FIBRA OPTICA

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FIBRA OPTICA
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INTRODUCCION

• La luz se mueve en el vacío a cierta velocidad
  ,sin embargo, cuando se propaga por cualquier
  otro medio, la velocidad es menor. Así, cuando la
  luz pasa de propagarse por un cierto medio a
  propagarse por otro determinado medio, su
  velocidad cambia, sufriendo además efectos de
  reflexión y de refracción.

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Efectos de reflexión La luz rebota en el cambio
de medio, como la luz reflejada en los
cristales. Refracción La luz, además de
cambiar el modulo de su velocidad, cambia de
dirección de propagación
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QUE ES LA FIBRA OPTICA?

• Fibra o varilla de vidrio u otro material
  transparente con un índice de refracción alto,
  que se emplea para transmitir luz con muy pocas
  pérdidas incluso cuando esté curvada.
•      

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Como esta conformada una fibra óptica?
Está formada por dos cilindros concéntricos, el
interior llamado núcleo (se construye de
elevadísima pureza con el propósito de obtener
una mínima atenuación) y el exterior llamado
revestimiento que cubre el contorno (se construye
con requisitos menos rigurosos).
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Diámetros de la fibra óptica
El diámetro exterior del revestimiento es de 0.1
mm . aproximadamente y el diámetro del núcleo que
transmite la luz es próximo a 10 ó 50
micrómetros. Incluye una cubierta externa
adecuada para cada uso llamado recubrimiento.
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Ventajas de la fibra óptica

• Baja Atenuación
• Gran ancho de banda
• Peso y tamaño reducidos
• Gran flexibilidad y recursos disponibles
• Aislamiento eléctrico entre terminales
• Ausencia de radiación emitida
• Costo y mantenimiento

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Desventajas de la fibra óptica

• El costo de la fibra sólo se justifica cuando su
  gran capacidad de ancho de banda y baja
  atenuación son requeridos. Para bajo ancho de
  banda puede ser una solución mucho más costosa
  que el conductor de cobre.
• La fibra óptica no transmite energía eléctrica,
  esto limita su aplicación donde el terminal de
  recepción debe ser energizado desde una línea
  eléctrica. La energía debe proveerse por
  conductores separados.

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• Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en
  las fibras de silicio y producir cambios en la
  atenuación. El agua corroe la superficie del
  vidrio y resulta ser el mecanismo más importante
  para el envejecimiento de la fibra óptica.

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Tipos de fibras ópticas

• Cable de fibra por su composición hay tres tipos
  disponibles actualmente
• Núcleo de plástico y cubierta plástica
• Núcleo de vidrio con cubierta de plástico
  (frecuentemente llamada fibra PCS, El núcleo
  silicio cubierta de plástico)
• Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio
  (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de
  silicio)

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• Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las
  fibras de vidrio por ser más flexibles y más
  fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir
  mejor la presión, son menos costosas y pesan
  aproximadamente 60 menos que el vidrio. La
  desventaja es su característica de atenuación
  alta no propagan la luz tan eficientemente como
  el vidrio. Por tanto las de plástico se limitan a
  distancias relativamente cortas, como puede ser
  dentro de un solo edificio.

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• Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja
  atenuación. Sin embargo, las fibras PCS son un
  poco mejores que las fibras SCS. Además, las
  fibras PCS son menos afectadas por la radiación
  y, por lo tanto, más atractivas a las
  aplicaciones militares. Desafortunadamente, los
  cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al
  aumento en atenuación cuando se exponen a la
  radiación.

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Construcciones básicas de la fibra óptica

• Cable de estructura holgada
• Cable de estructura ajustada.
• Cable blindado

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Cable de estructura holgada

• Consta de varios tubos de fibra rodeando un
  miembro central de refuerzo, y rodeado de una
  cubierta protectora. Cada tubo, de dos a tres
  milímetros de diámetro, lleva varias fibras
  ópticas que descansan holgadamente en él. Los
  tubos pueden ser huecos o, más comúnmente estar
  llenos de una gel resistente al agua que impide
  que ésta entre en la fibra. El tubo holgado aísla
  la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que
  se ejerzan sobre el cable.

