División de Tecnologías de la Información y Comunicación

Trabajo de investigaciónFibra Óptica

Presentan:

Idania Aquino Cruz

Andrés de Jesús Hernández Martínez

04 de marzo de 2013

Tipos entre fibras ópticas

Fibra óptica multimodo

El término multimodo indica que pueden ser guiados muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda sea inferior al de las fibras monomodo. Por el contrario los dispositivos utilizados con las multimodo tienen un coste inferior (LED). Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en pequeñas distancias, hasta 10 Km.

Fibra óptica monomodo

El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias, superiores a 10 Km, junto con dispositivos de elevado coste (LÁSER).

Características de la fibra óptica monomodo y multimodo

Monomodo 10/125 Multimodo 50/125

Multimodo 62,5/125

Diámetro del núcleo 9,2 ± 0,4 50 ± 0,3 62,5 ± 0,3Diámetro del revestimiento diámetro del recubrimiento

125 +/- 1 125 +/- 2 125 +/- 2

Diámetro del recubrimiento 245 ± 10 245 ± 10 245 ± 10Error concentricidad núcleo-revest

1 µm 1,5 µm 1,5 µm

Error circularidad núcleo <=6% <=6% <=6%Error circularidad revestimiento

<=2% <=2% <=2%

Atenuación (dB/Km) 1310 nm <=0,401550 nm <=0,30

1310 nm <=31310 nm <=1

1310 nm <=3,2

1310 nm <=1

Métodos o técnicas de fabricación

Técnicas de fase líquida

Aquí el proceso se inicia a partir de obtener los materiales a mezclar en estado lo más puro posible. Una vez que ya tenemos los materiales en estado puro se trata de obtener una mezcla uniforme y libre de burbujas, se puede conseguir el índice de refracción deseado mediante el intercambio iónico de los componentes durante el proceso de fundido y mezclado. Este proceso se produce a temperaturas entre los 900 °C y 1300 °C y se hace en el interior de un recipiente de sílice.

Técnicas de fase vapor

Este tipo de proceso se utiliza para conseguir vidrios ricos en silice, con alta transparencia y óptimas propiedades ópticas. Los materiales de partida son compuestos volátiles (gases o líquidos o sólidos con alta presión de vapor) que pueden ser purificados como en el caso anterior hasta niveles de impurezas por debajo de 109 La modificación del índice de refracción se consigue mediante la adición de materiales que no forman parte de la silice como por ejemplo TiO2, GeO2, P2O5, Al2O3, B2O3 y F cada uno de ellos causa distintos efectos en el índice de refracción.

Proceso de oxidación externa en fase vapor (OVPO)

Desarrollada inicialmente por Corning Glass Utilizada por Corning, Siecor, Optical Fibres Se parte de una varilla de substrato de cerámica Se depositan cientos de capas con dopantes que luego formarán el núcleo y el revestimiento Se realiza un secado de la preforma porosa con cloro gaseoso Se realiza el colapso de forma análoga al método VAD Optimizándose el proceso de secado es posible fabricar fibras con bajas atenuaciones Este método permite una alta calidad obteniéndose unos perfiles más homogéneos

Deposición de vapor axial (VAD)

Desarrollado inicialmente por NTT Tecnología japonesa: Sumitomo, Fujikura La técnica es la misma que en el MCVD, la diferencia radica en que en este método se deposita tanto el núcleo como su revestimiento Se necesita un cilindro auxiliar sobre el que la preforma porosa va creciendo axialmente Se tienen que controlar la deposición del silicio de Germanio para crear el núcleo y el revestimiento Este proceso presenta las ventajas frente al MCVD de que permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud a la par que precisa un menor aporte energético

Deposición química de vapor modificada (MCVD)

Desarrollado inicialmente por Corning Glass Utilizada por Lucent y Alcatel Se instala un tubo de cuarzo en un torno Se calienta el tubo entre 1400 y 1600 ºC Se gira y se desplaza longitudinalmente el tubo de cuarzo Se introducen dopantes que se depositan en el interior del tubo formando sucesivas capas concéntricas El tubo de cuarzo con el dióxido de silicio en su interior convenientemente dopado, se convierte en un cilindro macizo que constituye la preforma, esta operación se realiza con un quemador entre 1700 y 1800ºC Tamaño de la preforma 1m x 1cm de diámetro

Fibras de fluoruros

Si se cambiaba el material base y en lugar de silice se utilizaban fluoruros las atenuaciones mínimas teóricas podían llegar a 0.02 dB/Km, para longitudes de onda entre las 2 y 5µm. Para su realización se utilizan sistemas vítreos basados en fluorozirconatos (ZrF4) y fluorohafnatos (HfF4). Las fibras de este tipo han sido realizadas mediante las mismas técnicas descritas con anterioridad para silicatos.

Índice de refracción

Se define el índice de refracción como la velocidad de la luz en el vacío, dividido por la velocidad de la luz en el medio.

A continuación se dan los índices de refracción de algunas sustancias comunes. Una descripción más completa de los índices se da para los vidrios ópticos. Los valores dados son aproximados y no tienen en cuenta la dispersión, que son las pequeñas variaciones del índice con la longitud de onda de la luz.

Vacuum 1.000 Ethul alcohol 1.362

Air 1.000277 Glycerine 1.473Water 4/3 Ice 1.31Carbón disulfide 1.63 Polysturene 1.59Mathylene iodide 1.74 Crown glass 1.50 – 1.62Diamond 2.417 Flint glass 1.57 – 1.75

Reflexión total

Cuando la luz incide sobre un medio de menor índice de refracción, el rayo se desvía más de lo normal, de tal manera que el ángulo de salida es mayor que el ángulo incidente. A tal reflexión se le llama comúnmente "reflexión interna". El ángulo de salida alcanzará los 90º, para algún ángulo de incidencia crítico θc, y para todos los ángulos de incidencia mayor que este ángulo crítico, la reflexión interna será total.

El ángulo crítico se puede calcular a partir de la ley de Snell estableciendo en ángulo de refracción igual a 90º. La reflexión interna total es importante en la óptica de fibra y se emplea en los prismas de polarización.

Apertura numérica

En óptica, la apertura numérica (AN) de un sistema óptico es un número adimensional que caracteriza el rango de ángulos para los cuales el sistema acepta luz. Recíprocamente, también está relacionado con el ángulo de salida del sistema. La definición exacta del término varía según diferentes áreas de la óptica.

En la mayor parte de las áreas de la óptica, especialmente en microscopía, la apertura numérica de un sistema óptico tal como una lente queda definida por la siguiente ecuación:

AN = n sin θ

Donde n es el índice de refracción del medio en el que la lente se encuentra (1 para el aire, 1.33 para el agua pura, y hasta 1.56 para algunos aceites), y es la mitad del ángulo de aceptación máximo que puede entrar o salir de la lente. La AN se mide generalmente con respecto a un objeto o a un punto de una imagen y varía con la posición del punto.

En una fibra óptica la apertura numérica define que rayos van a ser propagados y cuáles no, donde AN es el tamaño de la puerta de entrada de la fibra óptica, una mayor AN inyecta más luz en la fibra y a su vez aumenta la dispersión modal.

Webgrafía

http://www.iupuebla.com/Maestrias/MT/material_del_prof/fibras%20opticas_2.pdfhttp://www.telnet-ri.es/download/preventa/FO-COP-FTTH/CursoFOv1/CursoFO-2-Cables.pdfhttp://asanmon.webcindario.com/Archivos(2)/Fibra.pdfhttp://es.scribd.com/doc/50925224/APERTURA-NUMERICA

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/geoopt/refr.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/phyopt/totint.html