Introducción a la fibra óptica

Presentación del tema: "Introducción a la fibra óptica"— Transcripción de la presentación:

1 Introducción a la fibra óptica

2 Contenido Historia Hilo de cobre vs fibra óptica Principios
Fabricación de la fibra óptica Atenuación Tipos de fibras ópticas Dispersión Conexión de fibras ópticas Fuentes, detectores y algunos componentes

3 Síntesis histórica Robert Maurer, Donald Keck y Peter Shultz (Corning) - primera fibra óptica con una pérdida de 17 dB/km Estados Unidos - Reemplazo del cobre por fibra óptica en un avión del ejército para reducir el peso de los aparatos de comunicaciones de 40 kg a 1,7 kg Instalación del primer cable óptico entre Francia y Estados Unidos. Este enlace fue denominado TAT-8. Puede soportar más de conversaciones telefónicas Especificaciones del cable TAT-8 (proporcionadas por Alcatel): Familia : Con repetidores Velocidad de transmisión/pares de fibra : 280/2 Longitud (km) : 350 / 520 Cantidad de repetidores : 41487 Estado : Instalado Fecha de servicio : 1988 Países : EE.UU., Inglaterra, Francia Compradores : AT&T, BT, France Telecom

4 Fibra óptica vs. Cobre - Ventajas de la fibra óptica
Insensibilidad al ruido Las interferencias electromagnéticas o radioeléctricas no tienen ninguna influencia sobre la transmisión Atenuación de pérdida inferior Pérdida monomodal baja de 0,2 dB/km ( 4,5 %) Pérdida multimodal de aproximadamente 1 dB/km ( 30 %) Ancho de banda elevado Tasa de transmisión que alcanza hasta 40 Gb/s (OC-768)

5 Fibra óptica vs. Cobre - Ventajas de la fibra óptica
Formato pequeño Una fibra tiene la misma dimensión que un cabello humano (125 mm). Un cable que contiene 12 pares de fibra óptica, de 1,4 cm de diámetro, equivale a un cable que contiene 900 pares de hilos de cobre de un diámetro de 8 cm. Bajo peso Cable de cobre 900 pares  8000 kg/km Cable de fibra óptica 12 pares  88 kg/km

6 Fibra óptica vs. Cobre - Ventajas de la fibra óptica
Seguridad de transmisión Ninguna radiación de la energía  ninguna detección, difícil de encontrar La intrusión en el enlace crea una pérdida  los intrusos serán detectados Sin cortocircuitos/sin riesgo de fuego No hay energía eléctrica en la fibra, por lo tanto no hay ningún riesgo de cortocircuito, no hay chispas ni calor; ideal para los entornos peligrosos Temperatura ambiente La fibra puede funcionar dentro de un amplio rango de temperaturas (-40oC/100oC)

7 Principios - Espectro electromagnético
luz visible Infrarrojo Ultravioleta Frecuencia (Hz) 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 107 109 1011 1013 1015 1017 1019 1021 Energía fotón (ev) 10-8 10-6 10-4 10-2 1 100 104 106 10-7 10-5 10-3 10-1 10 1000 105 107 Longitud de onda (m) Aquí se explica la relación entre la longitud de onda (nm) y la frecuencia (Hz). Se puede presentar un ejemplo de cálculo de conversión de longitud de onda en nm. Ej: F (Hz) = m/s / nm = GHz 100 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10 10-1 10-3 10-5 10-7 10-9 10-11 10-13 Velocidad de la luz en el vacío = m/s Longitud de onda = velocidad de la luz/frecuencia l (nm) = c (m/s) / f (Hz)

