Fibra óptica.

Historia de la fibra óptica

¡Sabes cómo está compuesta la Fibra óptica!

El lanzamiento de una revista es siempre un desafío financiero y humano, pero es también una aventura intelectual. Desafío, porque pensamos que existe un lugar para las revistas en el paisaje intelectual y que es posible interesar dentro del terreno del análisis de los conflictos un público amplio sin por lo tanto ceder a modas y facilidades.

La aventura, del porque analizar los cambios del mundo contemporáneo, las nuevas formas de comunicación, sus relaciones con las innovaciones del orden mundial, se ha convertido en una prioridad de la investigación en ciencias sociales.

Del encuentro entre las expectativas de un público e investigaciones de fondo nacerá, así lo esperamos, este nuevo e innovador proyecto “Ciencia Lógica”.

Delio Rincón Director Editorial

Exelca.gcia@gmail.com

Secciones

BREVE RESEÑA HISTORICA DE LA

FIBRA OPTICA ESTRUCTURA TRANSMISION ATENUACION

RUIDO DISPERSION

AMPLIFICACION Y COMUNICACIONES

MULTICANAL DE LA FIBRA OPTICA.

Editorial Grupo Exelca, c.a. Director General: Delio Rincón

Redacción: Antonieta Rosal Diseño y Fotografía: Fanitza

Medrano

BREVE RESEÑA HISTORICA DE LA

FIBRA OPTICA

HISTORIA DE LA FIBRA OPTICA

En el año 1880 Alejandro Graham Bell, patento un sistema de teléfono Óptico, al cual lo llamo el “Photophone”, para aquel entonces Bell ya había usado la electricidad para enviar señales a través de los conductores metálicos.

Sin embargo Bell se encontraba muy motivado con la idea de realizar transmisiones son hilos.

El pensaba que era factible la comunicación óptica, con esta idea regresábamos a la época prehistórica en la que usaba el fuego para enviar

señales.

El primer “telégrafo” desarrollado

por el ingeniero Frances Claude

Chappe en 1790, fue un telégrafo

óptico, su sistema consistía de

una serie de semáforos montados

en torres en los que su operador

transmitia mensajes de una torre

a otra. El uso de los mensajeros

en los que un operador transmitia

mensajes de una torre a otra. El

uso de los mensajeros hizo mas

efectivo la manera de llevar

mensajes, pero a mediados del

siglo 19 los mensajeros fueron

reemplazados por el “telégrafo

Eléctrico” de Samuel Morse.

En 1880, Bell demostró que la luz

podría transportar la voz a través

del aire sin el uso de hilos. El

Photofono de Bell reproducía la

voz mediante la detección de la

variación de la luz transmitida en

un receptor. Fue indudablemente

la primera comunicación

inalámbrica.

Sin embargo nunca llego a ser su

idea practica practica porque

muchas interferencia se

presentaban en la ruta del rayo

de luz en los siguientes años

muchos usaron la luz para

transmitir señales a aire libre,

incluso hoy esto puede realizarse

usando sistemas laser pero no es

usado ampliamente. No sería

hasta el año 1930 en que se

patentaría la idea de

comunicarse con los a través de

conductores

La fibra óptica se compone de tres partes

Núcleo (core): Está formado por un cilindro de vidrio a través del

cual viaja la señal luminosa.

Recubrimiento (cladding): Es un tubo coaxial que se coloca

alrededor del cilindro en estrecho contactos con el. Se conforma con

un material de vidrio y su función es asegurar la conducción de la luz

en el interior del núcleo. Esto se debe a que el material de la

envoltura tiene un índice de refracción distinto al del núcleo.

Revestimiento primario: Capa de material plástico que reviste a la

fibra óptica.

¡Sabes cómo está compuesta estructura

de la Fibra Óptica ¡

Es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos y

telecomunicaciones, consiste en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o

materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a

transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior

de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total,

en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede provenir de un láser o un diodo

led.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten

enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las

de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisión

por cable más avanzado, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y

también se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de

la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Transmisión de la fibra óptica

La Atenuación De La

Fibra Óptica Es

considerada el factor

fundamental que limita el

rendimiento de los sistemas de

comunicación por fibra óptica.

