Fibra Optica

1
Fibra Optica

• Uso y Aplicaciones

Elver Yoel Ocmin Grandez 993908
yoelocmin_at_gmail.com http//yoelocmin.tk
2
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Ventajas y Desventajas de la F.O

3
Introducción (1/2)

• La tecnología actual avanza día con día de
  acuerdo a las necesidades con que se va
  enfrentando el hombre en su vida cotidiana, es el
  caso de las telecomunicaciones en general y
  específicamente en las comunicaciones vía fibra
  óptica
• Las aplicaciones de la red de datos incluyen
  áreas de redes locales (LANs) tales como una
  gran cobertura de una área de red metropolitana
  (MANs) y grandes áreas de redes amplias (WANs)
• La red óptica posee actualmente nuevos retos, la
  esencia de la red óptica es que la fibra debe
  llevar más longitud de onda sobre más grandes
  distancias, frecuentemente el bit más
  significativo tiende a perder potencia en su
  nivel.

4
Introducción (2/2)

• Las distancias sobre la cual las señales
  trasmitidas sin regenerar varían menos que 300
  mts en sistemas submarinos de miles de kilómetros
  la velocidad del bit por longitud de onda puede
  ser de 10 Mbit/s de sistema común, pero este a su
  vez debe ser hoy en día mucho más grande para
  poder incrementar la velocidad a 40 Gbits/s en un
  futuro no lejano.

5
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Ventajas y Desventajas de la F.O

6
Propiedades de la Fibra (1/5)
ATENUACION

• Los nuevos sistemas de transmisión usan fibras
  multimodo, operadas en la primera ventana de
  longitud de onda cercana a las .85 um, mostrado
  en la figura, y después en la segunda ventana
  cerca de 1.3 um. Una fibra de modo simple
  primeramente opera en la segunda ventana, donde
  la atenuación de la fibra es típicamente menor
  que 0.35 dB/Km. Sin embargo la región de menos
  pérdida ( típicamente pérdidas cercanas a las
  0.20 dB/Km) permanece en una longitud de onda
  amplia y los laceres y receptores operan en esa
  ventana cercanos a 1.55 um

7
Propiedades de la Fibra (2/5)
(a)
(b)
DISPERSIÓN CROMÁTICA

• La dispersión cromática describe la tendencia
  para diferentes longitudes de onda que viajan a
  diferentes velocidades en una fibra. En
  longitudes onda donde la dispersión cromática es
  alta, los pulsos ópticos tienden a expandirse en
  el tiempo y provocar interferencia, lo cual puede
  producir una inaceptable velocidad del bit
• la figura (a) muestra como la dispersión
  cromática cambia con la longitud de onda para
  tres diferentes tipos de fibra. La dispersión
  cromática de una fibra consiste de dos
  componentes Material y Guía de  Onda- como se
  muestra en la figura (b)

8
Propiedades de la Fibra (3/5)
PMD en una Fibra de Modo Simple cuya asimetría es
uniforme a lo largo de su longitud
DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN

• La figura muestra los dos modos principales de
  una fibra asimétrica que es uniforme a lo largo
  de su longitud. El modo en el eje X es
  arbitrariamente etiquetado con un modo lento,
  mientras que en el eje Yes etiquetado en el modo
  rápido. La diferencia en los tiempos de arribo en
  los modos de dispersión por polarización (PMD),
  es típicamente medida en picosegundos. Sino es
  propiamente controlado, PMD puede producir
  errores excesivos en las bits para la trasmisión
  en sistemas digitales y que pueden distorsionar
  señales de video trasmitidos usando formato de
  modulación de amplitud analógico

9
Propiedades de la Fibra (4/5)
NO LINEALIDAD DE LA FIBRA ÓPTICA

• Niveles de alta potencia de la fibra óptica
  disponibles y amplificadores ópticos provocan
  señales que interactúan con la fibra en las
  cuales produce una variedad de efectos no
  lineales, sino son controlados propiamente, estas
  no linealidades pueden afectar de forma adversa
  al desarrollo del sistema, las no linealidades de
  la fibra caen dentro de dos categorías-dispersión
  estimulada e índices de fluctuación refractivos.
  Los niveles de potencia en los cuales los
  diferentes fenómenos no lineales se manifiestan
  ellos mismos, son conocidos como thresholds

