FIBRAS ÓPTICAS · 1310 1550. Dispersión •Provoca el ensanchamiento del pulso •Limita la tasa...
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FIBRAS ÓPTICAS Preparado por: José Fernando Sánchez S Sistemas de Comunicaciones Avanzadas UNITEC Mayo 2009
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FIBRAS ÓPTICAS
Preparado por:
José Fernando Sánchez S
Sistemas de Comunicaciones Avanzadas
UNITEC
Mayo 2009
Ventajas de la Fibra Optica
• Enorme capacidad para el transporte de información.
• Atenuación muy baja.
• Inmunidad a interferencias electromagnéticas.
• Seguridad: Casi imposible de interceptar.
• Dimensiones y peso pequeños.
• Confiabilidad
• Costo por canal reducido
Desventajas de la Fibra Optica
Problemas con la radiación.
Alto costo en aplicaciones de bajo ancho de banda
Problemas con la radiación
Es no conductora
Estructura de la Fibra
Núcleo
Revestimiento
Recubrimiento
n1 n2
Indices de refracción:
Cables de Construcción
Ajustada
Fibra
Buffer de
polímero
Tejido
Chaqueta de
polietileno
Cable Sencillo Cable Doble
Cable de multiples fibras
Cable tipo breakout
Propagación de la Luz en la
Fibra
ø3
ø2
ø1øc ø3
n1
n1
n2
n2
ø1 < øc < ø3
Apertura Numérica de la fibra y cono de
aceptancia
NA=Sin e (máx)= K((n12 –n2
2))
Número de Modos Permitidos
• El ángulo de reflexión puede tomar solamenteciertos valores discretos (modos).
• El número de modos depende de la longitud deonda (l). Decrece al aumentar esta.
• Para l > lc existe un único modo.
( )l l (2 n a / )1
2
2a
Clases de Fibra
Multimodo
Monomodo
Indice Escalonado
Indice Gradual
Convencional
Dispersión Desplazada
True Wave
Aplicaciones de la Fibra
• Multimodo: Utilizada principalmente para transmisión
de datos en redes locales LAN.
• Monomodo Convencional: Es el tipo de fibra más
utilizado, con 60 millones de km instalados en todo el
mundo.
• Monomodo Dispersión desplazada: Fibra optimizada
para aplicaciones de larga distancia.
• Monomodo TrueWave: Fibra que permite Multiplexa-
ción Densa en por División en Longitud de Onda
(DWDM).
Diámetros Típicos para Fibra
250µm
125µm
8.3µm
250µm
125µm
62µm
Monomodo Multimodo
Perfil de índice de refracción
n2
n1
n2
n2
n2
n2
n1
n2
MMF SI MMF GI
SMF20 ns/km 440 ps/km
3.5 (ps/nmXkm)
Pérdidas en la fibra
• Atenuación
• Dispersión
Lineal (Rayleigh, MIE)
No lineal(Roman, Brillovin)
Modal (ns/km , ps/km)
Cromática(ps/nm*km)
• Curvaturas y microcurvaturas.
Atenuación
• Es la pérdida de potencia en el pulso en
un kilómetro (dB/Km).
• Limita la longitud del enlace.
• Causada por factores intrínsecos y
extrínsecos.
FIBRA CON ANCHO DE BANDA INFINITO
Pi
Po
l
1500 1600130012001100 1400
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Ate
nu
ac
ión
(dB
/km
)
1000
Longitud de onda (nm)
900800700
3.5
4.0
Curva de Atenuación
OH_
OH_
OH_
1
2 3
Atenuación en Fibra MonomodoA
ten
ua
ció
n (
dB
/km
)
Longitud de onda (nm)
1600 1700140013001200 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1100
0.35
0.22
OH_
1310
1550
Dispersión
• Provoca el ensanchamiento del pulso
• Limita la tasa de bits/seg
• Limita la distancia del enlace
Dispersión Modal
td
Solo se presenta en Fibra
Multimodo.
Se debe a que cada modo
recorre una distancia dife -
rente.
Ancho de banda de la fibra
Depende de la dispersión modal y de la dispersión
cromática, se puede expresar en términos eléctricos y
ópticos.
BW opt = 0.187/Dt BW opt = 0.132/Dt
1.0
Ancho de banda
eléctrico.
Ancho de banda óptico
Fibra óptica
En conclusión, la fibra óptica se caracteriza por la atenuación, la
dispse rsión, el cono de aceptancia, la ventana donde trabaja.
Hay otros elementos que intervienen en un sistema de
comunicaciones
ópticas, estos son: Transmisor, receptor, amplificadores,
atenuadores,
conectores, empalmes, acopladores y filtros.