Las pérdidas reducen el

promedio de potencia que llega

al receptor.

La distancia de transmisión es

una limitante inherente del

sistema de fibra óptica, si

consideramos que los

receptores requieren una

cantidad mínima de potencia

para reconocer la señal de

transmisión.

La Atenuación puede ser causada por varios factores los cuales pueden ser clasificados en dos categorías: Intrínsecos

y Extrinsecos.

I. Atenuación Intrínseca Ocurre debido a algo internos o inherente a la fibra, y esta causado por las impurezas del vidrio durante el proceso de fabricación. Las más precisa metodología de fabricación no a logrado eliminar todas las impurezas, a pesar que los adelantos tecnológicos han causado un decrecimiento

dramático de la atenuación. Si la señal de luz golpea con una impureza, pueden ocurrir dos cosas: puede esparcirse o puede ser absorbido.

El esparcimiento es la pérdida de la señal de luz en el núcleo debido a impurezas o cambios en el índice de refracción de la fibra. La luz es redireccionada por las propiedades moleculares de la fibra que da como resultado una fuga de señal dentro del cladding también pueden deberse a pérdidas en las uniones, o reflexiones hacia atrás. La dispersión de Raylegh representa mayoritariamente (cerca del 96%) la atenuación de una fibra óptica.

La luz viaja en el núcleo e interactua con los átomos en el vidrio. La onda de luz colisiona con los átomos, y da como

resultado un esparcimiento La dispersión de Raileigh es el resultado de estas colisiones elásticas entre la onda de luz y los átomos de la fibra. Si La dispersión de la luz mantiene un ángulo que soporta un viaje frontal dentro del núcleo, no ocurrirá atenuación, Si la luz es dispersada con un ángulo que no soporta un viaje frontal continuo, la luz es desviada

fuera del núcleo y ocurre una atenuación. Algo de luz es reflejada hacia la fuente de luz. Esta propiedad es usada por el OTDR para realizar pruebas en la fibra

La absorción es el segundo tipo de de atenuación intríseca. La luz es absorbida debido a las propiedades químicas o impurezas naturales en el vidrio. De manera similar a la dispersión, la absorción puede ser limitada mediante el control de las impurezas durante el proceso de fabricación. Este tipo de absorción representa entre el 3-5% de la atenuación de una fibra.

II. Atenuación Extrínseca

Este tipo de atenuación puede ser

causada por dos mecanismos

externos: macrodoblado y

microdoblado. Ambos causan una

reducción de la potencia óptica.

Atenuación de la fibra

óptica

El cable de fibra óptica no se ve afectado por las fuentes de ruido externo que causan problemas en los medios de cobre porque la luz externa no puede ingresar a la fibra salvo en el extremo del transmisor. El manto está cubierto por un material amortiguador y una chaqueta exterior que impide que la luz entre o abandone el cable.

Además, la transmisión de la luz en la fibra de un cable no genera interferencia que afecte la transmisión en cualquier otra fibra. Esto significa que la fibra no tiene el problema de diafonía que sí tienen los medios de cobre. De hecho, la calidad de los enlaces de fibra óptica es tan buena que los estándares recientes para Gigabit y 10 Gigabit Ethernet establecen distancias

de transmisión que superan de lejos el tradicional alcance de 2 kilómetros de la Ethernet original. La transmisión por fibra óptica permite que se utilice el protocolo de Ethernet en las Redes de Área Metropolitana (MANs) y en las Redes de Área Amplia (WAN).

Aunque la fibra es el mejor de

todos los medios de transmisión

a la hora de transportar

grandes cantidades de datos a

grandes distancias, la fibra

también presenta dificultades.

Cuando la luz viaja a través de

la fibra, se pierde parte de la

energía de la luz. Cuanto mayor

es la distancia a la que se envía

una señal a través de una fibra,

más fuerza pierde la señal. Esta

atenuación de la señal se debe

a diversos factores implícitos en

la naturaleza de la fibra en sí.

El factor más importante es la

dispersión. La dispersión de la

luz dentro de una fibra es

producida por defectos

microscópicos en la uniformidad

(distorsiones) de la fibra que

reflejan y dispersan parte de la

energía La absorción es otra

causa de pérdida de la energía

de la luz. Cuando un rayo de

luz choca algunos tipos de

impurezas químicas dentro de

una fibra, estas impurezas

absorben parte de la energía.

