INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFSICA, PTICA Y

ELECTRNICA

MAESTRA EN ELECTRNICA

Reporte:

COMUNICACIN POR FIBRA PTICA

Materia:

INTRODUCCIN A SISTEMAS DE COMUNICACIONES DE FIBRA

PTICA

Profesor:

DR. IGNACIO ZALDVAR HUERTA

Nombres:

ABRAHAM ISIDORO MUOZ

DAVID SERRANO RICARDO

MARISOL BASTIDA MAFRA

FEBRERO DE 2015

INTRODUCCIN

La Fibra ptica es un medio de transmisin fsico capaz de brindar velocidades y

distancias superiores a las de cualquier otro medio de transmisin (cobre e inalmbricos).

Son pequeos filamentos de vidrio ultra puro por el cual se pueden mandar haces de luz de

un punto a otro. Existen diferentes tipos de fibra ptica, y cada una es para aplicaciones

diferentes, como para uso Mdico, de control, de iluminacin, de imprenta y el de

Telecomunicaciones.

El uso de fibra ptica en telecomunicaciones y redes de rea amplia se ha convertido

en algo comn en los ltimos aos. Para poder transmitir las seales elctricas

convencionales, estas son convertidas en un rayo de luz modulada que se introduce dentro de

la fibra y se transporta por ese medio que tiene un dimetro muy pequeo que puede ser de

vidrio o de plstico, llevando la seal hasta el receptor que la transforma nuevamente en una

seal elctrica. Los principios fiscos que soportan el funcionamiento de las fibras pticas son

la reflexin y refraccin de la luz.

Una fibra ptica consta de tres partes: el ncleo central est compuesto de vidrio de

alta pureza, el vidrio que lo rodea que se denomina recubrimiento y es ligeramente menos

puro y con un ndice de refraccin menor al del ncleo, y una capa protectora que cubre al

recubrimiento de un silicn flexible llamada cubierta o proteccin de acrilato.

Las fibras pticas permiten que las seales luminosas se propaguen a travs de ellas

al asegurarse que la luz entre en un ngulo mayor que el ngulo crtico. Si este ngulo se

rotara, se forma un cono de aceptacin. Cualquier luz que caiga dentro de este cono de

aceptacin, viajar a travs de toda la fibra.

Las fibras pticas son fabricadas en tres principales tipos: multimodo de ndice

escalonado, multimodo de ndice gradual y monomodo.

La fibra de ndice escalonado puede o no tener cubierta; es la ms simple, pero

tambin la de menos eficiencia. Esta fibra puede tener un dimetro hasta de 1 milmetro o

ms. La fibra de ndice escalonado de buena calidad posee cubierta. Estas fibras, utilizadas

por lo general para uniones de corta distancia, tienen dimetros del ncleo que vara de 10 a

200 m y dimetros de cubierta que varan de 150 a 250 m su apertura numrica es un de

alrededor de 0.3. Para un kilmetro de fibra el retraso t varia de 20 a 2 ns y la banda pasante

de 20 a 200 MHz.

La fibra de ndice gradual es ms difcil de fabricar y se utiliza en los enlaces de ms

alta capacidad de informacin. El perfil del ndice es pseudoparablico. El dimetro del

ncleo es generalmente de 50 m y el de la cubierta de 125 m. La apertura numrica es

alrededor de 0.2. El retraso est en funcin de la optimizacin del perfil del ndice, del ancho

de la banda espectral y de longitud de onda de la fuente luminosa utilizada. Para un kilmetro

de fibra, el retraso t vara de 800 a 200 ps y la banda pasante de 500 a 1500 MHz.

En la fibra monomodo el dimetro del ncleo es de alrededor de 6 a 8 m, mientras

que el dimetro de la cubierta es de 125 m. La diferencia relativa de ndice es del orden

de 0.005. Para este tipo de fibra se consideran posibles bandas pasantes superiores a los 50

GHz por kilmetro.

Reporte No. 3

Comunicacin por Fibra ptica

Objetivo. Medicin de la respuesta de fibras pticas de diferentes caractersticas cuando la

seal luminosa es proporcionada por un lser.

Material Equipo

Lser de 50 mW, 830 nm

Fibra ptica multimodo, 100 metros, apertura numrica de 0.27m,

atenuacin de 0.4 dB/Km.

Fibra ptica multimodo, 20 metros

Conectores FC

Punta acopladora de 50 Ohms

Sensor ptico THORLABS S120C

Osciloscopio Agilent Modelo S4622D

Generador de funciones Agilent Modelo 33250A con puntas

Medidor de potencia ptica y energa THORLABS, modelo

PM100D

Procedimiento:

1. Revisar las especificaciones tcnicas de los dispositivos que se van a utilizar durante

la prctica, y posteriormente implementar el diagrama que se muestra en la siguiente

imagen utilizando la fibra ptica de 20 metros.

Fig. 1. Diagrama del sistema de comunicacin con fibra ptica.

2. Obtener valores medidos de la seal cuadrada generada en el osciloscopio con

amplitud pico a pico de 5V, offset de 2.5V y frecuencia que vara de 10 Hz en

adelante. Ntese que en este paso se utiliza la fibra ptica multimodo de 20 metros.