En el diseño de un sistema de comunicaciones fundamentalmente
hay que
tener en cuenta dos aspectos fundamentales que son:
Presupuesto de
potencia y presupuesto de ancho de banda.
Tipos de conectores
Connector Insertion Loss Repeatability Fiber Type Applications
FC
0.50-1.00 dB 0.20 dB SM, MM Datacom,
Telecommunications
FDDI
0.20-0.70 dB 0.20 dB SM, MM Fiber Optic Network
LC
0.15 db (SM)
0.10 dB (MM) 0.2 dB SM, MM
High Density
Interconnection
MT Array
0.30-1.00 dB 0.25 dB SM, MM High Density
Interconnection
SC
0.20-0.45 dB 0.10 dB SM, MM Datacom
SC Duplex
0.20-0.45 dB 0.10 dB SM, MM Datacom
ST
Typ. 0.40 dB (SM)
Typ. 0.50 dB (MM)
Typ. 0.40 dB (SM)
Typ. 0.20 dB (MM) SM, MM
Inter-/Intra-Building,
Security, Navy
Transmisores :Diodos Led y Diodos Laser
• Diodo Led (de superficie, de perfil)
Material Formula Wavelength
Gallium Phosphide GaP 550 nm
Aluminum Arsenide AIAs 590 nm
Gallium Arsenide GaAs 870 nm
Indium Phosphide InP 930 nm
Aluminum-Gallium
Arsenide AIGaAs 770-870 nm
Indium-Gallium-
Arsenide-Phosphide InGaAsP 1100-1670 nm
b a
a mw
b
mA
Transmisores :Diodos Led y Diodos Laser
• Diodo LASER (FP, DFB)
Materiales usados
GaAlAs Longitud de onda corta
InGaAsP Longitud de onda larga
Transmisores :Diodos Led y Diodos Laser
Characteristic LEDs Lasers
Output Power Linearly proportional to
drive current
Proportional to current above the
threshold
Current Drive Current: 50 to 100 mA
Peak Threshold Current: 5 to 40 mA
Coupled Power Moderate High
Speed Slower Faster
Output Pattern Higher Lower
Bandwidth Moderate High
Wavelengths Available 0.66 to 1.65 µm 0.78 to 1.65 µm
Spectral Width Wider (40-190 nm FWHM) Narrower (0.00001 nm to 10 nm
FWHM)
Fiber Type Multimode Only SM, MM
Ease of Use Easier Harder
Lifetime Longer Long
Cost Low ($5-$300) High ($100-$10,000)
Receptores :Fotodiodos PIN y APDPIN APD
Parameter PIN Photodiodes APDs
Construction Materials Si, Ge, InGaAs Si, Ge, InGaAs
Bandwidth DC to 40+ GHz DC to 40+ GHz
Wavelength 0.6 to 1.8 µm 0.6 to 1.8 µm
Conversion Efficiency 0.5 to 1.0 Amps/Watt 0.5 to 100 Amps/Watt
Support Circuitry Required None High Voltage, Temperature
Stabilization
Cost (Fiber Ready) $1 to $500 $100 to $2,000
Acopladores
ACOPLADOR EN T. ACOPLADOR EN ESTRELLA.
ACOPLADOR DIRECCIONAL.
l1
l1 +...+ l N
l N
ACOPLADOR POR LONGITUD DE ONDA.
Amplificadores
Semiconductor optical amplifiers (SOAs)
Erbium doped fiber amplifiers (EDFAs)
Raman optical amplifiers
Empalmes
Empalmes por fusión
Empalmes mecánicos
BIBLIOGRAFÍA[1] AGRAWAL, Govind P. Fiber Optic Communication Systems.
Segunda edición. New York: Wiley Interscience Publication, 1997, pp 556.
[2] GREEN, Paul E. Fiber Optic Network. New Jersey: Prentice-Hall, 1993, pp 514.
[3] SENIOR, John M. Optical Fiber Communications: Principles and Practice. New York: Prentice-Hall, 1992, pp 922.
[4] PALAIS, Joseph C. Fiber optic communications. 4ª ed. New Jersey: Prentice-Hall International, 1998, pp 342.
[5] RAMASWAMI, Rajiv, SIVARAJAN, Kumar N.. Optical networks. A practical perspective. Ed. Morgan Kaufmann Publishers. Primera edición. 1998, pp 632.
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[7] MUKHERJEE, Biswanath. Optical Communications Networks. Ed. McGraw-Hill. Primera edición. 1997, pp 576.
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• [9]Chomycz, Bob. Instalaciones de fibra óptica. Ed. McGraw-Hill. Primera edición. 2000. pp 225.
• [10] Cursos de Comunicaciones Ópticas Universidad Politécnica de Valencia
