación. Esto altera el índice de refracción de ambas capas. Índice de refracción: Para el núcleo es de aproximadamente 1,5. Para el revestimiento es de aproximadamente 1,48. Diámetros mas usados de la fibra.

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Funcionamiento Cuando un rayo de luz se propaga por un medio sin obstáculos, viaja en línea recta. Sin embargo, cuando pasa de un medio a otro, cambia de dirección por el fenómeno de la refracción. El ángulo con el que el rayo choca con la frontera se llama ángulo de incidencia, y el ángulo con el que se refracta se denomina ángulo de refracción. Estos dos ángulos están relacionados según la Ley de Snell:

Máximo ángulo de acoplamiento El índice de refracción del aire es aproximadamente 1 (1,003). En una fibra óptica, la refracción tiene lugar en uno de sus extremos, cuando el rayo pasa del aire al medio que forma el núcleo de la fibra. Los ángulos de incidencia y refracción, se miden respecto al eje perpendicular a la superficie de separación aire-fibra. La transmisión de luz en una fibra óptica va a depender de: El máximo ángulo de acoplamiento. La reflexión total interna.

AN = Apertura numérica de la fibra. n1 = Índice de refracción del núcleo. n2 = Índice de refracción del recubrimiento.

Reflexión Total Interna A medida que aumenta el ángulo de incidencia del rayo de luz, se alcanza un punto en el que el rayo no se refracta más y es completamente reflejado de vuelta al primer medio, es lo que se denomina reflexión total interna, y el ángulo para el que ocurre esto se denomina ángulo crítico y se define como: Donde: n1 = Índice de refracción del material 1. n2 = Índice de refracción del material 2.

Transmisión de la luz en una fibra óptica Si la fibra es recta, la luz avanza en zig-zag mediante reflexiones núcleo-revestimiento. Si la fibra se dobla, el ángulo de incidencia decrece en el doblez y parte de la luz se pierde. El radio de curvatura marcado por el fabricante sirve para asegurar la mínima pérdida de señal en el doblez. Hay que respetarlo siempre, para tener las mínimas pérdidas de luz y prevenir el deterioro de la fibra. 6


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Ventajas y Desventajas A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes: La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más caros. • Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable. • No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. • La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica. • La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.[2] • No existen memorias ópticas.

Ventajas 1.- Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz). 2.- Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio. 3.- Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. 4.- Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. 5.- Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo... 6.- Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. 7.- No produce interferencias. 8.- Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. 9.- Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. 10.- Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación). 11.- Resistencia al calor, frío, corrosión. 12.- Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

Así mismo, el costo de la fibra sólo se justifica cuando su gran capacidad de ancho de banda y baja atenuación son requeridos. Para bajo ancho de banda puede ser una solución mucho más costosa que el conductor de cobre. La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados. Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica. Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Desventajas

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Tipos

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.

Fibra Multimodo El número máximo de modos de luz que pueden existir en el núcleo de una fibra se calcula con la expresión:

Siendo: D = Diámetro del núcleo. n1 = Índice de refracción del núcleo. n2 = Índice de refracción del revestimiento. λ = Longitud de onda de la luz. Se usa en aplicaciones de comunicación a corta distancia (no Fibra de índice de escalón: llega a 10 km). Es una fibra óptica con índices de refracción distintos para La electrónica del equipo terminal es barata y sencilla de núcleo y revestimiento, pero uniformes. En el núcleo de la diseñar. fibra los rayos de luz siguen caminos muy diferentes Se utiliza un LED como fuente de luz. recorriendo distintas distancias, por tanto, aunque viajen Es fácil de interconectar debido a su gran núcleo. todos a la misma velocidad llegan al destino en tiempos Tiene una buena tolerancia a componentes de baja diferentes. precisión. Su principal ventaja es su coste, son bastante económicas. Existen dos tipos de fibra multimodo, que difieren en los Sus inconvenientes son: perfiles de su núcleo y revestimiento: − La dispersión modal restringe la velocidad de transmisión. • Fibra de índice escalón. • Fibra de índice gradual. − Su aplicación se limita a cortas distancias. − Flujos poco elevados.