Frecuencia Vp-p, seal generada (V) Vp-p, seal obtenida (mV)

Tiempo de retraso

(ms)

10 Hz 5.13 19.4 50

31.62 Hz 5.13 19.4 15.8

100 Hz 5.13 19.4 -5

316.2 Hz 5.32 19.4 -1.6

1K Hz 5.38 19.1 -0.497

3.162 KHz 5.44 19.1 -0.156

10 KHz 5.38 18.8 -0.0487

31.62 KHz 5.38 18.8 -0.01445

100 KHz 5.2 18.8 -0.0036

316.2 KHz 5.2 15 -0.3

500KHz 5.2 9.4 0.00016

*Vp-p, seal generada: Es el voltaje pico a pico medido de la seal generada por el generador de

funciones.

Vp-p, seal obtenida: Es el voltaje pico a pico medido de la seal obtenida del sensor ptico.

La seal obtenida en el sensor ptico se empieza a distorsionar a una frecuencia de

100KHz, como se muestra en la imagen de abajo. Entre ms se eleva la frecuencia la seal

sufre de una mayor distorsin.

Fig. 2. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una frecuencia de 316.2KHz.

Fig. 3. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una frecuencia de 500KHz.

3. Repetir el paso anterior pero utilizando la fibra ptica multimodo de 100 metros.

Frecuencia Vp-p, seal generada (V) Vp-p, seal obtenida (mV)

Tiempo de retraso

(ms)

10 Hz 5.13 241 -50

31.62 Hz 5.13 241 15.85

100 Hz 5.19 241 -5

316.2 Hz 5.38 238 -1.575

1K Hz 5.32 238 -0.5

3.162 KHz 5.38 238 -0.157

10 KHz 5.38 238 -0.0483

31.62 KHz 5.32 238 -0.014

100 KHz 5.44 235 -0.00323

316.2 KHz 235

500KHz 235

Fig. 4. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una frecuencia de 31.62KHz.

Fig. 5. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una frecuencia de 100KHz.

4. Comparar las respuestas del sensor ptico que se obtuvieron para ambas fibras pticas

(20 y 100 metros) y realizar conclusiones.

En la figura de abajo se muestra la grfica de los voltajes pico-pico obtenidos en la

salida del sensor ptico con respecto a la frecuencia, utilizando como canal de comunicacin

las fibras pticas multimodo de 20 y 100 metros.

Fig. 6. Grfica de Bode de amplitud para la respuesta del fotodetector.

Para la conexin entre fibras utilizamos los conectores FC (por su nombre en ingls

Fiber Connection), tienen un diseo verstil tipo rosca que permite asegurar y alinear el

conector de manera firme en el adaptador. Su mecanismo de acoplamiento tipo Rosca asegura

que el conector no tenga deslizamientos o desconexiones.

El cuerpo del conector sujeta la frula, ofreciendo una mejor alineacin y previniendo

movimientos. Las partes de los conectores son: Frula (Cilindro que rodea la fibra a manera

de PIN), Cuerpo (Es la base del conector), Ojillo de crimpado (Es el que sujeta la fibra al

conector), Bota (Es el mango del conector).

Caractersticas:

Sistema de acoplamiento tipo Rosca.

Posee frula de cermica de alta precisin.

Acabado en metal resistente a la corrosin.

Ofrece baja prdida de insercin, retorno y reflexin trasera.

Ideal para un terminado PC para fibras de mltiples modos y UPC para fibras de un

solo modo.

101

102

103

104

105

106

0

50

100

150

200

250

300 Grfica de la respuesta del fotodetector. (Semilogaritmica)

Frecuencia [Hz]

Vp

-p [

mV

]

F.O de 20 mts

F.O. de 100 mts

Fig. 7. Conector FC.

5. Conclusiones

As como en la prctica anterior donde el medio de transmisin fue aire, en esta

prctica se observ que la luz puede servir para el transporte de datos; En esta ocasin la luz

se confin en una fibra ptica del tipo multimodo para evitar interferencias causadas por el

medio ambiente.

Se utiliz modulacin directa y se envi una seal cuadrada, se utilizaron distancias

de 100 y 20 m y un conector FC, sin embargo la atenuacin fue mnima, prcticamente

despreciable para estas distancias.

En la seal se observ una deformacin despus de la frecuencia de corte, (100 KHz)

tanto a una distancia de 20 como de 100 m, esto debido al ancho de banda a las que trabajan

los dispositivos.

Anexos

Fig. 8. Ficha tcnica del fotodiodo S120C

Fig. 9. Grafica de respuesta tpica del fotodiodo S120C

Fig. 10. Ficha tcnica la fibra ptica multimodo de 100 metros.

Bibliografa

[1] J. Nrou y O. Busto, Introduccin a las telecomunicaciones por fibras pticas, Trillas, 1991.

[2] THORLABS, [En lnea]. Available: https://www.thorlabs.com.

[3] GYCOM. [En lnea]. Available: http://fibraoptica.com.

[4] Fibremex, [En lnea]. Available: http://fibremex.com.