8 Longitud de onda más larga
Espectro electromagnético Frecuencia de aumento Ultravioleta / 400 nm Violeta / 455 nm Azul / 490 nm Verde / 550 nm Amarillo / 560 nm Naranja / 620 nm Rojo / 750 nm Infrarrojo / 800 nm 850 nm Espectro visible Longitud de onda corta, multimodal Longitud de onda larga, multimodal, monomodal Longitud de onda larga, monomodal Longitud de onda más larga Aplicaciones de fibra óptica Fibra óptica 850 nm  3, Hz 1650 nm  1, Hz Unidades Micrómetro (mm) m Nanómetro (nm) m Mega - 106 Giga - 109 Tera Peta Pico Aquí vemos la relación entre el espectro luminoso visible y el utilizado en telecomunicaciones (fibra óptica). Las unidades utilizadas: Los GHz o THz se utilizan para especificar la frecuencia de la luz Ej.: GHz o 193,3 THz (equivale a nm) Los micrómetros µm se utilizan para especificar las medidas de fibra óptica Ej.: 9/125 µm (fibra monomodal) Los nanómetros se utilizan para especificar las medidas de longitud de onda Ej.: 1550 nm

9 Propiedades de la luz La luz consiste en: un campo eléctrico - E
y un campo magnético - H que viajan en función del tiempo (t) a lo largo del eje de propagación (Z) Y X campo eléctrico 90o Propiedades de la luz: Onda sinusoidal La frecuencia se expresa en Hertz (Hz), que corresponde al número de ciclos (senos) por segundo La longitud de onda es la distancia entre dos ciclos (senos) consecutivos Frecuencia = 1/t (período) X Y campo magnético Z

10 Índice de refracción El índice de refracción (n) de un material es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (cvac) y la velocidad de la luz en el material (cmat): n = cvac / cmat Siempre es superior a 1. Es el parámetro más importante para todo objeto transparente La velocidad de la luz en un material: cmat = cvac / n

11 Principio de Fresnel Ley de Fresnel :
una parte de la luz es reflejada con el mismo ángulo con el que entra en contacto con el límite donde el índice de refracción cambia. qi = qR i : vinculada a los parámetros incidentes R : vinculada a los parámetros reflejados luz incidente Normal luz reflejada q i q R ni nr Ley de Fresnel: Aquí se muestra que la luz incidente y la luz reflejada tienen un mismo ángulo en relación con la normal. Las reflexiones de Fresnel se producen cuando la luz llega a dos índices de refracción diferentes. Tomemos el ejemplo de una conexión entre dos conectores realizada mediante un adaptador (« Bulkhead adapter »): La luz sale de la primera fibra y atraviesa una delgada capa de aire para luego entrar nuevamente en la fibra óptica. La pérdida típica de una reflexión Fresnel vidrio / fibra es de aproximadamente 0,17 dB. Por esta razón una conexión mecánica sin mantenimiento del índice va a producir una pérdida de aproximadamente 0,34 dB (2 x 0,17 dB)

12 Principio de Snell Ley de Snell :
Una parte de la luz es refractada cuando pasa a través de un límite donde el índice de refracción cambia. ni sen(qi) = nr sen(qr) i : vinculada a los parámetros incidentes r : vinculada a los parámetros refractados luz incidente Normal q i q r luz refractada ni nr Ley de Snell: La luz refractada no tiene el mismo ángulo en relación con la normal que la luz incidente. La luz que pasa de un índice de refracción BAJO a un índice más ALTO es desviada HACIA la normal (como en el ejemplo de la diapositiva) La luz que pasa de un índice de refracción ALTO a un índice de refracción BAJO es desviada más lejos de la normal (inversa de la diapositiva) Analogía: Este efecto puede observarse fácilmente introduciendo un lápiz en un vaso de agua. Al mirarlo, tendremos la impresión de que el lápiz está roto. Este efecto es causado por la refracción de los rayos luminosos que pasan del aire al agua.

13 Fresnel y Snell Fresnel : reflejada qi = qR Snell : refractada
ni sen(qi) = nr sen(qr) i: vinculada a los parámetros incidentes r: vinculada a los parámetros refractados R: vinculada a los parámetros reflejados luz incidente Normal luz reflejada q i q R q r luz refractada ni nr Ley de Fresnel: Aquí se demuestra que la luz incidente y la luz reflejada tienen un mismo ángulo en relación con la normal. Ley de Snell: La luz refractada no tiene un mismo ángulo en relación con la normal que la luz incidente.

