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Fibra Optica

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by

Asiel Fedorenko

on 2 June 2014

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Transcript of Fibra Optica

Fibra Óptica
Historia
Precursores
Fibra
óptica

Marco
teórico

La luz
Fotófono:Inventado por Graham Bell en
1880. Consiste en transmitir el sondo de la
voz a través de un haz de luz.
El fotófono utiliza un emisor y un receptor fabricados con cristales de selenio.

La transmisión consistía en modular el haz de luz a través de espejos vibratorios, que oscurecían el haz y lo dirigían de emisor a receptor.
Características
Aplicaciones
En el año 1959, se descubre el rayo láser. Este fue aplicado a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a velocidades inusitadas y con amplia cobertura.



Fue entonces cuando los científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación.
Sin embargo esta utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser.
Índice de refracción

n = c / v
n: índice de refracción
c: velocidad de la luz en el vacío
v: velocidad de la luz en el medio
Ley de Snell

n1 sen i = n2 sen r

n1 y n2: son los índices de refracción de los medios
i: ángulo del rayo incidente
r: ángulo del rayo reflejado

Ventajas y desventajas
Clasificación
Problemas en la aplicación
Dispersión Modal
Hay un ángulo de incidencia al que llamaremos crítico o máximo en el cual se produce un fenómeno conocido como reflexión total.

Matemáticamente hablando, se da cuando el ángulo r es 90°
Dispersión cromática
Atenuación
Comunicaciones en general
Comunicaciones en particular
Datos de
interés

La fibra óptica en el futuro
Redes FTTH
¿Cómo funciona la fibra óptica?
Sensores
Circuitos integrados fotónicos
Otros
Composición de la fibra
Cono de aceptación: A través de la fibra se transmitirán sólo los rayos de luz que incidan en el ángulo de aceptación de la fibra.
Ángulo de aceptación: Es el ángulo de incidencia crítico planteado a través de la ley de Snell
Fabricación de la fibra
Apertura numérica (NA): Es un parámetro de la fibra óptica que se calcula como el seno del ángulo de aceptación
Se inyecta luz dentro de la NA de la fibra y ésta se propaga por la misma, reflejándose hasta llegar al otro extremo.
Composición
Dos regiones concéntricas de plástico o cristal.
La interna se llama núcleo (8 a 600 micras)
La externa se llama revestimiento.

Además del núcleo y el revestimiento hay:

Una capa de material de refuerzo (Fibra de aramido)

Una envoltura (PVC)

Que sirven para proteger la integridad física de la fibra
Tipo de propagación:
Monomodo y Multimodo
Tipo de refracción:
Salto de Índice e Índice gradual
Material: Plástico y vidrio
Estructura del cable: Holgada y densa
Ventajas
Desventajas
La fibra óptica se usa en las comunicaciones(telefonía, internet ,televisión )
¿pero como logramos que funcione?
¿Que hay que tener en cuenta?
Tipo de fibra
Mono modo
Multi modo
-Una banda de paso muy ancha
-Gran flexibilidad
-Gran ligereza
-Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético
-Gran seguridad: la intrusión detectable y no-radiación
-No produce interferencias
-Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia
-Resistencia mecánica, temperatura y corrosión
-Facilidad para localizar los cortes
-Coste menor al del cobre
-Factores Ambientales
Mejores a grandes distancias
Baja atenuación
Longitudes de onda entre 1.310 ~ 1.550 nm
-Alta fragilidad de las fibras
-Transmisores y receptores más costosos
-Empalmes entre fibras difíciles de realizar
-No pueden transmitir electricidad para repetidores ni receptores
-No existen las memorias ópticas
-Dificultad en su fabricación
-Normativa incipiente
-En una fibra monomodo, la luz puede tomar un único camino a través del núcleo
-Las fibras multimodo tienen núcleos más grandes y la luz recorre varios caminos
Más económicas
-En las fibras de índice gradual, el índice de refracción es inferior en las proximidades
del revestimiento que en el eje de la fibra.
-En las fibras de salto de índice, la refracción es constante hasta su revestimiento, en donde dicho índice decrece de forma discreta.
Estándar para LAN y Ethernet
Longitudes de onda entre 850 ~ 1.310 nm
Equipos lumínicos menos sofisticados
-La fibra óptica de vidrio es la tradicional y tiene buen rendimiento en largas distancias. Presenta un alto costo.
-La fibra de plástico es una alternativa más económica y flexible. Tiene un núcleo más grande y es ampliamente usada
Sus modos pueden ser usados para transmitir información
Ineficaz para distancias mayores a 2km
-En un cable de estructura holgada, la fibra o fibras ópticas (se suelen agrupar en grupos de 6, 8, 10 ó 12 fibras) se alojan holgadamente dentro de una protección secundaria de un diámetro de entre 1 y 3mm
-En un cable de estructura densa, cada fibra óptica está ceñida a su protección secundaria que consiste en una cubierta plástica con
Inyección lumínica
Necesita equipo óptico sofisticado
-Ensancha los pulsos naturalmente cortos (6 a 10 ns) de la fibra óptica
-Puede derivar en interferencia intersimbólica
La señal se inyecta como luz en la fibra...
-La energía óptica "se ensancha"
-Varias longitudes de onda en un ancho espectral, recorriendo a velocidades distintas
-Láser vs Led
Láser
-No se incrementa con la frecuencia
-Pueden ser intrínsecas o extrínsecas
-Picos de absorción infrarrojos o ultravioletas, efecto de Rayleigh
-Impurezas de H, OH-, irregularidades geométricas, microfisuras, microcurvaturas.
Consume mucha menos energia.
Entre el 0.5% y 50% que un led
Menor atenuación de la señal
-Redes hogareñas - Triple play
-Compañías involucradas: Verizon SBC, BellSouth, NTT, iPlan, Claro, Telmex, PhoneVision
-Objetos inteligentes: Smart House
-Desafío estructural: Caso Google
Difícil de usar
Más caro
-Equivalentes al circuito electrónico tradicional
-Diversidad de materiales para fabricación (ventaja sobre silicio)
-Mayor velocidad, menor tamaño, menor peso, más funcionalidades.

