laboratorio n1-fibras opticas

laboratorio n1-fibras opticas

1. que diferencia hay entre dispercion y atenuacion?AtenuacinSignifica la disminucin de potencia de la seal ptica, en proporcin inversa a la longitud de fibra. La unidad utilizada para medir la atenuacin en una fibra ptica es el decibel (dB).A=10 log P1/ P2Dnde:P1potencia de la luz a la entrada de la fibraP2potencia de la luz a la salida de la fibraLa atenuacin de la fibra se expresa en dB/Km. Este valor significa la perdida de luz en un Km.Absorcin Las prdidas porabsorcindel material de la fibra, son debido a impurezas tales como ines metlicos, nquel variado (OH)-, etc. ya que absorben la luz y la convierten en calor. El vidrio ultrapuro usado para fabricar las fibras pticas es aproximadamente 99.9999% puro. An as, las prdidas por absorcin entre 1 y 1000 dB/Km son tpicas.DispersinLas prdidas pordispersin(esparcimiento) se manifiesta como reflexiones del material, debido a las irregularidades submicroscpicas ocasionadas durante el proceso de fabricacin y cuando un rayo de luz se est propagando choca contra estas impurezas y se dispersa y refleja.Dentro de estas prdidas tenemos:Prdidas por difusin de Rayleigh (por fluctuaciones trmicas del ndice de refraccin).Imperfecciones de la fibra, particularmente en la unin ncleo-revestimiento, variaciones geomtricas del ncleo en el dimetroImpurezas y burbujas en el ncleo (como superficie rugosa a pequeos)Impurezas de materiales fluorescentesPrdidas de radiacin debido a micro curvaturas, cambios repetitivos en el radio de curvatura del eje de la fibraFactores externos.- El principal factor que afecta son las deformaciones mecnicas. Dentro de estas las ms importantes son las curvaturas, esto conduce a la prdida de luz porque algunos rayos no sufren la reflexin total y se escapan del ncleo.Las curvas a las que son sometidas las fibras pticas se pueden clasificar en macro curvaturas (radio del orden de 1cm o ms) y micro curvaturas (el eje de la fibra se desplaza a lo sumo unas decenas de micra sobre una longitud de unos pocos milmetros)2. se puede tener una transmision en FO bidieccional

Los sistemas de transmisin de fibra ptica utilizan enlaces de datos que funcionan de forma similar a la que se ilustra en el diagrama de arriba. Cada enlace de fibra consta de un transmisor en un extremo de la fibra y de un receptor en el otro. La mayora de los sistemas operan transmitiendo en una direccin a travs de una fibra y en la direccin opuesta a travs de otra fibra para as tener una transmisin bidireccional. Es posible transmitir en ambas direcciones a travs de una sola fibra pero se necesitan acopladores para hacerlo, y la fibra es menos costosa que ellos. Una red FTTH ptica pasiva (PON) es el nico sistema que utiliza transmisin bidireccional sobre una sola fibra porque su arquitectura de red ya utiliza acopladores como base.

La mayora de los sistemas utilizan un "transceiver" que incluye tanto un transmisor como un receptor en un slo mdulo. El transmisor toma un impulso elctrico y lo convierte en una salida ptica a partir de un diodo lser o un LED. La luz del transmisor se acopla a la fibra con un conector y se transmite a travs de la red de cables de fibra ptica. La luz del final de la fibra se acopla al receptor, donde un detector convierte la luz en una seal elctrica que luego se acondiciona de forma tal que pueda utilizarse en el equipo receptor.3. Qu componentes tiene un sistema fibra ptica?En un sistema ptico, el transmisor consta de un generador de portadora y un modulador.Los pulsos de informacin modulan a la portadora que es un haz de luz que se enciende y apaga. El transmisor bsico es, en esencia, una fuente de luz.Las fuentes de luz ms comunes son los diodos LED y laser, que se conmutan a velocidad muy alta, lo cual permite transmitir pulsos digitales a velocidades altas.El receptor consta de un d d l d l detector de pulsos de luz que los convierte en seal elctrica. Esta seal se amplifica y se reforma para obtener la seal original. Los fotodetectores ms comunes son los diodos PIN y APD.Un sistema de fibra ptica tiene el siguiente diagrama.