14 Ley de Snell  ni sen(i) = nr sen(r)
Curvatura de la luz La luz se curva cuando pasa a través de una superficie donde el índice de refracción cambia. La cantidad de curvaturas depende del índice de refracción de los dos elementos y del ángulo con el que la luz entra en contacto con la superficie. Ley de Snell  ni sen(i) = nr sen(r) Explicación de la fórmula: ni = Índice de refracción del material de donde proviene la luz i = Ángulo de incidencia de la luz r = Ángulo de refracción de la luz

15 Reflexión interna total
Supongamos que: la luz pasa del vidrio al aire índice de refracción del aire (nr) = 1 índice de refracción del vidrio (ni) = 1,5 i : es el ángulo de incidencia de la luz (ángulo incidente) r : es el ángulo de la luz refractada (ángulo refractado) Utilizando la ley de Snell : ni sen(i) = nr sen(r) 1,5 sen(i) = 1 sen(r) sen(r) = 1,5 sen(i)

16 Reflexión interna total
Utilizando la ley de Snell: sen(r) = 1,5 sen(i) Nótese que el seno de un ángulo no puede ser superior a 1. Cuando se alcanza un ángulo incidente determinado, la refracción no puede producirse. La luz es reflejada y este fenómeno se llama reflexión total interna. Este ángulo se llama ángulo crítico (qc). La noción de reflexión total interna es una noción muy importante en telecomunicaciones ópticas. Cuando se comprende bien el principio de reflexión total interna se comprende la importancia de respetar los rayos de curvatura mínima especificados por los fabricantes de fibra en la instalación de redes.

17 Ángulo crítico Transponiendo la ley de Snell, obtenemos: qc = arcsen(nr/ni) q1 q1’ q2 q2’ q3 q3’ Ángulo crítico (qc) ni > nr ni nr q4 En este ejemplo : qc = arcsen(1/1,5) qc = 41,8o Aquí vemos cómo viaja la luz en la fibra. Si la fibra se curva durante o después de una instalación, esta curvatura va a modificar el ángulo con el que la luz incide en la pared del núcleo. Si este cambio de ángulo es suficientemente grande, posiblemente se alcance el ángulo crítico. Esta es la causa de una pérdida de señal. Por esta razón los fabricantes de cables especifican un ángulo mínimo que se debe respetar. Si ese ángulo se respeta, la luz va a ser transmitida por el cable sin pérdida anormal. Si se supera el ángulo de curvatura, dependiendo del ángulo, puede haber una pérdida parcial o total de señal. La reflexión total interna es causada por el hecho de que el núcleo de la fibra tiene un índice de refracción mayor que el recubrimiento externo de la fibra. Hemos visto anteriomente que cuando la luz pasa de un índice de refracción a otro índice más bajo, la luz se refracta más LEJOS de la normal, esta es una de las razones por las cuales la luz permanece en el núcleo. La luz es redirigida en el interior del núcleo a causa de los cambios de índice de refracción. Podemos utilizar la fórmula así como los dos índices de refracción para calcular el ángulo crítico de la reflexión total interna: c = arcsen(nr / ni) El ángulo de incidencia que genera un ángulo de refracción de 90º se denomina ángulo crítico (qc). Para los ángulos de incidencia superiores a qc (i < 90º), toda la luz es retrorreflejada en el mismo material. Este fenómeno se denomina reflexión interna total.

18 Fibra óptica La fibra está compuesta por material dieléctrico, con un núcleo y un revestimiento, permitiendo la propagación de la luz por una reflexión interna total. Recubrimiento nI > nR IR nR Revestimiento IR nI La fibra óptica está compuesta por varias partes: El núcleo El revestimiento El recubrimiento Recordemos que el núcleo y el revestimiento tienen índices de refracción diferentes. El índice del núcleo es mayor que el del revestimiento para producir una reflexión total interna. El revestimiento que recubre el núcleo normalmente está compuesto por varias capas diferentes dependiendo del tipo de fibra fabricado. Las fibras de índice gradual y con salto de índice no son fabricadas de la misma manera. Vamos a ver las principales diferencias más adelante en este documento. Núcleo 8 à 62,5 mm 0,25 à 0,5 mm 125 mm