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El centro del cable contiene un elemento de
refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un
material similar
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Cable de estructura ajustada

• Contiene varias fibras con protección secundaria
  que rodean un miembro central de tracción, y todo
  ello cubierto de una protección exterior. La
  protección secundaria de la fibra consiste en una
  cubierta plástica de 900 µm de diámetro que rodea
  el recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica.

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La protección secundaria proporciona a cada fibra
individual una protección adicional frente al
entorno así como un soporte físico. Debido al
diseño ajustado del cable, es más sensible a las
cargas de estiramiento o tracción y puede ver
incrementadas las pérdidas por micro curvaturas.
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Cable blindado

• Tienen una coraza protectora o armadura de acero
  debajo de la cubierta de polietileno. Esto
  proporciona al cable una resistencia excelente al
  aplastamiento y propiedades de protección frente
  a roedores. Se usa frecuentemente en aplicaciones
  de enterramiento directo o para instalaciones en
  entornos de industrias pesadas.

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(No Transcript)
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cables de fibra óptica para aplicaciones
especiales

• Cable aéreo autoportante
• Cable submarino
• Cable compuesto tierra-óptico (OPGW)
• Cables híbridos
• Cable en abanico

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Cable aéreo autoportante

• Autosoportado es un cable de estructura holgada
  diseñado para ser utilizado en estructuras
  aéreas. Para asegurar el cable directamente a la
  estructura del poste se utilizan abrazaderas
  especiales. El cable se sitúa bajo tensión
  mecánica a lo largo del tendido.

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Cable submarino

• Es un cable de estructura holgada diseñado para
  permanecer sumergido en el agua. Actualmente
  muchos continentes están conectados por cables
  submarinos de fibra óptica transoceánicos.

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Cable compuesto tierra-óptico (OPGW)

• Es un cable de tierra que tiene fibras ópticas
  insertadas dentro de un tubo en el núcleo central
  del cable. Las fibras ópticas están
  completamente protegidas y rodeadas por pesados
  cables a tierra. Es utilizado por las compañías
  eléctricas para suministrar comunicaciones a lo
  largo de las rutas de las líneas de alta tensión.

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Cables híbridos

• Es un cable que contiene tanto fibras ópticas
  como pares de cobre.

• Cable en abanico
• Es un cable de estructura ajustada con un número
  pequeño de fibras y diseñado para una conexión
  directa y fácil (no se requiere un panel de
  conexiones).

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Clasificación de las fibras ópticas

• Las fibras ópticas utilizadas actualmente en el
  área de las telecomunicaciones se clasifican
  fundamentalmente en dos grupos según el modo de
  propagación Fibras Multimodo y Fibras Monomodo. 

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Fibras ópticas Multimodo

• Son aquellas que pueden guiar y transmitir varios
  rayos de luz por sucesivas reflexiones, (modos de
  propagación). Los modos son formas de ondas
  admisibles, la palabra modo significa trayectoria.

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Fibras ópticas Monomodo

• Son aquellas que por su especial diseño pueden
  guiar y transmitir un solo rayo de luz (un modo
  de propagación) y tiene la particularidad de
  poseer un ancho de banda elevadísimo.
• En estas fibras monomodo cuando se aplica el
  emisor de luz, el aprovechamiento es mínimo,
  también el costo es más elevado, la fabricación
  difícil y los acoples deben ser perfectos.

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Empalmes y conexión de fibras ópticas

• Para la instalación de sistemas de fibra óptica
  es necesario utilizar técnicas y dispositivos de
  interconexión como empalmes y conectores.
• Los conectores son dispositivos mecánicos
  utilizados para recoger la mayor cantidad de luz.
  Realizan la conexión del emisor y receptor óptico.