Para formar un sistema bidireccional funcional, se implementa un segundo grupo idntico de dispositivos de modulacin y deteccin en sentido opuesto.Fuentes para transmisores pticosLas fuentes utilizadas para transmisores pticos deben cumplir con varios criterios: operar en la longitud de onda adecuada, ser pasibles de modularse lo suficientemente rpido para transmitir datos y poder acoplarse de forma eficiente a la fibra.Comnmente se utilizan cuatro tipos de fuentes: LED, lser fabry-perot(FP), lser de retroalimentacin distribuida (DFB) y lser de cavidad vertical y emisin supercial (VCSEL). Todos ellos convierten las seales elctricas en seales pticas, pero son muy diferentes entre s. Los tres son minsculos dispositivos semiconductores (chips). Los LED y VCSEL se fabrican sobre pastillas de material semiconductor para que puedan emitir luz desde la superficie del chip, mientras que los lser F-P y DFB emiten luz desde el lateral del chip, desde una cavidad del lser creada en el medio del chip.

Los LED tienen una potencia disponible mucho menor que el lser y su patrn divergente y amplio de salida de la luz hace que sea ms difcil que se acoplen a las fibras, por lo que se pueden utilizar slo con fibras multimodo. El lser tiene un patrn de salida de la luz menor y ms estrecho, por lo que se pueden acoplar fcilmente a fibras monomodo, lo que los hace ideales para transmisiones de alta velocidad en larga distancia.Los LED tienen un ancho de banda menor que el lser y su uso se limita a sistemas que operan a 250 MHz o 200 Mb/s aproximadamente.

Detectores para receptores pticosLos receptores utilizan detectores semiconductores (fotodiodos o fotodetectores) para convertir las seales pticas en seales elctricas. Los fotodiodos de silicio se utilizan para enlaces de longitud de onda corta (650 para fibra ptica de plstico, y 850 para fibra multimodo de vidrio). Generalmente, en los sistemas de longitud de onda larga se utilizan detectores de InGaAs (arseniuro de galio-indio) ya que tienen menor ruido que los de germanio, que hace que los receptores sean ms sensibles.

Los sistemas de muy alta velocidad a veces utilizan fotodiodos de avalancha (APD) que tienen mayor capacidad de ancho de banda que otros fotodiodos. Los APD se polarizan con alto voltaje para crear ganancia en el fotodiodo, lo que aumenta la sensibilidad y la capacidad de frecuencia. Estos dispositivos son ms costosos y complicados de utilizar pero ofrecen ganancia significativa en la potencia.Componentes para transmisin ptica para aplicaciones especialesMultiplexacin por divisin de longitud de ondaDado que la luz de las diferentes longitudes de onda no se mezcla en la fibra, es posible transmitir simultneamente seales en diferentes longitudes de onda a travs de una sola fibra. La fibra es econmica, pero instalar nuevos cables puede ser costoso, por lo que utilizar fibras ya instaladas para transmitir ms seales puede ser muy rentable.La multiplexacin por divisin de longitud de onda (WDM) se utiliz por primera vez con fibra multimodo en los comienzos de la fibra ptica, utilizando tanto 850 como 1310 nm en fibra multimodo. Actualmente, las redes de fibra monomodo pueden transportar seales a 10Gb/s en 64 longitudes de onda o ms, lo que se conoce como multiplexacin por divisin de longitud de onda densa (DWDM). Los sistemas de fibras multimodo que utilizan multiplexacin por divisin de longitud de onda (WDM) han sido menos populares; sin embargo, algunos estndares utilizan multiplexacin por divisin de longitud de onda ligera (CWDM) para transportar seales a velocidades mayores a 1 Gb/s sobre fibras multimodo optimizadas para lser.Repetidores y amplificadores pticosA pesar de que la fibra ptica tiene prdidas bajas, lo que permite que la seal viaje cientos de kilmetros, para distancias extremadamente largas e incluso en cables submarinos, se necesitan regeneradores o repetidores para amplificar la seal peridicamente. Al principio, los repetidores consistan bsicamente en un transmisor seguido de un receptor. Este receptor converta la seal de entrada ptica en una seal elctrica, la limpiaba para eliminar todo el ruido posible y luego otro transmisor lser la retransmita. Estos repetidores aadan ruido a la seal, consuman mucha energa y eran complejos, lo que significa que eran una causa de fallas.4. Qu es un OTDR?