19 Fibra óptica No requiere gran diferencia entre ni y nr.
Cuando Dn  1 %  nr/ni=0,99  qc = arcsen(0,99)  qc = 81,9o Recubrimiento nI > nR IR nR IR nI Revestimiento Núcleo El núcleo de la fibra: Las fibras pueden tener diferentes espesores de núcleo y de revestimiento dependiendo del tipo de fibra. Aplicaciones monomodales: 8/125µm y 9/125µm Aplicaciones multimodales: 50/125µm y 62,5/125µm Nótese que las fibras multimodales con un espesor de 50/125µm son utilizadas especialmente en Europa mientras que las fibras de 62,5/125µm son utilizadas sobre todo en América del Norte 8 a 62,5 mm 0,25 a 0,5 mm 125 mm

20 Ángulo de aceptación y apertura numérica
Para propagarse en la fibra por una reflexión interna total, el rayo de luz emitido por la fuente debe incidir en el límite aire/núcleo dentro de un ángulo específico denominado ángulo de aceptación. La apertura numérica es una función del ángulo de aceptación dividido por 2. Aire (n0)=1 La apertura numérica de la fibra está directamente relacionada con los índices de refracción del núcleo y del revestimiento y puede calcularse mediante la fórmula siguiente: NA = SQRT(n02 - n12) Revestimiento (nr) qc1 Ángulo de aceptación (2q) NA = ƒ (mitad del ángulo de aceptación (q)) qc2 qc1 qc2 Núcleo (ni) q

21 Ángulo de aceptación = 2q Ángulo de aceptación = 2 arcsen(NA)
Cono de aceptación El cono de aceptación es un cono imaginario generado por el ángulo de aceptación. Apertura numérica (aprox.) : NA = sen(q) o NA = Sqrt (n02 – n12) n0 = IR del núcleo n1 = IR de el revestimiento Ángulo de aceptación: Ángulo de aceptación = 2q Ángulo de aceptación = 2 arcsen(NA) Podemos definir ángulos con los que la luz va a ser propagada en la fibra. Estos ángulos se llaman “Ángulos de aceptación”. Dada la geometría circular de la fibra estos ángulos forman un “Cono de aceptación”. El cono de aceptación está directamente relacionado con la Apertura numérica (NA): NA = Sen  (donde  es la mitad del ángulo de aceptación)  = Arcsen (NA) Se puede utilizar la especificación técnica de la fibra Corning SMF-28 para presentar un ejemplo de cálculo del ángulo de aceptación: La apertura numérica de la fibra es de 0,14 Ángulo de aceptación = 2 x ARCSEN (0,14) = 2 x 8,05° = 16,10° q

22 Fabricación de fibras ópticas
El núcleo Núcleo Varilla Para fabricar el preformado, se utiliza un quemador para provocar un depósito de silicio y de germanio en una varilla que gira. Se deposita una gran cantidad de capas sobre esta varilla. Material depositado sobre la varilla Ej. : vapores ultrapuros de silicio y de germanio Carburante Presión

23 Fabricación de fibras ópticas
El revestimiento Revestimiento Núcleo Varilla Mientras se realiza el depósito de vapores en el preformado, la mezcla de silicio y de germanio se modifica para producir un índice de refracción diferente. De esta manera se logra producir un núcleo y un revestimiento que van a producir un efecto de reflexión total interna. Material depositado sobre la varilla Ej. : vapores ultrapuros de silicio y de germanio Carburante Presión

24 Fabricación de fibras ópticas
Hundimiento del vidrio Retirar la varilla Calentar el preformado Bajo presión Revestimiento Núcleo Cuando el preformado está listo, mide aproximadamente entre 6 y 15 cm de diámetro. La varilla utilizada para la fabricación es retirada del preformado. Para eliminar el vacío dejado por esta varilla, se calienta el preformado para hacerlo encoger, llenando así el vacío dejado por la varilla. Después de este paso, el preformado tiene un diámetro de aproximadamente 3 a 7 cm. Vacío dejado por la varilla

