QUÉ ES LA FIBRA ÓPTICA
La fibra óptica está compuesta por filamentos de vidrio o plástico, de espesor entre 10 y 300 micrones.
PROPAGACIÓN DE LA LUZ
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.
MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN
La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre, con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz.
MODOS Y CONFIGURACIÓN
Fibra Monomodo:
Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implementar. En estas la trayectoria sigue el eje de la fibra, es decir posee un modo de propagación único; son fibras en la cual diámetro del núcleo esta en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo.
Fibra Multimodo de Índice Gradiante Gradual:
Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra.
Fibra Multimodo de índice escalonado:
Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación del índice.
CON LA FIBRA ÓPTICA SE PUEDEN USAR EMPALMES Y CONECTORES:
Empalmes:
Se utilizan para conexiones permanentes y cuando se requiere de tramos más largos al que proporciona el carrete ó bobina de cable, pérdidas menores que los conectores alrededor de 0,02dB.
Los empalmes pueden ser mecánicos estos son previamente fabricados por compañias como 3M, influyen directamente sobre el costo y la atenuacion, y empalmes por fusion estos son realizados en el horno de fusion tienen menos atenuación pero su fabricacion es costosa.
Conectores:
Se utilizan para conexiones removibles, poseen pérdidas de 0,2dB ya que existe aire entre la superficie pulida de la fibra óptica y el conector. Generalmente son usados entre fuentes, detectores y el cable de fibra óptica.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA
Ventajas:
Poseen mayor capacidad para transmitir debido al ancho de banda, permiten transmitir video y voz en tiempo real, son inmunes a las transmisiones cruzadas entre cables causadas por inducción magnética, poseen alta resistencia a condiciones ambientales extremas, son fáciles de instalar.
Desventajas:
Son difíciles de reparar, su costo es elevado, fragilidad de las fibras, en ocasiones la disponibilidad de conectores es limitada.
PÉRDIDAS EN LA FIBRA ÓPTICA
Dispersión cromática o de longitudes de onda: Ocurre cuando los rayos de luz que se producen en un extremo de la fibra no llegan al mismo tiempo provocando una distorsión en la señal, esto ocurre solamente en la fibra óptica monomodo.
Dispersión modal o de ensanchamiento de pulso: Se debe a la diferencia de tiempos de propagación de rayos de luz que van por diferentes trayectorias en una fibra óptica, se presenta solo en la fibra multimodo se puede reducir en multimodo de índice gradual y se elimina totalmente en monomodo de índice escalonado.
Pérdidas por acoplamiento: Son defectos de alineamientos de las fibras. Entre ellos axial, entrehierro, angular, acabado superficial y entre fibras con diferentes conos de aceptación.
Enlaces de fibra
Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son: transmisor, receptor y guía de fibra. El transmisor consiste de una interfaz analógica o digital, un convertidor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico.
El receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, un fotodetector, un convertidor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfaz analógica o digital. En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal analógica o digital.
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