Fibra Optica

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Fibra Optica Medios de transmisión guiados
Marco Trujillo Silva marcotrujillo_at_hotmail.com
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En 1870 un inventor inglés llamado John Tyndall,
demostró que la luz podía viajar a través de un
chorro curvo de agua. El principio de la
transmisión óptica de información había nacido.
Historia
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Fundamentos

• La luz que se utiliza en las redes de fibra
  óptica es un tipo de energía electromagnética.
• En el vacío del espacio, la luz viaja de forma
  continua en línea recta a 300.000 kilómetros por
  segundo. Sin embargo, la luz viaja a velocidades
  diferentes y más lentas a través de otros
  materiales como el aire, el agua y el vidrio.
• La medida de la densidad óptica de un material es
  el índice de refracción de ese material. Un
  material con un alto índice de refracción es
  ópticamente más denso y desacelera más la luz que
  un material con menor índice de refracción.
• El índice de refracción se define como la
  velocidad de la luz en el vacío dividido por la
  velocidad de la luz en el medio.
• En una sustancia como el vidrio, es posible
  aumentar el Índice de Refracción o densidad
  óptica, agregando productos químicos al vidrio.

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Reflexión y refracción
naire 1.00 nvidrio 1.523 ndiamante 2.419
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Reflexión total interna
Se deben cumplir las dos siguientes
condiciones n2 gt n1
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Reflexión total interna
El ángulo de incidencia del rayo de luz es mayor
que el ángulo crítico para el núcleo y su
revestimiento.
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Angulo crítico y apertura numérica
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La fibra como guía de onda

• Apertura Numérica NA RAIZQ (nnucleo2 -
  nrecubrimiento2)
• Angulo máx. de acoplamiento para que los rayos de
  luz sean capturados por el núcleo de la f.o
• Angulo crítico a crítico arc sin
  (nrecubrimiento /nnúcleo)

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Fibra óptica Longitudes de onda

• 1ra ventana 850nm
• 2da ventana 1300/1310nm
• 3ra ventana 1550nm

• Se seleccionaron estas longitudes de onda porque
  pasan por la fibra óptica más fácilmente que
  otras.

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Atenuación de la fibra óptica
3ª v Banda C
1ª ventana
3,0
Banda E
Banda S
2ª v Banda O
4ª v Banda L
2,5
Fibra multimodo
2,0
Absorción producida por el ión hidroxilo, OH-
(Pico de agua)
Fibra monomodo
1,5
Atenuación (dB/Km)
1,0
Pérdida debida a la dispersión intrínseca
0,5
Láser CD-ROM
0
700
1400
1600
1000
900
800
1300
1200
1100
1700
1500
Longitud de onda, ? (nm)
Luz visible
Luz infrarroja
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Fibras sin pico de agua
Al mejorar los procesos de fabricación de la
fibra el pico de agua a 1383 nm se ha atenuado
bastante en los últimos años. Actualmente se
fabrican fibras que casi no tienen pico de agua,
se llaman fibras ZWPF (Zero Water Peak Fiber) o
LWP (Low Water Peak).
Fibra monomodo normal
Fibra monomodo LWP
O
S
C
L
E
L
S
C
O
E
Corning SMF-28
Corning SMF-28e (enhanced)
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• Diámetro y peso reducidos lo que facilita su
  instalación
• Excelente flexibilidad
• Inmunidad a los ruidos eléctricos
  (interferencias)
• No existe diafonía (no hay inducción entre una
  fibra y otra)
• Bajas pérdidas, lo cual permite reducir la
  cantidad de estaciones repetidoras
• Gran ancho de banda que implica una elevada
  capacidad de transmisión.
• Estabilidad frente a variaciones de temperatura
  (-40ºC/100ºC).
• Al no conducir electricidad no existe riesgo de
  incendios por arcos eléctricos.
• No puede captarse información desde el exterior
  de la fibra.
• La intrusión es detectable.
• El Dióxido de Silicio, materia prima para la
  fabricación de F.O., es uno de los recursos más
  abundantes del planeta.
• Es menos sensible al robo.

Ventajas de la Fibra Óptica
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Fibra optica
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Tipos de fibra óptica
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Tipos de fibras ópticas
Estos haces no rebotan y se pierden porque su
ángulo es menor que el ángulo crítico
Multimodo (MMF)
SiO2
Cubierta 125 ?m
SiO2

GeO2
Núcleo 50 ó 62,5 ?m
Angulo crítico 85º (aprox.)
Monomodo (SMF)
Pulso saliente
Pulso entrante
Cubierta 125 ?m
SiO2
Núcleo 8-10 ?m (SiO2GeO2)
El núcleo se dopa con 4-10 de GeO2 para aumentar
su densidad y con ello su índice de refracción
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Aplicaciones
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Fibra óptica multimodo

• 50um ó 62.5um /125um /250, 500ó
  900um(core /cladding /coating)
• Distancia típicas en LAN 1 Gbps a 550m

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Fibra óptica monomodo

• 9/125/900um (core/cladding/coating)
• Distancia típicas en LAN 1Gbps a 5Km

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Cables de fibra optica
Materia prima del núcleo

• Fibra de silicio ultra puro menores pérdidas y
  difíciles de fabricar
• Fibra de cristal multicomponente mayores
  pérdidas, más económicas
• Fibra de plástico menor costo, enlace de
  distancias cortas pérdidas moderadamente altas

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Pérdidas en la fibra óptica