Fibra Óptica

Consiste en tres partes: núcleo, cubierta y revestimiento. El núcleo central de vidrio es muy delgado y tiene un alto índice de refracción. El revestimiento se encuentra alrededor del núcleo, está hecho a base de vidrio pero tiene un índice de refracción más bajo. Este protege al núcleo de la contaminación. La cubierta se encarga de proteger a las dos anteriores contra distintos factores que podría dañar la fibra.

La transmisión de información mediante la fibra óptica requiere de tres elementos esenciales, una fuente de luz, la fibra como medio de transmisión y un detector de luz en el receptor.

El sistema envía datos en forma de bits, como estados prendido o apagado de un rayo de luz. Esta luz se genera en el transmisor mediante un laser o un LED. La luz se desplaza dentro de la fibra. El detector es un fotodiodo que genera un pulso eléctrico en el momento de recibir un rayo de luz.

El estándar IEEE 802 define las reglas para utilizar la fibra óptica:

10 base F: Fibra óptica. Se emplea en topologías estrella o anillo con una longitud no mayor a 2000 metros sin el empleo de repetidores. El ancho de banda de la fibra óptica nos permite el soporte para voz, datos y video e incluso queda sobrado para futuras aplicaciones.

Ventajas de los sistemas de fibra óptica Mayor capacidad de información. La fibra óptica consigue anchos de banda de hasta

10GHz. Inmunidad a la diafonía (interferencia entre señales que viajan por cables distintos). Los

cables ópticos son inmunes a la diafonía entre cables vecinos ya que no son conductores de electricidad por lo tanto no tienen campos magnéticos.

Inmunidad a la interferencia por estática. Los cables ópticos son inmunes a la interferencia por estática debido a que no son conductores de electricidad, y tampoco irradian energía de RF por lo que no interfieren con otros sistemas de telecomunicaciones, esta característica los hace ideales para aplicaciones militares.

Inmunidad al ambiente. Los cables ópticos son más resistentes que los cables metálicos, debido a que trabajan dentro de variaciones más altas de temperatura y son menos afectados por líquidos y gases corrosivos.

Seguridad. Es prácticamente imposible acceder a las fibras ópticas sin que el usuario lo sepa. Además de que no se pueden detectar mediante detectores de metales. Al no ser conductores de electricidad los cables de fibra óptica son más seguros y fáciles de instalar.

Economía. El costo de los cables de fibras ópticas es casi igual al de los cables metálicos, sin embargo al tener menos perdida requieren menos inversión en repetidores.

Desventajas de los sistemas de fibra óptica Costos de interconexión. Los sistemas de fibra óptica tienen que estar conectados a

instalaciones electrónicas normales, lo que representa muchas veces una costosa interconexión.

Resistencia. Los cables de fibra óptica suelen ser menos resistentes a la tensión que los cables coaxiales, para mejorar esto se puede recubrir la fibra con una chaqueta protectora de PVC.

Herramientas, equipo y personal capacitado. Para el trabajo de las fibras ópticas es necesario tener personal con habilidades necesarias para trabajar con la fibra óptica, así como herramientas especiales para los empalmes de cables, y equipos especiales para las mediciones de las fibras.

Tipos de fibrasExisten tres tipos de fibras ópticas, construidas con vidrio, plástico, o una combinación de ambas.

Núcleo y forro de plástico Núcleo de vidrio y forro de plástico (Fibra PCS, plastic-clad silica) Núcleo de vidrio y forro de vidrio (Fibra SCS, silica-clad silica)

Se deben analizar los requisitos del sistema, así como las restricciones económicas y ambientales, para saber qué tipo de fibra óptica usar. Las fibras ópticas de plástico son más flexibles y pesan menos que las de vidrio, lo que hacen que su instalación y manejo sea más fácil, sin embargo las fibras ópticas de vidrio presentan menos atenuación lo que hace que las fibras ópticas de vidrio sean la mejor opción para distancias largas.

Configuraciones de CableExisten distintas configuraciones de fibras ópticas. De acuerdo a la configuración, el cable contiene un núcleo, un revestimiento, un tubo protector, amortiguadores, y uno o más forros de protección.

En la siguiente imagen se pueden distinguir distintas configuraciones.

Configuración suelta de tubo (a). Una fibra contenida en un tubo de protección, dentro de dicho tubo hay un compuesto de poliuretano que evita la penetración de agua. Algunos cables de fibra tienen varias capas protectoras para asegurarse de que la fibra no pierda sus características.

