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Fibra Óptica Realizada por: Armando Sánchez Montero A.S.M© 2010 Hoy es Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado,

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1 Fibra Óptica Realizada por: Armando Sánchez Montero A.S.M© 2010 Hoy es Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014Sábado, 03 de Mayo de 2014 y ahora mismo son las 10:08:14 a.m.10:08:14 a.m. y ahora mismo son las 10:08:14 a.m.10:08:14 a.m.

2 INDICE Fundamentos de la fibra óptica. Conectores. Empalmes de F.O Transmisión en la fibra óptica Seguridad de la fibra óptica. Comprobación en la F.O

3 Fundamentos de la Fibra Óptica Indice del seminario

4 1790 Sistemas ópticos de telegrafo (Chappe/France) 1870 Dirección ligera en un chorro del agua(J.Tyndall / UK) 1880 Photophon (G.Bell / USA) 1934 Sistema de teléfono óptico (R.French / USA) 1960 Primer Laser utilizable (T.H.Maiman / USA) 1965 Fibra 20 dB/km 1970 Fase de modo simple < 20 dB/km 1995 Fibra 0,25 dB/km (1550 nm) Historia

5 Servicios ofrecidos hoy y en el futuro Pago por canal, Pago por visión, pago por radio Teleaprendizaje / Teleenseñanza Televisión digital interactiva Servicios en demanda (Compra en casa) Sistemas de red nuevos Fibra para la casa (FTTH) Fibra sobre el escritorio (FTTD) Voz a traves de IP (VoIP) Internet Comercio electrónico, etc.... Tendencias en la telecomunicación

6 Requerimientos de ancha de banda RS 232 DEC VAX IBM 3270 IBM AS Mb/s Token Ring 10-BASE-T Ethernet 16 Mb/s Token Ring 55 Mb/s ATM Full Motion Video 622 Mb/s 1 Gb/s 100 Mb/s 10 Mb/s 1 Mb/s 100 Kb/s 10 Kb/s 1 Kb/s TP-DDI 2000 CAT. 1 / 2 CAT 3 CAT 4 CAT 5 CAT 6 LWL Gb/s xDSL

7 Ancho de Banda

8 : Depositos ilimitados de material : Seguridad – dificultad para pinchar : Capacidad extremadamente alta de ancho de banda : Inmunidad a las interferencias electricas (no hay problemas EMV) : Seguridad - ningun flujo eléctrico en la corriente : Excepción – separación galvánica : Ninguna charla cruzada : Baja atenuación : Bajo peso frente al cobre : Diametro de cable pequeño frente al cobre : buenas características de flexión Ventajas de la fibra óptica (FO)

9 Aplicaciones de la Fibra Óptica

10 Cableado Estructurado EN / ISO Fibra Óptica Fibra Óptica / cobre Fibra al escritorio (FTTD)

11 ¿Que es la luz...? Isaak NewtonLa luz consiste en la salida de muchas pequeñas particulas - Korpuskeln C. HuygenesSuaves speads saliendo en una oscilación periodica hacia todos los lados Max PlanckLa energia de la radiación al igual que la luz consiste en la salida de varios paquetes pequeños de energia incargables llamadas particulas Albert EinsteinLa radiación de la luz es la secuencia singularde pequeñas particulas llamadas fotones Los físicos hoyLa luz tiene dos formas diferentes: 1) Luz de A-B ->> Teoria de onda 2) Luz de objeto a objeto ->> Teoria de fotón Teorías Físicas

12 + - 1 cycle wavelength time distance Frecuencia / Longitud de Onda El índice binario se relaciona directamente con la frecuencia, medida en hertzios El requisito de la frecuencia de redes de ordenadores modernas es alto, se mide Hertz MEGA, (megaciclo) o GIGA Hertz (GHz): 1 Megaciclo = Hertzios 1 GHz = Hertzios El término que cuantifica el requisito de la frecuencia es el ancho de banda. Una anchura de banda más alta significa más capacidad de la señal El ancho de banda esta relacionado con la longitud del cable. Esto se llama el producto de la longitud-anchura de banda que se mide en el kilómetro de MegaHertz (MHz.km). Los cables de fibraóptica tienen una anchura de banda típica de 500MHz.km, en donde los cables de cobre de CAT5 y el rango CAT6 tiene una actual anchura de banda entre de 100/200 megaciclos sobre 100 metros.