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En caso de que los núcleos no se empalmen
perfecta y uniformemente, una parte de la luz que
sale de un núcleo no incide en el otro núcleo y
se pierde. Por tanto las perdidas que se
introducen por esta causa pueden constituir un
factor muy importante en el diseño de sistemas de
transmisión, particularmente en enlaces de
telecomunicaciones de gran distancia.
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En las fibras monomodo los problemas de empalme
se encuentran principalmente en su pequeño
diámetro del núcleo Dn 10µm, esto exige contar
con equipos y mecanismos de alineamiento de las
fibras con una mayor precisión.
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Las pérdidas de acoplamiento se presentan en las
uniones deEmisor óptico a fibra, conexiones de
fibra a fibra y conexiones de fibra a
fotodetector.Las pérdidas de unión son causadas
frecuentemente por una mala alineación lateral,
mala alineación de separación, mala alineación
angular, acabados de superficie imperfectos y
diferencias ya sea entre núcleos o diferencia de
índices.
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Técnicas de empalme

• Empalme por fusión
• Se realiza fundiendo el núcleo, siguiendo las
  etapas de
• preparación y corte de los extremos
• alineamiento de las fibras
• soldadura por fusión
• protección del empalme

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Empalme mecánico

• Este tipo de empalme se usa en el lugar de la
  instalación donde el desmontaje es frecuente.
  Consta de un elemento de auto alineamiento y
  sujeción de las fibras y de un adhesivo adaptador
  de índice que fija los extremos de las fibras
  permanentemente.
• Después de realizado el empalme de la fibra
  óptica se debe proteger con
• manguitos metálicos
• manguitos termoretráctiles
• manguitos plásticos.
• En todos los casos para el sellado del manguito
  se utiliza adhesivo o resina de secado rápido.

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Propiedades de transmisión de la fibra óptica

• Atenuación
• Significa la disminución de potencia de la señal
  óptica, en proporción inversa a la longitud de
  fibra. La unidad utilizada para medir la
  atenuación en una fibra óptica es el decibel
  (dB).
• A 10 log P1 / P2
• P1 potencia de la luz a la entrada de la fibra
• P2 potencia de la luz a la salida de la fibra
• La atenuación de la fibra se expresa en dB/Km.
  Este valor significa la perdida de luz en un Km.

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2. Ancho de Banda

• Determina la capacidad de transmisión de
  información, considerando pulsos luminosos muy
  estrechos y separados en el tiempo. La capacidad
  viene limitada por una distorsión de la señal que
  resulta por ensanchamiento de los pulsos
  luminosos al transmitirse a lo largo de la fibra.
  Los factores que contribuyen dicho ensanchamiento
  son
• Dispersión intermodal
• Dispersión intramodal

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Dispersión intermodal

• Es causada por la diferencia en los tiempos de
  propagación de los rayos de luz que toman
  diferentes trayectorias por una fibra. Tiene
  lugar solo en las fibras multimodo, se puede
  reducir usando fibras de índice gradual y casi se
  elimina usando fibras monomodo de índice de
  escalón. Esta dispersión causa que un pulso de
  luz se recibe en el receptor ensanchado

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Dispersión intramodal

• La dispersión intramodal del material
• La dispersión intramodal del material o cromática
  resulta por que a diferentes longitudes de onda
  de la luz se propagan a distintas velocidades de
  grupo a travéz de un medio dado (material de la
  fibra). Como en la práctica las fuentes de luz no
  son perfectamente monocromáticas, se ocasiona por
  esta causa un ensanchamiento de pulso recibido.
  Este efecto aparece en las fibras multimodo y
  monomodo.

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Dispersión intramodal de la guía de onda.Es
función del ancho de banda de la señal de
información y la configuración de la guía
generalmente es más pequeña que la anterior y se
la puede despreciar. Producto cruzadoEs
pequeño y se desprecia excepto cuando no se
desprecia el de la guía.
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3. Diámetro de campo modal

• Su valor aumenta conforme la longitud de onda de
  la luz guiada es mayor, es de gran importancia en
  las características de la fibra monomodo. A
  partir de él se puede calcular posibles pérdidas
  en empalmes, pérdidas por microcurvaturas y
  dispersión cromática de la fibra.

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4. Longitud de onda de corte

• La fibra óptica, llamada monomodo no guía un
  único rayo para todas las longitudes de onda.
  Solo a partir de una longitud de onda óptica se
  comporta como monomodo, para longitudes de onda
  por debajo de ese valor la fibra óptica guía
  varios rayas de luz y se comporta como multimodo.
  La longitud de onda en la que se produce la
  separación entre monomodo y multimodo para una
  fibra óptica se llama longitud de onda de corte.

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• FIN