Configuración de cable restringido de fibra óptica (b). Existen un amortiguador primario y uno secundario rodeando al cable de fibra. De nuevo hay un tubo protector externo, que contiene poliuretano, para evitar la humedad.

Configuración de hilos múltiples (c). Para aumentar la resistencia a la tensión se incluye un miembro central de acero y una envoltura de cinta de Mylar.

Configuración de cinta (d). Esta configuración se ve comúnmente en los sistemas telefónicos de fibra óptica.

La figura (e) muestra las vistas de frente y lateral de un cable de sílice revestido con plástico.

Modos de propagaciónLa propagación en la fibra óptica puede ser unimodo o multimodo.

En la figura (a) se puede ver la propagación unimodo, donde solo hay una trayectoria para la luz por el cable. Mientras que en la propagación multimodo existe más de una trayectoria para la luz.

Perfil de índice en la fibra óptica es la representación grafica del índice de refracción en la sección transversal de la fibra. Existen 2 tipos básicos de perfiles de índice: escalonados y graduados.

La fibra con índice escalonado tiene un núcleo central con índice de refracción uniforme, y rodeado por un revestimiento externo. La fibra con índice graduado el índice de refracción del núcleo no es uniforme y no tiene revestimiento.

Configuraciones de fibra óptica

Fibra unimodal de índice escalonadoTiene un núcleo central con la pequeñez suficiente como para que solo haya una trayectoria que pueda seguir la luz. Todos los rayos de luz siguen más o menos la misma trayectoria por el cable y tardan más o menos lo mismo en hacer los recorridos por un tramo del cable.

Ventajas: Dispersión mínima, mayores anchos de banda.

Desventajas: Difícil acoplamiento debido al tamaño del núcleo, requiere de fuente luminosa muy direccional. Costosas.

Fibra multimodal de índice escalonadoMuy parecido a la configuración unimodal, pero el núcleo central es mucho mayor. La característica principal de esta configuración de fibra es que su índice de refracción no es uniforme, ya que es máximo en el centro y disminuye en forma gradual hacia la orilla externa.

Ventajas: Poco costosas, fácil acoplamiento.

Desventajas: Grandes diferencias en tiempos de propagación. Ancho de banda y capacidad de transferencia menor que otros tipos.

Fibra multimodal de índice graduadoAl igual que la anterior su índice de refracción no es uniforme, es máximo en el centro y disminuye en forma gradual hacia la orilla externa. Cuando la luz se propaga en dirección diagonal por el núcleo hacia el centro, pasa continuamente de una fase menos densa a una más densa.

Perdidas en acoplamiento

Se puede presentar en cualquiera de las siguientes uniones: conexión de fuente luminosa a fibra, conexiones de fibra a fibra, y conexiones de fibra a fotodetector. Y se deben a los distintos tipos de alineamientos:

Desalineamiento lateral: es el desplazamiento lateral o axial entre dos tramos de cable de fibra.

Desalineamiento de entrehierro: también es conocido como separación entre extremos. Cuando se hacen empalmes en fibras ópticas, las fibras deben tocarse realmente. Mientras más alejadas queden, la perdida de luz será mayor.

Desalineamiento angular: también conocida como desplazamiento angular.

Acabado superficial imperfecto.: los extremos de las dos fibras deben de estar bien pulido y asentar entre sí.

Características Coaxial delgado(10 base 2)

Coaxial grueso(10 base 5)

Par trenzado(10 base T)

Fibra Óptica

Precio del cable Mayor que el par trenzado

Mayor que el coaxial delgado

El más barato El más caro

Longitud máxima 185 metros 500 metros 100 metros 2 kilómetrosVelocidad de transmisión

100 Mbps 10 Mbps 10 Mbps4-100 Mbps

100 Mbps o mas

Flexibilidad Muy flexible Menos flexibles El más flexible No flexibleFacilidad de instalación

Fácil Fácil Muy fácil Difícil

Sensibilidad a las interferencias

Buena protección Buena protección Sensible Nada sensible

Características adicionales

Elementos de soporte más baratos que el par trenzado

Elementos de soporte más baratos que el par trenzado

El mismo que el cable telefónico

Admite voz, datos y video

Usos principales Instalaciones medias y grandes de alta seguridad

UTP pequeñas instalaciones, STP Token Ring de cualquier tamaño

Cualquier tamaño de instalación que necesite altas velocidades y alta seguridad