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Fibra de índice gradual: En este tipo de fibra multimodo, el índice de refracción del núcleo decrece desde el centro hasta el exterior, mientras que el del revestimiento es uniforme. Se curvan los rayos de luz debido a que el índice de refracción del núcleo no es uniforme. La luz viaja más rápido en un medio de índice de refracción bajo, por tanto, aunque los rayos de la región externa recorren mayor distancia, lo hacen a mayor velocidad por lo que llegan al destino al mismo tiempo que los rayos de la región interior. Sus ventajas son: − Se reduce la dispersión modal. − Tienen mayor ancho de banda de transmisión que las de índice escalón. Su principal inconveniente es su coste, son más caras, permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras.

Clasificación Según la norma ISO 11801, las fibras multimodo 62,5/125 y 50/125 se clasifican, en función del ancho de banda que proporcionan en distintas ventanas de trabajo, en las siguientes categorías:

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Fibra Monomodo Es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Hay un sólo camino para los rayos de luz en el centro de la fibra. Esto se consigue reduciendo el diámetro del núcleo hasta que sólo se puede propagar por un camino. El diámetro del núcleo de la fibra monomodo está comprendido entre 8 y 10 um. El perfil del índice de refracción de una fibra monomodo es similar al de una fibra multimodo de índice escalón. • • • • •

Es difícil acoplar la luz debido a su núcleo de pequeño tamaño. Como fuente de luz se utiliza un láser en estado sólido. Se deben utilizar componentes de buena precisión para los empalmes y conexiones. No hay dispersión modal por lo que se consiguen velocidades de transmisión de datos mucho mayores sobre distancias más largas (2Gbps).

TIPOS SEGÚN SU DISEÑO De acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra óptica

Cable de estructura holgada Consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo, y rodeado de una cubierta protectora. El rasgo distintivo de este tipo de cable son los tubos de fibra. Cada tubo, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o, más comúnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable. El centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante lasLa cubierta o protección exterior del cable se puede operaciones de tendido, así corno en las posiciones dehacer , entre otros materiales, de polietileno, de instalación permanente. Debería amarrarse siempre conarmadura o coraza de acero, goma o hilo de seguridad a la polea de tendido durante las ope¬raciones dearamida, y para aplicaciones tanto exteriores como tendido del cable, y a los anclajes apropiados que hay eninteriores. Con objeto de localizar los fallos con e l OTDR de una manera más fácil y precisa, la cubierta cajas de empal¬mes o paneles de conexión. está secuencialmente numerada cada metro (o cada pie) por el fabricante. 10


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Tubo holgado de cable de fibra óptica Los cables de estructura holgada se usan en la mayoría de las instalaciones exte¬riores, incluyendo aplicaciones aéreas, en tubos o conductos y en instalaciones direc¬tamente enterradas. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan.

Cable de estructura ajustada Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, y todo ello cubierto dc una protección exterior. La protección secundaria de la fibra consiste en una cubierta plástica de 900 μm de diámetro que rodea a! recubrimiento de 250 μm de la fibra óptica. La protección secundaria proporciona a cada fibra individual una protección adi¬cional frente al entorno así como un soporte físico. Esto permite a la fibra ser conec¬tada directamente (conector instalado directamente en el cable de la fibra), sin la protección que ofrece una bandeja de empalmes. Para algunas instalaciones esto puede reducir el coste de la instalación y disminuir el número de empalmes en un tendido de fibra. Debido al diseño ajustado del cable, es más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede ver incrementadas Por una parte, un cable de estructura ajustada es más flexible y tiene un radio de curvatura más pequeño que el las pérdidas por microcurvaturas. que tienen los cables de estructura holgada. En primer . lugar. es un cable que se ha diseñado para instalaciones en el interior de los edificios. También se puede instalar en tendidos verticales más elevados que los cables de estruc¬tura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra

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Tipos de conectores Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes: Tipos de conectores de la fibra óptica. ▪ FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. ▪ FDDI, se usa para redes de fibra óptica. ▪ LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. ▪ SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ▪ ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Componentes de la fibraóptica Dentro de los componentes que se usan en la fibra óptica caben destacar los siguientes: los conectores, el tipo de emisor del haz de luz, los conversores de luz, etc. Transmisor de energía óptica. Lleva un modulador para transformar la señal electrónica entrante a la frecuencia aceptada por la fuente luminosa, la cual convierte la señal electrónica (electrones) en una señal óptica (fotones) que se emite a través de la fibraóptica. Detector de energía óptica. Normalmente es un fotodiodo que convierte la señal óptica recibida en electrones (es necesario también un amplificador para generar la señal) Su componente es el silicio y se conecta a la fuente luminosa y al detector de energía óptica. Dichas conexiones requieren una tecnología compleja.

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Emisores del haz de luz Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa, emitiendo el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos:

LEDs.

Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de vida es muy grande, además de ser económicos. LASERs ▪ Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, peropor el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.

Conversoresluz-corrienteeléctrica Este tipo de dispositivos convierten las señales luminosas que proceden de la fibra óptica en señales eléctricas. Se limitan a obtener una corriente a partir de la luz modulada incidente, esta corriente es proporcional a la potencia recibida, y por tanto, a la forma de onda de la señal moduladora. Se fundamenta en el fenómeno opuesto a la recombinación, es decir, en la generación de pares electrónhueco a partir de los fotones. El tipo más sencillo de detector corresponde a una unión semiconductora PN. Las condiciones que debe cumplir un foto detector para su utilización en el campo de las comunicaciones, son las siguientes: ▪ La corriente inversa (en ausencia de luz) debe ser muy pequeña, para así poder detectar señales ópticas muy PIN: débiles (alta sensibilidad). ▪ Detectores Su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector. ▪material Rapidez de respuesta (gran ancho de banda). Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas. ▪ Detectores APD: Los fotodiodos de avalancha son foto detectores que muestran, aplicando un alto voltaje en inversa, un efecto interno de ganancia de corriente (aproximadamente 100), debido a la ionización de impacto (efecto avalancha). El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.

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Estos detectores se pueden clasificar en tres tipos: ▪ De silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el 90% trabajando en primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V). ▪ de germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas entre 1000 y 1300 nm y con un rendimiento del 70%. De compuestos de los grupos III y V.

Pérdida en los cables de Fibra Óptica

las fibras tipo unimodal, ocurre cuando los rayos de luz A la pérdida de potencia a través del medio se conoce emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no como Atenuación, es expresada en decibelios, con un llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se valor positivo en dB, es causada por distintos motivos, puede solucionar cambiando el emisor fuente. como la disminución en el ancho de banda del sistema, Pérdidas por radiación .Estas pérdidas se presentan velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa la instalación y variación en la trayectoria, cuando se originada por las impurezas. Las principales causas de presenta discontinuidad en el medio. pérdida en el medio son: Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en propagación de los rayos de luz. la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 dB/Km. Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura deben a problemas de alineamiento. de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractanhaciendoque la luzvaya en diferentes direcciones. Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en

Estándar y protocolo de canal de fibra

Estándar

Protocolo

Es la interfaz entre el protocoloSCSI y el canal de fibra. El estándar Fibre Channel FCS por sus siglas Las principales características son las siguientes: en inglés, define un mecanismo de transferencia de datos de alta velocidad, que ▪ Lleva a cabo de 266 megabits/seg. a 4 gigabits/seg. puede ser usado para conectar estaciones de▪ Soporta tanto medios ópticos como eléctricos. trabajo, mainframes, supercomputadoras,▪ Soporte para múltiples niveles de costo y performance. dispositivos de almacenamiento, por ejemplo. ▪ Habilidad para transmitir múltiples juegos de comandos, incluidos IP, SCSI, IPI, HIPPI-FP, audio y FCS está dirigido a la necesidad de transferir a video. muy alta velocidad un gran volumen de El canal de fibra consiste en las siguientes capas: información y puede reducir a los sistemas de manufactura, de la carga de soportar una ▪ FC-0 – La interface hacia la capafísica gran variedad de canales y redes, asimismo▪ FC-1- La codificación y decodificación de los datos capa de enlace. provee de un solo estándar para las redes, ▪ FC-2- La transferencia de tramas, secuencias e intercambio, comprende el protocolo de unidad almacenamiento y la transferencia de datos. de información (PDU´s). ▪ FC-3- Servicios comunes requeridos para las características avanzadas como el desarmado de tramas y multicast. ▪ FC-4- Interface de aplicación que puede ejecutarse sobre el canal de fibra como el protocolo de 14 canal de fibra para SCSI (FCP)