Esta energía de la luz se

convierte en una pequeña

cantidad de energía calórica.

La absorción hace que la

señal luminosa sea un poco

más débil.de la luz.

Otro factor que causa

atenuación en la señal luminosa son las irregularidades o asperezas de fabricación en el límite entre el núcleo y el revestimiento. Se pierde potencia en la señal luminosa debido a que la reflexión interna total no es perfecta en el área áspera de la fibra. Cualquier imperfección microscópica en el espesor o simetría de la fibra reducirá la reflexión interna total y el revestimiento absorberá parte de la energía de la luz.

La dispersión de un destello de luz también limita las distancias de transmisión de una fibra. Dispersión es el término técnico para la difusión de los pulsos de luz a medida que viajan a través de la fibra.

Ruido de la fibra óptica

La dispersión es el fenómeno por el cual un pulso se deforma a medida que se propaga a través de la fibra óptica, debido a que las distintas componentes de la señal viajan a distintas velocidades llegando al receptor en distintos instantes de tiempo. Sin embargo, existen varios tipos de dispersión:

la dispersión modal, la dispersión por polarización de modo la dispersión cromática

La dispersión supone una reducción del ancho de banda pues al ensancharse los pulsos se limita la tasa de transmisión. La dispersión se caracteriza mediante el parametro D (ps/nm·km), que indica el ensanchamiento del pulso. Este ensanchamiento aumenta con la longitud recorrida y con el ancho espectral de la fuente óptica.

DISPERSIÓN MODAL

La dispersión modal se debe a que los

distintos modos de una fibra óptica tienen distintas velociadas de grupo , como se deduce al observar la constante de propagación, β, tras resolver las ecuaciones de Maxwel que es distinta para cada modo. Esto se puede ver pensando, según la teoría de la óptica de rajos, en la diferencia que de caminos recorre la luz por la

fibra según el modo al que se acople.

Por tanto este efecto puede

solucionarse emplando fibras

monomodo, de índice gradual (que

reducen la diferencia de la velocidad

de grupo de cada monodo), entre otras

soluciones.

DISPERSIÓN POR POLARIZACIÓN DEL MODO

Cuando una fibra es perfectamente circular la constante de propagación entre las polarizaciones es la misma y por

tanto también lo es la velocidad de propagación de cada polarización. Pero como muestra la siguiente figura, en el caso de una fibra monomio do cuando no es perfectamente circular la velocidad de propagación de cada polarización (en este tenemos dos

modos degenerados polarizados

linealmente) va a ser distinta produciéndose la dispersión por

polarización del modo PMD.

DISPERSIÓN CROMÁTICA:El fenómeno de la dispersión cromática surge debido a dos razones:

• Dispersión material: es el principal causante de la dispersión, y consiste en que el índice de refracción del silicio, material usado para fabricar las fibras ópticas, depende de la

frecuencia. Por ello, las componentes de distinta frecuencia, viajan a velocidades diferentes por el silicio.

• Dispersión por guiado de onda:

para comprender esta componente hay que recordar que

la potencia de un modo se

propaga parcialmente por el

núcleo y parcialmente por el

revestimiento. El índice efectivo de

un modo se sitúa entre el índice de refracción del núcleo y del

revestimiento, acercándose más a

uno u otro dependiendo de cuál

sea el porcentaje de la potencia

que se propaga por ellos (si la

mayor parte de la potencia está contenida en el núcleo, el índice

efectivo estará más cerca del

índice de refracción del núcleo).

Como la distribución de la

potencia de un modo entre el núcleo y el revestimiento depende

de la longitud de onda, si la

longitud de onda cambia, la

distribución de potencia también

cambia, provocando un cambio en

el índice efectivo o constante de propagación del modo.

Por lo tanto, aún en ausencia de

dispersión material, es decir, aunque los índices de refracción

del núcleo y del revestimiento

sean independientes de la

longitud de onda, si la longitud de

onda varía, seguiría

produciéndose el fenómeno de la dispersión debido a la dispersión

por guiado de onda.

Dispersión de la Fibra Óptica