ESCUELA INDUSTRIAL Nº 5

1. JAVIER A. MOSCOSO ESCUELA INDUSTRIAL Nº 5 Aplicación Fibra Optica 4º AÑO “A” 2007

6. Principios básicos de la fibra óptica La fibra óptica se usó inicialmente en las plataformas principales de las redes de Telecomunicaciones, hoy se está instalando rápidamente en las redes de distribución y ya está llegando al abonado. Mientras la tecnología que soporta la fibra óptica es compleja, y su proceso industrial muy sofisticado, el propio producto final es sorprendentemente amistoso al usuario El hecho es que, hoy, la tecnología de fibra óptica supera de lejos a la del cobre, pero realmente es más fácil trabajar con ella.

7. Ya que el núcleo y el cladding circundante tienen composiciones diferentes, la luz es atrapada dentro del núcleo. Al extremo opuesto, un receptor cam-bia los pulsos regresándolos a señales eléctricas. El principio de operación de la fibra óptica esta basado en el principio de la reflexión interna total. En la figura, n=Indice de Refracción. Cuando n1 > n2, la fibra tiene Reflexión interna total.

8. Composición básica de una fibra óptica La fibra óptica básica esta compuesto de tres capas concéntricas que difieren en propiedades: Núcleo (Core): La parte interna que conduce la luz. Revestimiento (Cladding): la capa media que sirve para con-finar la luz en el centro. Buffer ó Recubrimiento: la capa exterior que sirve como un "amortiguador" para proteger al núcleo y al cladding de algún daño. Las capas concéntricas de una fibra óptica incluye al núcleo que lleva la luz, el cladding y el buffer de protección

9. ¿Como se propaga la información (luz) en la fibra óptica? La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, ra-zón por la cual, y debido a la diferencia de índices de refracción, la luz introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del nú-cleo Se produce por ende el efecto denominado de Reflexión Total • La luz inyectada en el núcleo choca en las interfaces núcleo-clading • con un ángulo mayor que el ángulo crítico reflejándose hacia el núcleo • Desde que los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, el rayo • de luz continúa en zigzag sobre toda la longitud de la fibra.

10. La luz es atrapada en el núcleo. La Luz que golpea las interfaces nucleo-clading con un grado menor al ángulo crítico se pierde en el cladding. Los Rayos de Luz con ángulo menor al ángulo crítico se pierden en el cladding, las otras son atrapadas en el núcleo por la reflexión total de la misma. Los rayos de luz pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla contenido dentro de un cierto ángulo denominado CONO DE ACEPTACIÓN.

11. CONO DE ACEPTACIÓN Un rayo de luz puede perfectamente no ser transportado por la fibra óp-tica si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica ha sido construida. Cono de aceptación en Fibras ópticas

12. La apertura numérica (NA.) La apertura numérica (NA) De acuerdo a la estructura de la fibra el índice del núcleo n1 es ligera-mente superior a la de revestimiento n2 y su ángulo límite o crítico esta representado por la siguiente expresión: Todos a los rayos que inciden con un angulo menor que ( 90 – α0 ) con respecto al eje son conducidos por la fibra. Conducción de la luz en un conductor de fibra óptica

13. Para acoplar al núcleo un rayo luminoso desde el exterior de la fibra (aire con índice de refracción n0 =1), el ángulo (entre el rayo luminoso y el eje de la fibra) se rige de acuerdo a la ley de refracción: Considerando la condición de ángulo límite: Se obtiene: El máximo ángulo de acoplamiento Θmax se denomina ángulo de aceptación del conductor de fibra optica y depende únicamente de los indices de refracción Al (sen Θmax ) se denomina Apertura Numerica (AN) del conductor de la Fibra Optica

14. Observaciones: • Una NA alto recoge más luz, pero se reduce el ancho de banda. Una • NA más bajo aumenta en ancho de banda. • Una NA grande hace más fácil la inyección de la luz en una fibra, • mientras un NA pequeño tiende a dar un ancho de banda más gran- • de en la fibra. • Una NA grande permite una dispersión modal mayor permitiendo más • modos en los que la luz puede viajar. Un NA más pequeño reduce la • dispersión limitando el número de modos.

15. CARACTERISTICAS TECNICAS La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica de-pende de tres características fundamentales a) Del diseño geométrico de la fibra. b) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración. c) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura, menor será la capacidad de transmisión de informa-ción de esa fibra.

16. ¿DE QUE ESTAN  HECHAS? La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima a-bundante en comparación con el cobre. con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos constitu-yentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz. Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro de 50 a 125 micras. el revestimien-to es la parte que rodea y protege al núcleo.  El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez ro-deado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento, los roedores, y otros riesgos del entorno.

17. CARACTERISTICAS MECANICAS La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable for-mado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecua-das de tracción que permitan su utilización directa. Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo. La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han traído consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y micro curvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento. Limitaciones Térmicas: Estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.

18. COMPARACION CON OTROSMEDIOS DE COMUNICACION COMPARACION CON LOS CABLES COAXIALES

19. COMUNICACIONES POR SATÉLITE vs FIBRA OPTICA Es más económica la F.O. para distancias cortas y altos volúmenes de trá-fico, por ej., para una ruta de 2000 km, el satélite no es rentable frente a la solución del cable de fibras hasta una longitud de la misma igual a unos 2500 kms. La calidad de la señal por cable es por mucho más alta que por satélite por-que en los geoestacionarios, situados en órbitas de unos 36.000 kms. de al-tura, y el retardo próximo a 500 mseg. introduce eco en la transmisión, mien-tras que en los cables este se sitúa por debajo de los 100 mseg admitidos por el CCITT. La inclusión de supresores de eco encarece la instalación, dis-minuye la fiabilidad y resta la calidad al cortar los comienzos de frase. El satélite se adapta a la tecnología digital, si bien las ventajas en este campo no son tan evidentes en el analógico,al requerirse un mayor ancho de banda en aquel y ser éste un factor crítico en el diseño del satélite.