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Cables de fibraóptica Un cable de fibra óptica está compuesto por un grupo de fibras ópticas por el cual se transmiten señales luminosas. Las fibras ópticas comparten su espacio con hiladuras de aramida que le confieren la necesaria resistencia a la tracción. Los cables de fibra óptica proporcionan una alternativa sobre los coaxiales en la industria de la electrónica y las telecomunicaciones. Así, un cable con 8 fibras ópticas tiene un tamaño bastante más pequeño que los utilizados habitualmente, puede soportar las mismas comunicaciones que 60 cables de 1623 pares de cobre o 4 cables coaxiales de 8 tubos, todo ello con una distancia entre repetidores mucho mayor.

Por otro lado, el peso del cable de fibra óptica es muchísimo menor que el de los coaxiales, ya que una bobina del cable de 8 fibras antes citado puede pesar del orden de 30 kg/km, lo que permite efectuar tendidos de 2 a 4 km de una sola vez, mientras que en el caso de los cables de cobre no son prácticas distancias superiores a 250 - 300 m.

La “fibra óptica” no se suele emplear tal y como se obtiene tras su proceso de creación (tan sólo con el revestimiento primario), sino que hay que dotarla de demás elementos de refuerzo que permitan su instalación sin poner en riesgo al vidrio que la conforma. Es un proceso difícil de llevar a cabo, ya que el vidrio es quebradizo y poco dúctil. Además, la sección de la fibra es muy pequeña, por lo que la resistencia que ofrece a romperse es prácticamente nula. Es por tanto necesario protegerla mediante la estructura quede nominamos cable.

Las funciones del cable Las funciones del cable de fibra óptica son varias .Actúa como elemento de protección de la(s) fibra(s) óptica(s) que hay en su interior frente a daños y fracturas que puedan producirse tanto en el momento de su instalación como a lo largo de la vida útil de ésta. Además, proporciona suficiente consistencia mecánica para que pueda manejarse en las mismas condiciones de tracción, compresión, torsión y medio ambientales que los cables de conductores. Para ello incorporan elementos de refuerzo y aislamiento frente al exterior.

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Las funciones del cable Referente a la instalación y explotación del cable, nos encontramos frente a la cuestión esencial de qué tensión es la máxima que debe admitirse durante el tendido para que el cable no se rompa y se garantice una vida media de unos 20 años. Técnicas de empalme: Los tipos de empalmes pueden ser:

“Revestimiento holgado con relleno”: El revestimiento holgado anterior se puede rellenar de un compuesto resistente a la humedad, con el objetivo de impedir el paso del agua a la fibra. Además ha de ser suave, dermatológicamente inocuo, fácil de extraer, autorregenerativo y estable para un rango de temperaturas que oscila entre los ¬ 55 y los 85 °C Es frecuente el empleo de derivados del petróleo y compuestos de silicona para este cometido.

Empalme mecánico con el cual se pueden provoca rpérdidas del orden de 0.5 dB. Empalme con pegamentos con el cual se pueden provocar pérdidas del orden de 0.2 dB. Empalme porfusión de arcoeléctrico con el cual se logran pérdidas del orden de 0.02 dB. “Revestimiento holgado hueco”: Proporciona una cavidad sobre dimensionada. Se emplea un tubo hueco extruido (construido pasando un metal candente por el plástico) de material duro, pero flexible, Elementos con unydiámetro diseñovariable del cable de 1 de a 2 mm. fibraóptica El tubo aísla a la fibra de vibraciones y variaciones mecánicas y de temperatura externas.