Led
-Se ha conseguido que alcance un 99,7% de la velocidad de la luz en el vacío
-Consiste en dejar "Hueca" a la fibra
-El desafío consiste en mejorar el revestimiento
-Velocidad máxima de hasta 57 Tbps
Mayor tiempo de vida
Fácil aplicación

Muy económico
No puede usarse en monomodo
No se aprovecha bien y consume mucho
Fotorreceptores
El receptor debe poder interpretar las señales lumínicas
Detector PIN
Detector APD
Detector MSM
Conectores
FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.
FDDI, se usa para redes de fibra óptica.
LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos.
SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.
ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.
Pulido
La luz entra por los extremos de la fibra, la terminación de estos determina como incide la luz...
SAT-3/WASC/SAFE
TAT-8
Servicios
(telefonía, internet, televisión)
Los sistemas de fibra óptica son adecuados no sólo para la transmisión de información, sino también como sensores distribuidos localmente. Las magnitudes físicas de medida como la temperatura o las fuerzas de compresión y de tracción pueden influir en las fibra de vidrio y modificar localmente las propiedades de los conductores de luz en la fibra. Como resultado de la atenuación de la luz en las fibras de vidrio de cuarzo producida por la dispersión, se puede determinar el lugar de una influencia física externa, de manera que la guía de ondas de luz se puede utilizar como un sensor lineal.
Ejemplo
Todos los sensores ópticos utilizan luz transmitida desde la superficie hacia abajo a través de una fibra óptica. Los sensores interactúan con la luz y reflejan parte de ésta a través de la fibra hasta la unidad en superficie para su respectivo análisis. La tecnología de "Rallado" de Bragg permite la incorporación de sensores directamente en la ruta óptica, lo que simplifica el sensor a una estructura de cristal monolítico simple. Cuando cambia la temperatura, presión o tensión sobre la fibra, también cambia la longitud de onda reflejada, proporcionando una medición directa. El sensor de fondo es íntegramente de cristal y puede soportar altas temperaturas, presiones y vibración. Los componentes electrónicos del sistema se encuentran en la superficie, por lo que no están expuestos al ambiente hostil del fondo del pozo y se puede acceder a ellos fácilmente para realizar tareas de actualización o mantenimiento
sensor de fondo de pozo
Iluminación
Joyería
joya en Fibra óptica oro blanco y diamantes ganadora de competencia de design en Tokio
Hormigón traslúcido
El concreto translúcido es un concreto polimérico. Permite el paso de la luz y desarrolla características mecánicas superiores a las del concreto tradicional. Permite levantar paredes casi transparentes, más resistentes y menos pesadas que el cemento tradicional.
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