13 Subsonic 0 Cosmic Rays Gamma Rays X-Rays Ultraviolet Light Visible Light Infrared Light Radar and TV FM Radio Short-wave Radio AM Radio Sound Frequency (Hz) –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– –––– –– ––––– – –––– –– –––– –– 10 8 –––– –– 10 9 –––– –– 10 7 –––– –– 10 5 –––– –– 10 6 ––––– – 10 4 ––––– – 10 2 –––– –– 10 3 ––––– – 10 –––– –– Ultraviolet Violet Yellow Orange Red Infrared Blue Green wavelength (nm) Longitud de onda: Rapidez de la luz frequency Espectro Electromagnético(1)

14 Espectro Electromagnético(2) Yellow Orange Red Infrared Green Longitud de onda 490 nm 550 nm 580 nm 620 nm 750 nm 850 nm 1300 nm 1550 nm Longitud de onda: Rapidez de la luz frecuencia

15 MM 1.Window MM/SM 2.Window SM 3.Window dB/km nm Ventanas Ópticas

16 La luz es perdida o atenuada cuando viaja atraves de la fibra. La luz blanca es atenuada mucho más que la luzIR, asi la luz invisible tiene más futuro en el viaje a traves de la fibra. Mucha de las perdidas de luz en la fibra óptica ocurren por la dispersión ligera debido a las imperfecciones minuciosas en la base del cristal. Esto se denomina DISPERSIÓN DE RAYLEIGHT La cantidad de dispersión (por lo tanto pérdida) aumenta como las longitudes de onda conseguidas son más cortas, (más hacia luz visible) La ventana de los 850nm está bastante lejos en la región IR para darnos las distancias razonables de la transmisión (los 2-3km) que usan los LEDs barato Base Entrada de luz Luz dispersada de vuelta Entrada de luz Señalde entrada Señal de salida Atenuación

17 Microtorcimientos Superficie (e.g. rasguños) Burbujas de aire Macrotorcimientos Material defectuoso Estructura (dispersión) Macrotorcimientos y muescas ( debido a la tensión mecánica, a la flexión fuerte, a la presión, a los objetos sostenidos, etc..) ¡Burbujas de Aire y contracciones (e.j. pobre empalme) Arañazos en la superficie de la fibra de los conectores (pulimiento pobre, conectores sucios, dirección mala de los conectores, etc..) Posibles causas Material Defectuoso (particulas de polvo, burbujas de gas, dispersión, etc.) Tolerancias del diámetro del revestimiento y de la base Microtorcimientos (torcimientos microscopicos) Causas de atenuación (1)

18 Video atenuación

19 La rapidez de la luz en el aire Las ondas electromagnéticas se separan hacia fuera en vacío con la velocidad de la luz C o = ,458 km/s El valor redondeado para separarse hacia fuera en el aire (n=1) está casi: C o = km/s y es bastante bueno para los calculos. Indice de Refracción n The movimiento de separación de la luz es dependiente del mateial en el cual la luz sea desprendida : n = C o / C m n = indice de refracción C o = rapidez de la luz en el aire C m = rapidez de la luz en el material óptico Refracción (1)

20 Nivel de separación media 2 (Media ancha - alto n) media 1 (Media fina - bajo n) La luz refracta o se dobla cuando pasa de una media que tiene un índice de refracción a una media que tiene un diverso índice de refracción. Refracción (2) A un ángulo de incidencia de 90 grados no se dobla. Cualquier al otro ángulo de incidencia la refracción ocurrirá. Ø

21 Ejemplo de refracción Regla Agua Aire La regla aparece doblada cuando está vista fuera del cristal debido a la refracción

22 Valores típicos:IOR or n vacio1,0 aire1,0003 agua1,33 fibra de cristal (MM) en base1,457 fibra de cristal (MM) en revestimiento 1,417 fibra de cristal (SM) en base1.471 cristal diamante2.42 Indice de refracción

23 Reflexión Si se refleja un rayo de luz, entonces el Ø 1 (angulo de incidencia) = Ø 2 Nivel de separación Ø1Ø1 Ø2Ø2 Media 2 (media - alta n) Media 1 (media fina - bajo n) A los ángulos mayores que el ØC del ángulo crítico, la luz reflejará totalmente el interfaz entre la base y el material del revestimiento (reflexión interna total). Los actos del interfaz como superficie reflejada. ØCØC