25 Atenuación Decibel – dB
- Unidad logarítmica estándar utilizada para expresar la relación de dos cantidades - Se utiliza para expresar la GANANCIA o la PÉRDIDA; generalmente para comparar la potencia de entrada y la potencia de salida - En relación con la fibra óptica, nos referimos principalmente a la pérdida y a la potencia óptica dBm - Decibel referenciado a un milliwatt (mW) (por ejemplo, la relación utiliza una constante de 1 mW como potencia de salida) El decibel es la unidad de medida en telecomunicaciones. El nivel de referencia (0 dBm) corresponde a un Miliwatt. El dBm es una unidad para efectuar mediciones de potencia en valor absoluto mientras que el dB es una unidad de medida referenciada. En FO se mide sobre todo pérdidas de potencia. Un decibel que expresa una pérdida de potencia es normalmente negativo pero a veces se puede expresar una pérdida sin utilizar un valor negativo. Ej: pérdida de 6 dB. dB = 10 log (Pr / Ptr) donde Pr es la potencia recibida y Ptr es la potencia transmitida. A veces se utiliza una constante para expresar la potencia. En FO esta constante es 0 dBm lo que corresponde a 1 Miliwatt. En este caso, el signo negativo se utiliza prácticamente siempre. dBm = 10 log (Pr / 1 mW) donde Pr es la potencia recibida y 1 mW es la potencia transmitida referenciada. Ejemplos: Un valor de potencia de -10 dBm significa que Pr es 10 dB más bajo que 1 mW, lo que equivale a 100 µW. Un valor de potencia de -3 dBm equivale 500 µW. NOTA: Los enlaces ópticos utilizados en FO pueden fácilmente tolerar pérdidas del orden de 30 dB lo que significa que 99,9% de la potencia al emitir se perdió cuando la señal alcanza al receptor.

26 (Psalida [dBm] - Pentrada [dBm]) × 1000
Atenuación o pérdida Disminución en la potencia óptica promedio. La atenuación resulta de la absorción, de la difusión, de microcurvaturas, de macrocurvaturas, de conexiones y de discontinuidades. Se trata de una de las principales restricciones del rendimiento. Juega un papel mayor en la determinación de la distancia de transmisión máxima entre un emisor y un receptor. Es importante medir la pérdida de inserción de los componentes de un sistema en la instalación para saber si el sistema final respetará el “presupuesto” de las pérdidas (“Loss Budget”). Es importante medir la pérdida de inserción de los componentes así como también del sistema completo. (Psalida [dBm] - Pentrada [dBm]) × 1000 Distancia [m] Atenuación [dB/km] =

27 Absorción intrínseca Impurezas en la fibra
Cada vez que un rayo luminoso entra en contacto con una impureza, una parte de su energía es absorbida por esta impureza. Revestimiento Núcleo Fuente Rayo luminoso Impureza En la fibra óptica, las impurezas son las que causan la pérdida de luz. Cuanto más avanza la luz en la fibra, menor es la cantidad. A una determinada distancia, la luz ya no pasa más.

28 Retrodifusión de Rayleigh impurezas intrínsecas de la fibra
Impurezas en la fibra Cada vez que un rayo luminoso entra en contacto con una impureza, una parte de su energía es difundida por esta impureza. Fuente Impureza Rayo luminoso Retrodifusión de Rayleigh impurezas intrínsecas de la fibra La difusión: Las impurezas presentes en la fibra producen un efecto de difusión de la luz (« Rayleigh Scattering »). Cuando la luz incide en esas impurezas, se difunde en todas las direcciones y una parte sale del núcleo de la fibra y se pierde. Hay que observar que una parte de la luz es retrodifundida y regresa a la fuente (« Rayleigh Back Scattering »). La « Retrodifusión de Rayleigh » es utilizada por los OTDR para efectuar diferentes mediciones en la fibra.