El reflectmetro de dominio de tiempo ptico (OTDR) es un instrumento importante que las organizaciones utilizan para certificar el rendimiento de nuevos enlaces de fibra ptica y detectar problemas con los enlaces de fibra existentes.

El estado de la red depende de la calidad de la infraestructura. Esta calidad comienza con un completo certificado por parte de los contratistas o integradores de sistemas de que la infraestructura de cableado de la fibra fue instalada correctamente. Mantener una planta de fibra fiable tambin es esencial para proteger las aplicaciones crticas del negocio. Como administrador de la red, es importante que entienda cmo obtener el mejor rendimiento de su inversin en cableado y cmo solucionar los problemas rpidamente en cuanto se producen. La certificacin bsica, a veces denominada "certificacin de fibra de nivel 1", es necesaria en todos los enlaces de cableado de fibra ptica. Las pruebas del nivel 1 son atenuacin (prdida de insercin), longitud y polaridad. Cuando se lleva a cabo la prueba de nivel 1, se mide la atenuacin de cada enlace de fibra y se documentan los resultados. Esta prueba asegura que el enlace de fibra muestre menos prdida que la mxima permitida para el uso inmediato.6

Rango dinmico

Esta especificacin determina la prdida ptica total que puede analizar el OTDR; es decir, la longitud total del enlace de fibra que puede medir la unidad. Mientras ms alto sea el rango dinmico, mayor ser la distancia que puede analizar el OTDR. La especificacin de rango dinmico debe considerarse detenidamente por dos razones:

1. Los fabricantes de OTDR especifican el rango dinmico de distintas maneras (jugando con especificaciones como la amplitud de pulso, relacin seal a ruido, tiempo de clculo de promedio, etc.). Por tanto, es importante entenderlas bien y evitar hacer comparaciones poco adecuadas.2. Disponer de un rango dinmico insuficiente se traduce en una incapacidad para medir la longitud del enlace completo, afectando, en muchos casos, a la precisin de la prdida de enlace as como a prdidas de conector de extremo lejano y atenuacin. Un buen mtodo emprico es seleccionar un OTDR cuyo rango dinmico sea de 5 a 8 dB mayor que la prdida mxima que vaya a encontrar.

Por ejemplo, un OTDR monomodo con un rango dinmico de 35 dB posee un rango dinmico utilizable de alrededor de 30 dB. Asumiendo que existe una atenuacin de fibra ordinaria de 0,20 dB/km a 1550 nm y empalmes cada 2 km (prdida de 0,1 dB por empalme), una unidad como esta podr certificar con precisin distancias de hasta 120 km.

En comparacin, un OTDR monomodo con un rango dinmico de 26 dB posee un rango dinmico utilizable de alrededor de 21 dB. Asumiendo una atenuacin ordinaria de 0,5 dB/km a 1300 nm y dos prdidas de conector de alrededor de 1 dB cada una, esta unidad podra certificar con precisin distancias de hasta 38 km.

5. Que son los decibelios y para qe se usan?Se denomina decibelio a la unidad empleada en Acstica y Telecomunicacin para expresar la relacin entre dos potencias, acsticas o elctricas.

El decibelio, smbolo dB, es una unidad logartmica y es la dcima parte del belio, que sera realmente la unidad, pero que no se utiliza por ser demasiado grande en la prctica.El belio recibi este nombre en honor de Alexander Graham Bell, tradicionalmente considerado como inventor del telfono

Es una unidad de medida adimensional y relativa (no absoluta), que es utilizada para facilitar el clculo y poder realizar grficas en escalas reducidas.El dB relaciona la potencia de entrada y la potencia de salida en un circuito, a travs de la frmula:

Se puede usar para medir ganancia o atenuacin (una ganancia negativa significa atenuacin)Una ganancia de 3dB significa que la potencia de salida ser el doble de la de entrada.Una atenuacin de 3 dB (ganancia de 3dB) significa que la potencia de salida ser la mitad de la de entrada, es decir, si se tratara de una fibra ptica, en esta se estara perdiendo la mitad de la potencia ptica.