Realizada por: Armando Sánchez Montero A.S.M© 2010 Fibra Óptica Hoy es miércoles, 29 de marzo de 2017miércoles, 29 de marzo de 2017 y ahora mismo son las 6:36:19 p.m. Realizada por: Armando Sánchez Montero A.S.M© 2010 asamonciclista@hotmail.com

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

Fundamentos de la Fibra Óptica Indice del seminario

Historia 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)

Tendencias en la telecomunicación 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....

Requerimientos de ancha de banda 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 1975 1980 1985 1990 1995 RS 232 DEC VAX IBM 3270 IBM AS 400 4 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 2005 10 Gb/s xDSL

Ancho de Banda

Ventajas de la fibra óptica (FO) 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

Aplicaciones de la Fibra Óptica

Cableado Estructurado EN 50173 / ISO 11801 Fibra Óptica Fibra Óptica / cobre Fibra Óptica Fibra al escritorio (FTTD)

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

Frecuencia / Longitud de Onda + - 1 cycle wavelength time distance 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 = 1.000.000 Hertzios 1 GHz = 1.000.000.000 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.

Espectro Electromagnético(1) 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) 1022 –––––– 1020 –––––– 1021 –––––– 1019 –––––– 1017 –––––– 1018 –––––– 1016 –––––– 1014 –––––– 1015 –––––– 1013 –––––– 1011 –––––– 1012 –––––– 1010 –––––– 108 –––––– 109 –––––– 107 –––––– 105 –––––– 106 –––––– 104 –––––– 102 –––––– 103 –––––– 10 –––––– Ultraviolet Violet Yellow Orange Red Infrared Blue Green wavelength (nm) 400 455 490 550 580 620 750 800 850 1300 1550 Longitud de onda: Rapidez de la luz frequency Subsonic

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

Ventanas Ópticas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 MM 1.Window MM/SM 2.Window SM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 MM 1.Window MM/SM 2.Window SM 3.Window dB/km nm

Atenuación Base Entrada de luz Entrada de luz Señalde entrada Luz dispersada de vuelta Entrada de luz Señalde entrada Señal de salida 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 LED’s barato

Causas de atenuación (1) Microtorcimientos Superficie (e.g. rasguños) Posibles causas Material Defectuoso (particulas de polvo, burbujas de gas, dispersión, etc.) Tolerancias del diámetro del revestimiento y de la base Microtorcimientos (torcimientos microscopicos) Macrotorcimientos Burbujas de aire Estructura (dispersión) Material defectuoso 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..)

Video atenuación

Refracción (1) La rapidez de la luz en el aire Las ondas electromagnéticas se separan hacia fuera en vacío con la velocidad de la luz Co = 299.792,458 km/s El valor redondeado para separarse hacia fuera en el aire (n=1) está casi: Co = 300.000 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 = Co / Cm n = indice de refracción Co = rapidez de la luz en el aire Cm = rapidez de la luz en el material óptico

Refracción (2) 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. Nivel de separación media 2 (Media ancha - alto n) media 1 (Media fina - bajo n) Ø A un ángulo de incidencia de 90 grados no se dobla. Cualquier al otro ángulo de incidencia la refracción ocurrirá.

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

Indice de refracción Valores típicos: IOR or n vacio 1,0 aire 1,0003 agua 1,33 fibra de cristal (MM) en base 1,457 fibra de cristal (MM) en revestimiento 1,417 fibra de cristal (SM) en base 1.471 cristal 1.5-1.9 diamante 2.42

Reflexión Si se refleja un rayo de luz, entonces el Ø1 (angulo de incidencia) = Ø2 ØC Ø1 Ø2 Media 1 (media fina - bajo n) Nivel de separación Media 2 (media - alta 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.

Ejemplo de Reflexión

Apertura numérica Apertura numérica AN Angulo de aceptación  Ø Apertura numérica AN AN=n0 · sin  = ncore²-ncladding² Tipicamente tu puedes encontrar la apertura numerica en vez del ángulo de aceptación. Los valores son aproximadamente AN=0,2 (correspondientes a   11º ) Angulo crítico > Angulo crítico

Fuente de luz LED LED Base 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.

LED vs. LASER LED Laser 1260 1300 1340 nm 1290 1300 1310 nm

Fuentes de Luz LASER Revestimiento LASER Base 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

Los efectos de la fibra óptica ncl Revestimiento Base no light ncl Revestimiento

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

Estructura de la fibra óptica 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

Fibra Óptica Multimodo (MM) 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 Óptiva Monomodo (SM) 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

MonoModo (SM) // MultiModo (MM) Revestiento Base Multi Modo (MM) índice de progresión (especial) 250 - 380 µm 200 µm 125 µm 125 µm 125 µm 50 µm 62.5 µm 100 µm Multi Modo (MM) índice graduado MonoModo step index 125 µm 9 µm

FO vs. Cobre Par de cobre Par de cobre 0,6mm 0,6mm Fibra Fibra Cantidad de fibras 6 100 2, 4, 6 100 Diametro exterior (mm) 12 31,5 11,5 20 Peso (kg/km) 140 1245 100 295 (std.) Longitud de salida (m) 1000 1000 2000 2000 Distancia de repeticion (km) 1,5 1,5 50 (SM) 50 (SM) Ancho de banda 300-3400 Hz 300-3400 Hz 150-400 THz 150-400THz

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

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

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

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

Radio minímo de flexión (1) 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 minimo de flexión (2) e.j. Enchufe de pared Radio de flexión Conector

Fabricación de la fibra de cristal(1) la materia prima es el cristal puro del cuarzo extremo (SiO2) el cristal del cuarzo es manchado por dotación especial de gas = > por esto que se templa el índice de la refracción dote a la materia prima rotación = > rotación symetrica el objeto semitrabajado de la fibra tiene casi 20 milímetros de grueso y casi 800-1000 milímetros de largo de este objeto semitrabajado se traza la fibra real condiciones de limpieza de habitación varios metodos existentes...

Fabricación de la fibra de cristal (2) 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 (3) Deposición Exterior Del Vapor (OVD) Rotación del cilindro (ROD) Material de revestimiento (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 base llama atravesando el mechero de gas SiC4 GeCl4 Gas

Fabricación de la fibra de cristal(4) fibra trazada y capa primaria preform oven measurement of the fiber diameter coating coil up 125 m 250 m se trazan típicamente 10-25 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 Torre de fibra trazada: 15-20m high

Tipo de cables de Fibra Óptica 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

Construcción del cable Cable monomodo Revestimiento exterior (PVC) revestimiento Mienbro de fuerza (kevlar) capa protectora(PVC) (primary) capa base

Especificación del Cable(DIN VDE 0888) 14. LG Lagenverseilung 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

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

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

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

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

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

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

Tubo perdido (Salida) 2 arriba sobre 12 fibras en tubo perdido 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

Cable Multimodo (Salida) 2 arriba sobre 12 fibras en x tubos perdidos 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

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).

Cable de cinta (Salida) Revestimiento de protección Fibra de cinta Revestimiento de salida „Fibra de cinta“ 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

Conectores de Fibra Óptica

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

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

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

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

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

Empalme FC Estandar en telecomunicaciones en US Versión principalmente Monomodo

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

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

Empalmes de fundas Funda de Hoja de Trébol Funda llena de silicona Epoxy Materiales: • Ceramica • Cobre • Bronce • Plastico Funda Invertida de Hoja de Trébol Funda partida de Zircona

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

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

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

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

Video Montaje conector VF-45

Elmpalme de Fibra Óptica

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