29 Microcurvaturas Curvaturas microscópicas o malformaciones en la fibra que provocan una pérdida de luz transfiriendo la energía luminosa del núcleo de guía al revestimiento. Las microcurvaturas pueden categorizarse en dos tipos de eventos mecánicos: La penetración de un objeto ahusado a través del revestimiento que produce una picadura en la fibra. La interfaz creada por el contacto entre el revestimiento y el núcleo se rompe. La reflexión total interna no se produce en ese lugar y esto se traduce en una pérdida de luz. Este ejemplo se ilustra en las dos imágenes de la izquierda. La segunda causa de pérdida de luz es una malformación de la fibra. Como en el primer ejemplo, la interfaz creada por el contacto entre el revestimiento y el núcleo se rompe, produciendo una pérdida de luz. Este tipo de defecto a veces puede ser localizado visualmente mediante un localizador de fallas (“VFL” Visual Fault Locator). Este aparato proyecta un rayo luminoso visible para el ojo humano de color rojo (670nm). Cuando la luz llega a un sitio en el que puede escapar, se ve un punto rojo en la fibra. Entonces se observa que la luz se escapa en ese lugar: es la luz no transmitida por la fibra (pérdida).

30 Macrocurvaturas Curvaturas de la fibra que provocan una pérdida de luz. Las pérdidas también pueden ser causadas por macrocurvaturas de la fibra. Si se produce una curvatura demasiado pronunciada en la fibra, la luz puede escaparse en ese lugar. Lo que provoca esta pérdida está relacionado directamente con el grado de curvatura de la fibra. Al producir una curvatura en la fibra se cambia el ángulo con el que la luz incide en el revestimiento de la fibra. Si el ángulo de curvatura es demasiado pronunciado, el ángulo con el que la luz incide en el revestimiento llega a un cierto punto en que la “Reflexión Total Interna” ya no tiene lugar en la fibra resultando en una pérdida de luz. Este efecto se produce cuando se hace un “enrollamiento con mandril” de la fibra para crear una pérdida no reflectiva. Como en las microcurvaturas observadas en la diapositiva precedente, estas fallas pueden ser localizadas mediante un localizador de fallas (VFL).

31 Discontinuidades – reflectancia
Cada vez que un rayo luminoso encuentra una discontinuidad, una parte de la luz es reflejada a la fuente. Este fenómeno se llama reflectancia. Reflectance Empalme Rayo luminoso

32 Empalme Método para unir de manera permanente o temporaria dos extremos de fibra óptica. Los diversos tipos incluyen empalmes por fusión y empalmes mecánicos. Empalme por fusión: La mejor manera de unir dos fibras entre ellas es efectuar un empalme por fusión. La fusión de fibras se realiza con un aparato para fusionar («empalmador por fusión»), que realiza una soldadura de los dos extremos de la fibra. Esta soldadura se realiza con un arco eléctrico que funde la fibra para soldarla. Este tipo de empalme de fibra es el que crea menos pérdida en una unión óptica, pero el equipamiento utilizado para efectuar estos empalmes es muy costoso. Empalme mecánico: Otro método que se utiliza es el de los empalmes mecánicos que son mucho menos costosos que los empalmes por fusión, pero son menos estables en relación con las condiciones del medio ambiente. Los empalmes mecánicos tienen una vida útil más corta que la de los empalmes por fusión.

33 Alineamiento incorrecto y falta de concordancia
Las dicontinuidades son lugares en los que la fibra está rota o mal alineada. Estas fallas tienen como consecuencia, al igual que las microcurvaturas y macrocurvaturas, dejar escapar la luz. Como en el caso de las microcurvaturas y las macrocurvaturas, puede utilizarse un localizador de fallas (VFL) para localizar estos defectos.

34 Defecto angular – suciedad en la conexión
Las discontinuidades son lugares en los que la fibra está rota o mal alineada. Estas fallas tienen como consecuencia, al igual que las microcurvaturas y macrocurvaturas, dejar escapar la luz. Como en el caso de las microcurvaturas y las macrocurvaturas, puede utilizarse un localizador de fallas (VFL) para localizar estos defectos.