24 Ejemplo de Reflexión

25 Apertura numérica Angulo de aceptación Ø Apertura numérica A N A N =n 0 · sin = n core ²-n cladding ² Tipicamente tu puedes encontrar la apertura numerica en vez del ángulo de aceptación. Los valores son aproximadamente A N =0,2 (correspondientes a 11º ) Angulo crítico > Angulo crítico

26 LEDBase Revestimiento El LED produce un haz de luz ancha que contiene millares de rayos o de modos individuales de luz - por lo tanto el término con varios modos de funcionamiento El término usado para describir la extensión de las longitudes de onda de la luz producidas por un LED se llama anchura espectral Aunque la base de la fibra para la fibra multimodo es muy pequeña, sigue siendo bastante grande corresponder con de cerca la luz que emite la área de un LED. Los LED visibles se utilizan a menudo como luces de indicador en el equipo electrónico. Pueden también ser hechos para emitir la luz invisible o infrarroja, ideal para el uso en la óptica de fibra. Fuente de luz LED

27 LEDLaser nm nm LED vs. LASER

28 LASER Base Revestimiento El laser produce un haz de luz muy estrecho que hace que el enfoque no se separe es decir se enfoca Una fuente de laser tiene una anchura espectral muy baja para los medios que contengan una extensión muy estrecha de longitudes de onda Porque la base de la fibra monomodo es muy pequeña, si se utiliza una fuente del LED la mayoría de la energía ligera emitida por el LED se pierde y no se incorpora la base de la fibra. Por lo tanto los LASERs se utilizan más comunmente en sistemas monomodo Los dispositivos del laser son mucho más costosos que los dispositivos del LED Fuentes de Luz LASER

29 Revestimient o Base n cl nono light Los efectos de la fibra óptica

30 1 micron 0,001 mm 0,001 inch = 0,0254 mm Pelo humano 0,0889 mm 9 micron (base de la fase monomodo) Como de grande es un Micron?

31 Capa primaria revestimiento base La base y el revestimiento de cristal esta hecho de cristal extremadamente puro El cristal es así que puro usted podría ver a través de un bloque los 40km de densidad! Una capa del acrylato (material plástico) con diámetro de 250 µm (1/4m m) cubre el revestimiento para proporcionar protección, flexibilidad y fuerza extensible a la fibra Una capa secundaria del 900 µm (9/10m m) también se utiliza en muchos tipos de formato del cable La base lleva la luz El revestimiento contiene la luz dentro de la base Estructura de la fibra óptica

32 Revestimiento 125 µm Base 62,5 µm Capa primaria 250 µm Base 50 µm La fibra multimodo (MM), a menudo llamada fibra de comunicaciones de datos, se utiliza en las redes de área local (LANs) con los rangos hasta los 2km Hay dos tipos de fibras MM: de 50 µm y 62,5 µm Es una mal práctica interconectar diferentes tamaños de base Fibra Óptica Multimodo (MM)

33 Revestimiento 125 µm Base 8-10 µm Capa Primaria 250 µm Las fibras monomodo (SM) son denominadas a menudo como las fibras de las telecomunicaciones Debido a las mayores distancias necesitadas para el trabajo de las telecomunicaciones, se utiliza una fuente de luz mucho más de gran alcance, un laser El laser produce en el SM unicamente un un modo o rayo de luz El LASERS tiene el ancho espectral mucho más estrechoque un LED Para mantener un monomodo (rayo de luz), la base del diametro necesita ser muy pequeña por lo tanto el diámetro de base de los 8-10µm Fibra Óptiva Monomodo (SM)

34 Multi Modo (MM) índice de progresión (especial) Multi Modo (MM) índice graduado MonoModo step index Revestient o Base 200 µm µm 50 µm 62.5 µm 100 µm 125 µm 125 µm 125 µm 9 µm125 µm MonoModo (SM) // MultiModo (MM)

35 Par de cobre 0,6mm Par de cobre 0,6mmFibra Cantidad de fibras61002, 4, 6100 Diametro exterior (mm)1231,511,520 Peso (kg/km) (std.) Longitud de salida (m) Distancia de repeticion (km)1,5 50 (SM) Ancho de banda Hz THz FO vs. Cobre

36 Perfil de IOR Fibra de índice progresión (MM) Pulso de entrada Pulso de salida muchos modos de luz malos ensanchan el pulso de salida (dispersión modal) efecto modal de la dispersión en la fibra de índice de progresión (m)

37 Indice de progresión (MM) Bala simple en tubo pequeño Indice de progresión (SM) voleo de munición en un tubo grande Ejemplo de Dispersión Modal

38 Indice gradiente de la fibra (MM) Pulso de entrda Cada modo de luz necesita aproximamente el mismo tiempo => No se ensancha ningun pulso de salida (no más dispersion modal) Pulso de salida Perfil de IOR La dispersión modal es compensada en la fibra de indice gradiente (MM)

39 Fibra Monomodo (indice de progresión) Pulso de salida Pulso de entrada Un modo => dispersión no modal Indice de progresión de la fibra (SM)

40 Faltar el radio de flexión mínimo especificado para un cable de la fibra de cristal conduce al aumento de la atenuación debido al macrotorcimiento. revestimiento base Radio de flexión Radio minímo de flexión (1)

41 e.j. Enchufe de pared Conector Radio de flexión Radio minimo de flexión (2)

42 z la materia prima es el cristal puro del cuarzo extremo (SiO2) z el cristal del cuarzo es manchado por dotación especial de gas = > por esto que se templa el índice de la refracción z dote a la materia prima rotación = > rotación symetrica z el objeto semitrabajado de la fibra tiene casi 20 milímetros de grueso y casi milímetros de largo z de este objeto semitrabajado se traza la fibra real z condiciones de limpieza de habitación z varios metodos existentes... Fabricación de la fibra de cristal(1)

43 OVD (Deposición Exterior Del Vapor) Europa and US VAD (Deposición Axial Del Vapor) Japón MCVD (Deposición De Vapor Químico Modificada) USA PCVD (Deposición Químico De Vapor de Plasma Activado) Philips PICVD (Deposición De Vapor Químico Del Impulso Del Plasma) Philips Fabricación de la fibra de cristal (2)

44 Deposición Exterior Del Vapor (OVD) Rotación del cilindro (ROD) SiC 4 GeCl 4 Gas atravesando el mechero de gas Material de base llama (1) los gases químicos se depositan sobre la BARRA, formando gradaciones del índice de la base y del revestimiento (2) El tubo es entonces collapsed (prform) Material de revestimiento Fabricación de la fibra de cristal (3)

45 fibra trazada y capa primaria se trazan típicamente kilómetros; sin embargo los 150km son posibles trazado de la forma previa puede variar el dimetro final de la fibra - nivel de entrada del objeto semitrabajado - temperatura de calentamiento - tensión trazada preform oven measurement of the fiber diameter coating coil up 125 m 250 m Torre de fibra trazada: 15-20m high Fabricación de la fibra de cristal(4)

46 Revestimiento apretado la protección del almacenador intermediario se aplica directamente sobre la fibra Tubo Perdido Identificación del tubo externo > de O.D. de la fibra Tipo de cables de Fibra Óptica

47 Cable monomodo Revestimiento exterior (PVC) revestimient o Mienbro de fuerza (kevlar) capa protectora(PVC) (primary) capa bas e Construcción del cable

48 Ejemplo: el cable al aire libre con 4 tubos flojos llenos cada uno con 12 fibras se calificó G50/125 y el elemento del metal en el centro B L = 500MHz km = 0,9 dB/km at 1300nm A-DSF(L)2Y 4x12G50/125 0,9 F500 LG 14.LG Lagenverseilung Especificación del Cable (DIN VDE 0888)

49 fibra compacta / revestimiento apretado cable de correción cable desglosado tubo perdido Cables De interior De Fo

50 coleta = conector con la fibra de 1- 3 m 900 m buffer 50/125 m 62,5/125 m 8-10/125 m : cable flexible : diametro de salida pequeño - tensión y presión directamente sobre el cable => se utiliza solamente en pequeña mecánica de tensión Fibra compacta / revestimiento apretado (Interior) 250 m primary coating

51 typ. Cable de corrección = 2 conectores con x metros de fibra 900 m buffer 50/125 o. 62,5/125 o. 8-10/125 m 3 mm buffer kevlar as miembro de fuerza Cable de corrección (Interior)