10
Propiedades de la Fibra (5/5)
DISPERSIÓN ESTIMULADA (Stimulated Scattering).

• Esta no linealidad ocurre en sistemas de
  modulación intensos cuando las señales ópticas
  interactúan con las ondas acústicas o con
  vibraciones moleculares en la fibra de Si. Esta
  interacción dispersa la luz y la cambia a una
  longitud de onda mayor. Hay dos formas de
  dispersión estimulada -Stimlated Brillouin
  Scattering y Stimulated Raman Scattering-
•  Índices de Fluctuaciones Refractivas (
  Refractive Index Fluctuations).
• Aunque el índice de refacción de una fibra óptica
  de Si presenta una constante a bajos niveles de
  potencia óptica, las altas potencias relacionadas
  con los amplificadores ópticos pueden modular el
  índice variando la intensidad óptica de la señal
  de trasmisión. Los efectos de la no linealidad de
  los índices refractivos caen dentro de tres
  categorías-Self Phase Modulation, Croos-Phase
  Modulation y Four-Wave Mixing.

11
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Servicios Ofrecidos por la Fibra Óptica

12
Tipos de Fibra Optica (1/4)
EXISTEN 2 TIPOS DE FIBRA OPTICA

• Fibra Optica Monomodo
• Fibra Optica Multimodo

13
Tipos de Fibra Optica (2/4)
FIBRA OPTICA MONOMODO

• Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la
  mayor capacidad de transporte de información.
  Tiene una banda de paso del orden de los 100
  GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta
  fibra, pero también es la más compleja de
  implantar. El dibujo muestra que sólo pueden ser
  transmitidos los rayos que tienen una trayectoria
  que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha
  ganado el nombre de "monomodo" (modo de
  propagación, o camino del haz luminoso, único).
  Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en
  el mismo orden de magnitud que la longitud de
  onda de las señales ópticas que transmiten, es
  decir, de unos 5 a 8 m m.

14
Tipos de Fibra Optica (3/4)
FIBRA OPTICA MULTIMODO

• Comercialmente desarrollada a los finales de los
  70s y principios de los 80s, tienen un diámetro
  de núcleo de 50 um como se muetra en la figura 8.
  Originalmente usado para largas distancias y
  sistema trunking interoficinas, La fibra
  multimodo fue rápidamente desplazada por la fibra
  de modo simple (Single-Mode) para aplicaciones de
  telecomunicación, porque este tipo presenta una
  baja atenuación óptica y una gran capacidad de
  trasmisión de información.  

15
Tipos de Fibra Optica (4/4)
COMPARACION ENTRE MONOMODO y MULTIMODO
16
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Servicios Ofrecidos por la Fibra Óptica

17
Aplicaciones de Fibra Optica (1/4)
INTERNET

• Para navegar por la red mundial de redes,
  Internet, no sólo se necesitan un computador, un
  módem y algunos programas. El ciberespacio es un
  mundo lento. Un usuario puede pasar varios
  minutos esperando a que se cargue una página o
  varias horas tratando de bajar un programa de la
  Red a su PC.

• Esto se debe a que las líneas telefónicas, el
  medio que utiliza la mayoría de los 50 millones
  de usuarios para conectarse a Internet, no fueron
  creadas para transportar videos, gráficas, textos
  y todos los demás elementos que viajan de un lado
  a otro en la Red.
• Pero las líneas telefónicas no son la única vía
  hacia el ciberespacio. Recientemente un servicio
  permite conectarse a Internet a través de la
  fibra óptica.
• La fibra óptica hace posible navegar por Internet
  a una velocidad de dos millones de bps ,
  impensable en el sistema convencional, en el que
  la mayoría de usuarios se conecta a 28.000 0
  33.600 bps.

18
Aplicaciones de Fibra Optica (2/4)
REDES

• La fibra óptica se emplea cada vez más en las
  redes de comunicaciones se emplean sistemas de
  láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas
  redes de fibra para la comunicación a larga
  distancia, que proporcionan conexiones
  transcontinentales y transoceánicas.

Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es
la gran distancia que puede recorrer una señal
antes de necesitar un repetidor para recuperar su
intensidad. En la actualidad, los repetidores de
fibra óptica están separados entre sí unos 100
km, frente a aproximadamente 1,5 km en los
sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra
óptica recientemente desarrollados pueden
aumentar todavía más esta distancia
19
Aplicaciones de Fibra Optica (3/4)
TELEFONIA

• Con motivo de la normalización de interfaces
  existentes, se dispone de los sistemas de
  transmisión por fibra óptica para los niveles de
  la red de telecomunicaciones públicas en una
  amplia aplicación, contrariamente para sistemas
  de la red de abonado (línea de abonado), hay ante
  todo una serie de consideraciones

• Para la conexión de un teléfono es completamente
  suficiente con los conductores de cobre
  existentes. Precisamente con la implantación de
  los servicios en banda ancha como la
  videoconferencia, la videotelefonía, etc, la
  fibra óptica se hará imprescindible para el
  abonado. Con el BIGFON (red urbana integrada de
  telecomunicaciones en banda ancha por fibra
  óptica) se han recopilado amplias experiencias en
  este aspecto. Según la estrategia elaborada, los
  servicios de banda ancha posteriormente se
  ampliarán con los servicios de distribución de
  radio y de televisión en una red de
  telecomunicaciones integrada en banda ancha
  (IBFN).

20
Aplicaciones de Fibra Optica (4/4)
OTRAS APLICACIONES

• Las fibras ópticas también se emplean en una
  amplia variedad de sensores, que van desde
  termómetros hasta giroscopios. Su potencial de
  aplicación en este campo casi no tiene límites,
  porque la luz transmitida a través de las fibras
  es sensible a numerosos cambios ambientales,
  entre ellos la presión, las ondas de sonido y la
  deformación, además del calor y el movimiento.

• La aplicación más sencilla de las fibras ópticas
  es la transmisión de luz a lugares que serían
  difíciles de iluminar de otro modo, como la
  cavidad perforada por la turbina de un dentista.
  También pueden emplearse para transmitir
  imágenes en este caso se utilizan haces de
  varios miles de fibras muy finas, situadas
  exactamente una al lado de la otra y ópticamente
  pulidas en sus extremos.

21
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Ventajas y Desventajas de la F.O

22
Técnicas de Multiplexacion (1/7)
TDM

• Esta multiplexación de división de tiempo (TDM)
  se puede lograr en el dominio eléctrico u óptico,
  con cada canal de la bajo-velocidad transmitiendo
  un pedacito (o la asignación de los pedacitos
  conocidos como paquete) en una ranura de tiempo
  dada y esperar su vuelta de transmitir otro
  pedacito (o el paquete) después de que el resto
  de canales hayan tenido su oportunidad de
  transmitir . TDM es absolutamente popular entre
  las redes eléctricas de hoy, y es bastante
  directo poner en ejecucio'n en una red óptica en
  las velocidades lt 100-Gbps. Este esquema por sí
  mismo no puede esperar utilizar la anchura de
  banda disponible porque es limitado por la
  velocidad de tiempo de multiplexacion y
  demultiplexacion .

23
Técnicas de Multiplexacion (2/7)
WDM (multiplexación de división de longitud de
onda)

• Para explotar más de la anchura de banda de THz
  de la fibra. Una opción obvia es el WDM, en el
  cual varios canales banda-modulados se transmiten
  a lo largo de una sola fibra pero con cada canal
  situado en una diversa longitud de onda .

24
Técnicas de Multiplexacion (3/7)
Como Trabaja el WDM?

• Es fácil entender a WDM. Considerando el hecho de
  que usted puede ver muchos diversos colores de la
  luz - registro, verde, amarillo, azul, etc. de
  una vez. Los colores se transmiten a través del
  aire juntos y pueden mezclarse, pero pueden ser
  separados fácilmente usando un dispositivo simple
  como un prisma, apenas como separamos la luz
  "blanca" del sol en un espectro de colores con el
  prisma.