Elementosestructurales

La estructura de un cable de fibra óptica dependerá en gran medida de la función que deba desempeñar esa fibra. A pesar de esto, todos los cables tienen unos elementos comunes que deben ser considerados y que comprenden: el revestimiento secundario de la fibra o fibras que contiene; los elementos estructurales y de refuerzo; la funda exterior del cable, y las protecciones contra el agua. Existen tres tipos de “revestimiento secundario”:

Los elementos estructurales del cable tienen como misión proporcionar el núcleo alrededor del cual se sustentan las fibras, ya sean trenzadas alrededor de él o dispersándose de forma paralela a él en ranuras practicadas sobre el elemento a tal efecto.

Elementos de refuerzo Tienen por misión soportar la tracción a la que éste se ve sometido para que ninguna de sus fibras sufra una elongación superior a la permitida. También debe evitar posibles torsiones. Han de ser materiales flexibles y, ya que se emplearán kilómetros de ellos han de tener un coste asequible. Se suelen utilizar materiales como el acero, Kevlar y la fibra de vidrio.

“Revestimiento ceñido”: Consiste en un material

(generalmente plástico duro como el nylon o el poliéster) que forma una corona anular maciza situada en contacto directo con el revestimiento primario. Esto genera un diámetroexterno final queoscila entre 0’5 y 1 mm. Esto proporciona a la fibra una protección contra microcurvaturas, con la salvedad del momento de su montaje, que hay que vigilar que no las produzca ella misma.

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Tipos de dispersión

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La dispersiónes la propiedad física inherente de las fibras ópticas, que define el ancho de banda y la interferencia íntersimbólica (ISI). ▪ Dispersión intermodal: también conocida como dispersión modal, es causada por la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que toman diferentes trayectorias por una fibra. Este tipo de dispersión solo afecta a las fibras multimodo. ▪ Dispersión intramodal del material: esto es el resultado de las diferentes longitudes de onda de la luz que se propagan a distintas velocidades a través de un medio dado. Dispersión intramodal de la guía de onda: Es función del ancho de banda de la señal de información y la configuración de la guía generalmente es más pequeña que la dispersión anterior y por lo cual se puede despreciar.

según la variación del índice de refraccióndentro del núcleo, y según la cantidad de MODOS (haces de luz) : Multimodo de índice escalonado [Multimode step index] MM Multimodo de índice gradual [Multimode graded index] MM Monomodo (índiceescalonado) [Single Mode step index] SM Nota: La cantidad de modos no esinfinita y se puedecalcular en base al radio del núcleo, la longitud de onda de la luzque se propagapor la fibra y la diferencia de índices de refracción entre núcleo y revestimiento. Menorancho de banda AB = 20 a 200 MHz/Km Ancho de bandamedio AB = 500 a 1500 MHz /Km Diámetros de núcleo/revestimiento(en µm): 50 / 125 62.5 / 125 100 / 140 Mayor ancho de banda AB > 10 GHz/Km Diámetros de núcleo/revestimiento(en m): 8 a 10 / 125

Como se puede observar en la gráfica del centro de la figura anterior, en el núcleo de una fibra multimodo de índice gradual el índice de refracción es máximo en el centro y va disminuyendo radialmente hacia afuera hasta llegar a igualarse al índice del revestimiento justo donde éste comienza. Por esto es que los modos (haces) se van curvando como lo muestra el dibujo. Dado que la velocidad de propagación de un haz de luz depende del índice de refracción, sucederá entonces que los modos al alejarse del centro de la fibra por un lado viajarán más rápido y por otro, al curvarse, recorrerán menor distancia, resultando todo esto en un mejoramiento del ancho de banda respecto a la de índice escalonado. Existe además un tipo de fibra de nominada DISPERSION SHIFTED (DS) (dispersión desplazada).Recientemente ha surgido la fibra del tipoNZD (Non Zero Dispersion) la cualposeeunnúcleomásreducido (6) y requiere un cuidado especial al empalmarla.Otros tipos:CS (Cut-off shifted), NZ-DS (Non-Zero Dispersion shifted) y ED (Er doped).


FIBRA ÓPTICA