52 n x 3mm cable desglosamiento Mini Desglosamiento... es más y más substituir el cable del desglose classical. : muy fino : extremadamente flexible : de instalación facil : buena relación calidad/precio Cable desglosado(Interior)

53 fibra 250 m / 900 m Tubo perdido Con relleno protector o vacio x fibra en tubo perdido : insensible contra expansión porque longitud excepcional de la fibra : elementos adicionales del miembro de la fuerza (aramid / kevlar) - diámetro externo más grande Tubo perdido (Interior)

54 Tubo perdido Cable multitubo cable de cinta Cables de salida de FO

55 2 arriba sobre 12 fibras en tubo perdido Tubo perdido (Salida) : insensible contra expansión porque longitud excepcional de la fibra : elementos adicionales del miembro de la fuerza (aramid / kevlar) : relleno de protección para la protección sobre presiones ajenas y humedad - diámetro externo más grande

56 2 arriba sobre 12 fibras en x tubos perdidos Cable Multimodo (Salida) : insensible contra expansión porque longitud excepcional de la fibra : elementos adicionales del miembro de la fuerza (aramid / kevlar) : relleno de protección para la protección sobre presiones ajenas y humedad : fibra con plastico reforzadode longitud para una estabilidad adicional - diametro más grande

57 Cubiertas de cables Algunas siglas utilizadas para cubiertas de cables. KP: Aramida/fibra de vidrio y Polietileno. PKP: Polietileno, aramida/fibra de vidrio y polietileno. SP: Acero y Polietileno. PSP: Polietileno, acero y polietileno. ESP: Cinta de acero corrugado y polietileno. PESP: Polietileno, cinta de acero corrugado. -R: Relleno de gel (Petrolato).

58 Revestimiento de protección Fibra de cinta Revestimiento de salida Fibra de cinta Cable de cinta (Salida) : ideal para empalmar la masa : permite la reparación facil : dirección fácil de las fibras : Facil identificación : alta cantidad de fibras en el cable - Más didicultad en producción - Temperatura de estabilidad más crítica - Más sensible a los macrotorcimientos

59 Conectores de Fibra Óptica

60 Conector Biconic estilo de tornillo Conector de FO antiguo Versión Multi- o Monomodo Principalmente para sistemas IBM

61 Conectores SMA / FSMA Estilo de tornillo Conector de FO antiguo Modo Multimodo unicamente

62 Conector FC / PC Estilo de tornillo Estandar en Telecomunicaciones en Estados Unidos Versión Monomodo principalmente

63 Conector ST Estilo de bayoneta estándar actual de LAN Versión Multi- o Monomodo

64 Conector SC Estilo de push-pull Versión simplesimplex version Versión duplex Estándar actual de LAN Versión Multi- o MonoModo

65 Empalme FC Estandar en telecomunicaciones en US Versión principalmente Monomodo

66 Empalme ST Versión simple Versión duplex Estandar actual de LAN Versión Multi- o Monomodo

67 Empalme SC Versión simple Versión duplex Estandar actual de LAN Versión Multi- o Monomodo

68 Funda llena de silicona Epoxy Funda partida de Zircona Funda de Hoja de Trébol Funda Invertida de Hoja de Trébol Materiale s: Ceramica Cobre Bronce Plastico Empalmes de fundas

69 Dimensión del final de la rectas conectadas con virolas Final Plano (generalmente entra en contacto) Final PC (contacto positivo) Final con boquete (No contacta) Virolas

70 Fibra Epoxy Kevlar Conector Buffer Prendad o Epoxy Funda de 3mm Terminación al cable de fibra óptica Metodo epoxy

71 Kevlar Anillo de prensado Prensado de la funda Fibra Cable / Fiber Termination Metodo Prensado

72 Conectores SFF (Small Form Faktor) SC-DC MT-RJ LC VF-45 Duplex SC (apenas en comparación) Opti-Jack Conectores estandar en el futuro

73 Video Montaje conector VF-45

74 Elmpalme de Fibra Óptica

75 Desplazamiento Angular De la Alineación Desplazamiento longitudinal (µm) Perdida (dB) Monomodo MFD = 9.5µm l = 1.3µm End Separation MultiModo Core = 62.5µm NA = 0.27 l = 1.3µm Without Index Matching Gel With Index Matching Gel


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