35 Rotura de la fibra Rayo de luz Reflectancia Energía perdida
Las discontinuidades son lugares en los que la fibra está rota o mal alineada. Estas fallas tienen como consecuencia, al igual que las microcurvaturas y macrocurvaturas, dejar escapar la luz. Como en el caso de las microcurvaturas y las macrocurvaturas, puede utilizarse un localizador de fallas (VFL) para localizar estos defectos. Energía perdida

36 Conversión de dBm en watts : P (mW) = 1 mW x 10 [P (dBm) / 10]
Atenuación o pérdida Este cuadro nos muestra el porcentaje de potencia restante si la señal sufre una pérdida correspondiente a las indicadas en el gráfico. Ejemplo: Si se utiliza una fibra que tiene una atenuación de 10dB/Km (¡lo que es muy malo!) Si nos basamos en el cuadro, vemos que sólo el 10% de la luz quedará después de 1 Km Si tomamos esta cantidad de luz (10%) y la hacemos pasar por 1Km de esta misma fibra (atenuación de 10dB/Km) la potencia que saldrá de esta fibra será del orden del 10% de 10%, por lo tanto el 1% de la potencia inicial! En otras palabras, una atenuación de 20 dB. (2 Km de fibra a 10dB/Km) Una regla fácil de retener: A cada disminución de señal del orden de 3dB, el 50% de la señal se pierde e inversamente a cada 3dB de aumento de señal (ganancia). Conversión de watts en dBm : P(dBm) = 10 x log [P(mW)/1mW] Conversión de dBm en watts : P (mW) = 1 mW x 10 [P (dBm) / 10]

37 Ensanchamiento del pulso
Tipos de fibra - Fibras multimodales y monomodales fibra multimodal NA Pérdida dB/Km X kilómetros Pulso Ensanchamiento del pulso fibra monomodal NA Fuente Fibra monomodal Fibra multimodal Esta diapositiva muestra bien el efecto de una transmisión multimodal sobre el pulso luminoso. En multimodal, el pulso sufre un efecto de ensanchamiento que reparte la potencia en un espectro más amplio. Esto tiene por efecto la reducción de la distancia que puede ser recorrida por el pulso. Para las transmisiones de corta distancia, se utliza la fibra multimodal (en el interior de edificios, entre dos edificios, etc.) NOTA: Las comunicaciones multimodales no superan por lo general 2 a 4 Km. En monomodal, este efecto de ensanchamiento es mucho menos importante, lo que tiene por efecto conservar la potencia del pulso mucho más concentrada. Para las transmisiones de larga distancia, se utlizan las fibras monomodales (entre ciudades, para unir dos continentes, etc.) NOTA: Las comunicaciones monomodales pueden alcanzar varias centenas de Km Pérdida dB/Km X kilómetros Pulso

38 Dispersión Definición :distorsión de la señal causada por las diferentes longitudes de las trayectorias según el modo de la fibra, dando como resultado un ensanchamiento del pulso de entrada a lo largo de la distancia de la fibra y limita el ancho de banda. Unidad : nanosegundo por kilómetro (ns/km) Fibra multimodal Dispersión modal La fibra multimodal refleja la luz en diferentes ángulos y en diferentes direcciones (modos). Dependiendo de la dirección con la que la luz es dirigida, el camino recorrido puede ser más o menos largo. Los rayos de luz que son transmitidos directamente en el núcleo sin ser reflejados por el revestimiento van a llegar antes que los rayos que son reflejados por el revestimiento. En otras palabras, dependiendo del modo, la luz no llegará en el mismo momento al receptor. La señal transmitida tiene, entonces, un período de dispersión más o menos largo dependiendo de la distancia recorrida. Esta dispersión se denomina dispersión MODAL y se expresa en ps/Km.

39 Dispersión Dispersión total (D) en una longitud de fibra D = D0 x Lg
D0 : dispersión típica de la fibra (ns/km) L : longitud del enlace (m) g : depende del tipo de fibra y se sitúa cerca de 1 (supongamos que g = 1) Esta diapositva muestra que la dispersión es función de la distancia. