FIBRA ÓPTICA COMUNICACIONES ÓPTICAS CURSO 04-05

ÍNDICE Conceptos Teóricos 1 Conceptos Teóricos Elementos de los sistemas de transmisión por F.O. Ventajas y desventajas de la F.O. con respecto a otros cableados Composición de una F.O. Clasificación de las F.O., tipos y ventajas de cada uno Tipos de cables de F.O. Pérdidas de potencia óptica 2 3 4 5

CONCEPTOS TEÓRICOS DE LA FIBRA ÓPTICA PROPIEDADES DE LA LUZ: LONGITUD DE ONDA. Es la longitud en metros que recorre una onda electromagnética en el tiempo que dura un ciclo de dicha onda. = c/F  = Longitud de onda. c = Velocidad de la luz en el medio. F = Frecuencia de la onda (Hz). ESPECTRO ELECTROMAGNETICO: VLF Y LF AM ONDAS CORTAS FM TV VHF UHF ONDAS IR FO 850 1300 1550 nm LUZ UV RAYOS X 

CONCEPTOS TEÓRICOS DE LA FIBRA ÓPTICA INDICE DE REFRACCIÓN: Es la relación existente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad e la luz en ese medio. Nx = Co/Cx Co = 300.000 Km/sg Cx = Velocidad en el medio El índice de refracción depende de las características intrínsecas del material. Todos los medios tienen un índice de refracción igual o mayor que 1. El índice de refracción de un medio no permanece constante para todas las longitudes de onda. Las fuentes de luz existentes para la transmisión de F.O. no emiten un único pulso de luz, sino que está compuesto por varios pulsos lumínicos con sus respectivas longitudes de onda unitarias. El índice de refracción del grupo es siempre mayor que el índice de refracción del medio.

CONCEPTOS TEÓRICOS DE LA FIBRA ÓPTICA REFLEXIÓN: Se define la reflexión de una onda lumínica que se propaga por un medio isotópico como el cambio de dirección y sentido que sufre la onda al incidir sobre otro medio con un índice de refracción diferente. La propagación de la onda prosigue por el medio inicial. Leyes de Reflexión. Onda lumínica incidente, onda lumínica reflejada y normal a ambas respecto a la superficie de reflexión, están contenidas en el mismo plano. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión tienen el mismo valor, estando medidos ambos respecto a la Normal a la superficie de reflexión. Ley de Snell n1 x sen a = n2 x sen b n1 y n2 = índices de refracción 1º y 2º material. a y b ángulo de incidencia del 1º material y ángulo de refracción 2º material. Angulo Crítico de reflexión. Se llama así al ángulo de incidencia a partir del cuál solo se produce el rayo reflejado y no el rayo refractado, se produce el fenómeno de reflexión total.

CONCEPTOS TEÓRICOS DE LA FIBRA ÓPTICA REFRACCIÓN: Se define como el cambio de velocidad, dirección y sentido que experimenta la onda lumínica al incidir sobre otro medio. La propagación de la onda lumínica prosigue por el segundo medio. Leyes de refracción o leyes de Descartes. Onda lumínica incidente, onda lumínica reflejada y normal a ambas respecto a la superficie de refracción, están contenidas en el mismo plano. La relación existente entre los senos de los ángulos de incidencia y de refracción, es una cantidad constante e igual a la relación existente entre las velocidades de propagación de ambos medios. (Ley de Snell).