25
Técnicas de Multiplexacion (4/7)
Separación de un haz de luz en sus colores

• Esta técnica primero fue demostrada con la fibra
  óptica a comienzo de los 80s cuando los
  acoplamientos ópticos de la fibra del telco
  todavía utilizaban la fibra con varios modos de
  funcionamiento. La luz en 850 nm y 1300 nm fue
  inyectada en un extremo de la fibra usando un
  simple acoplador fundido. En el extremo lejano de
  la fibra, otro acoplador partió la luz en dos
  fibras, una enviada a un detector de silicio más
  sensible a 850 nm y una a un germanio o a un
  detector de InGaAs más sensible a 1300 nm. Los
  filtros quitaron las longitudes de onda
  indeseadas, así que cada detector después podía
  recepcionar únicamente la señal prevista para él.

26
Técnicas de Multiplexacion (5/7)
Demultiplexor del WDM

• El demultiplexor toma la fibra de la entrada y
  enfoca la luz a un estrecho haz paralelo de luz.
  Este haz Brilla en una rejilla (un espejo como el
  dispositivo que funciona como un prisma) que
  separa la luz en las diversas longitudes de onda
  enviándolas con diversos ángulos, creando las
  salidas separadas para cada longitud de onda de
  luz

27
Técnicas de Multiplexacion (6/7)
Multiplexado en tiempo y en longitud de onda

• Para aprovechar el enorme ancho de banda que
  ofrece una fibra óptica, y hacer posible que cada
  fibra pueda ser utilizada por miles de usuarios a
  la vez, se debe recurrir al multiplexado en
  tiempo y en longitud de onda. En el multiplexado
  en tiempo (TDM), los bits en comunicaciones con
  velocidades de transmisión bajas, se intercalan y
  empaquetan de forma masiva en un único canal . En
  el multiplexado en longitud de onda (WDM), se
  transmiten simultáneamente por una única fibra
  distintos canales, pero con diferente longitud de
  onda dentro del ancho de banda de los EDFA . En
  los sistemas con WDM denso, dependiendo de la
  distancia del enlace y de la transferencia, la
  separación entre canales puede llegar a ser
  inferior a 1 nm. Esta concentración tan densa de
  canales puede permitir alcanzar capacidades
  agregadas superiores a Tbps en sistemas con 100
  canales a distinta longitud de onda distribuidos
  en la banda C (1530-1560 nm), y transferencias de
  10 Gbps cada uno. El TDM y el WDM están dando
  como resultado una increíble mejora de la
  capacidad de transmisión, que ha ido aumentando
  en los últimos años .

28
Técnicas de Multiplexacion (7/7)
Multiplexado en tiempo y en longitud de onda
29
Contenido

• Introduccion
• Propiedades de la Fibra Óptica
• Tipos de Fibra Óptica
• Aplicaciones de Fibra Optica
• Técnicas de Multiplexado y Demultiplexado
• Ventajas y Desventajas de la F.O

30
Ventajas y Desventajas (1/2)
VENTAJAS

• Para aprovechar el enorme
• Insensibilidad a la interferencia
  electromagnética, como ocurre cuando un alambre
  telefónico pierde parte de su señal a otro.
• Liviandad y reducido tamaño del cable capaz de
  llevar un gran número de señales.
• Gran Ancho de Banda.
• Inmunes a EMI.
• Alcance máximo por tramo de Fibra Óptica
  Multimodo 2.000 Mtrs y Monomodo 8.000 Mtrs
• Grandes Velocidades en la transmisión de datos
  (500 Mhz).

31
Ventajas y Desventajas (2/2)
DESVENTAJAS

• Fragilidad de las fibras.
• Disponibilidad limitada de conectores.
• Dificultad de reparar un cable de fibras roto en
  el campo
• Las fibras ópticas presentan limitaciones
  químicas que adquieren mayor intensidad para
  determinadas longitudes de onda, a los efectos de
  la irradiación, determinándose que los láseres de
  elevada potencia pueden motivar cierto deterioro
• Inmunes a EMI.
• Alcance máximo por tramo de Fibra Óptica
  Multimodo 2.000 Mtrs y Monomodo 8.000 Mtrs
• Grandes Velocidades en la transmisión de datos
  (500 Mhz).

32
GRACIAS!!!