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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
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