LEYES DE SNELL R i r i = r n1 sen i = n2 sen R NORMAL RAYO INCIDENTE REFLEJADO REFRACTADO NORMAL MEDIO DE INDICE N2 INDICE N1 R i r i = r n1 sen i = n2 sen R

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN POR F.O. TRANSMISOR-EMISOR FIBRA ÓPTICA CABLES CONECTORES REPARTIDORES ÓPTICOS EMPALMES RECEPTOR

VENTAJAS DE LA F.O. REDUCIDO TAMAÑO Y BAJO PESO DEL CABLE INMUNIDAD AL RUIDO E INTERFERENCIAS DIFICIL DE INTERCEPTAR GRAN CAPACIDAD DE TRANSMISIÓN ESCASA INFLUENCIA DE LOS FACTORES AMBIENTALES DISPONIBOLIDAD DE MATERIA PRIMA VERSATILIDAD EXPANSIÓN MAYORES SECCIONES DE REGENERACIÓN

DESVENTAJAS DE LA F.O. CONVERSIÓN ELECTRO-ÓPTICA CAMINOS HOMOGÉNEOS INSTALACIÓN ESPECIAL REPARACIONES

COMPOSICIÓN DE UNA FIBRA ÓPTICA NÚCLEO (CORE). (Vidrio de sílice) (n1=1.5) REVESTIMIENTO (CLADDING). (Vidrio de sílice) (n2=1.48) RECUBRIMIENTO (COATING). (Plástico o cubierta acrílica) 250 a 500 m RECUBRIMIENTO 125 m REVESTIMIENTO De 8 a 100 m NÚCLEO

CLASIFICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA Por la forma de propagación. Monomodo Multimodo Por el perfil del índice del núcleo y revestimiento. Índice gradual Índice escalonado o salto de índice Por la protección secundaria. Ajustada Holgada

TIPOS DE FIBRA ÓPTICA FIBRAS MONOMODO FIBRAS MULTIMODO (SALTO DE ÍNDICE) FIBRAS MULTIMODO SALTO DE ÍNDICE ÍNDICE GRADUAL

FIBRA ÓPTICA MONOMODO n2 n1 Modo de propagación Se llama así a la fibra que puede propagar solo un modo de luz (un camino para el rayo de luz por el centro de la fibra). n2 n1 Modo de propagación

FIBRA ÓPTICA MULTIMODO Se llama así a la fibra que puede propagar más de un modo de luz (fácilmente superior a 1000) y que se pueden determinar matemáticamente por la siguiente fórmula. Produce dispersión modal o dispersión multimodo. D=diámetro del núcleo n1=índice del núcleo n2=índice del revestimiento =longitud de onda Modos de propagación

FIBRA ÓPTICA MULTIMODO DISPERSIÓN MODAL O DISPERSIÓN MULTIMODO. Modos de propagación 1 2 3 1 rayo 2 rayo 3 rayo impulso

F.O. MULTIMODO DE SALTO DE ÍNDICE Se llama así a la fibra en la cual el núcleo tiene un índice de refracción distinto al revestimiento, el núcleo alrededor de 1,5 y el revestimiento alrededor de 1,48. n2 n1 Modo de propagación

F.O. MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL Se llama así a la fibra en la cual el núcleo tiene en su punto medio un índice gradual que va variando a medida que se aproxima al revestimiento. n2 n1 Modo de propagación

COMPARACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE FIBRA ÓPTICA MONOMODO MULTIMODO Se adapta mejor a distancias cortas (<2Km). El ancho de banda de un sistema de fibras multimodo es más dependiente de su longitud. Para longitudes superiores de 2Km, utilizando fibras estándar, es posible alcanzar hasta 100 Mb/s. El equipo óptico para fibra multimodo es generalmente más económico que el de monomodo. Se utilizan a menudo diodos LED como generadores de luz. El cable es más caro que el monomodo, pero en distancias cortas el ahorro en el equipo óptico puede equilibrar el coste. La fibra óptica multimodo 62,5/125 es estándar para comunicaciones de RAL, Ethernet, Token-ring y FDDI. La fibra multimodo es adecuada para longitudes de onda de 850 y 1310 nm. Tienen la capacidad de transmitir el mayor ancho de banda posible y son ideales para transmisión a larga distancia. Poseen una atenuación más baja que las fibras multimodo. Son más económicos que los cables multimodo. Disponemos de fibras monomodo que van de los 1310 a los 1550 nm de longitud de onda.

TIPOS DE CABLES DE F.O. CORDÓN MONOFIBRA Y BIFIBRA CORDÓN BIFIBRA REFORZADO CABLE DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR CABLE DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR REFORZADO CABLE DE DISTRIBUCIÓN ARMADO CABLE DE DISTRIBUCIÓN ARMADO METÁLICO

CORDÓN MONOFIBRA Y BIFIBRA Se utiliza para la fabricación de latiguillos de interconexión entre equipos activos y repartidores. Su estructura es ajustada reforzada de aramida y cubierta plástica.

CORDÓN BIFIBRA REFORZADO Se utiliza fundamentalmente para la interconexión entre equipos terminales. Su estructura es ajustada reforzada de aramida y cubierta plástica individual mas cubierta plástica común.

CABLE DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR Se utiliza para la distribución de datos y señales en interiores y en campus bajo canalización. Su estructura es ajustada, refuerzo de aramida y cubierta plástica. Se trata de un cable totalmente dieléctrico muy sencillo de pelar y conectorizar directamente.

CABLE DE DISTRIBUCIÓN INTERIOR REFORZADO Se utiliza para la distribución de datos y señales en interiores y en campus bajo canalización. Su estructura es ajustada, refuerzo de aramida y cubierta individual plástica mas cubierta común. Se trata de un cable totalmente dieléctrico muy sencillo de pelar y conectorizar directamente. Se utiliza para cofeccionar latiguillos multifibra de interconexión.

CABLE DE DISTRIBUCIÓN ARMADO Se utiliza para la distribución de datos y señales en interiores y en campus. Su estructura es ajustada, refuerzo de aramida y cubierta plástica mas doble trenza de fibra de vidrio como protección anti-roedores y cubierta de plástico global. Se trata de un cable totalmente dieléctrico muy sencillo de pelar y conectorizar directamente; muy flexible y que se instala tanto en interior como en exterior.

CABLE DISTRIBUCIÓN ARMADO METALICO Se utiliza para la distribución de datos y señales en interiores y en campus. Su estructura es ajustada, refuerzo de aramida y cubierta plástica mas trenza de hilos de acero como protección anti-roedores y cubierta de plástico global. Se trata de un cable muy flexible, sencillo de pelar y conectorizar directamente; se instala tanto en interior como en exterior.

DIÁMETROS USUALES DE LAS FIBRAS (m)

PÉRDIDAS DE POTENCIA ÓPTICA. ATENUACIÓN EXTRÍNSECAS Pérdida por curvatura Son las producidas cuando una fibra es doblada con un radio más pequeño que el especificado en las características técnicas. Pérdidas por conexión y empalmes Empalmes mecánicos alrededor de 1 dB. Empalmes por fusión menos de 0,2 dB. Las perdidas por conectores van desde 0,3 dB a 1,5 dB. r

INTRÍNSECAS Pérdidas inherentes a la fibra Son debidas a las impurezas que no se pueden eliminar en el proceso de fabricación e impiden que la luz fluya por la fibra . Atenuación de Rayleigh, que es el fenómeno físico por el cuál el haz lumínico en su propagación colisiona con impurezas (iones OH) o atraviesa zonas con defecto de homogeneidad del material que forma el núcleo de la fibra. Atenuación de Rayleigh OH Pérdidas que resultan de la fabricación de la fibra Irregularidades en el proceso de fabricación, por ejemplo cambio en el diámetro del núcleo de la fibra, falta de centrado del núcleo en el revestimiento, no circularidad del núcleo y del revestimiento. Reflexión de Fresnel Es la reflexión que se produce en la frontera de un medio donde cambie el índice de refracción, causando que una parte de los rayos incidentes sean reflejados al primer medio. n1= índice de refracción del núcleo n2= índice de refracción del aire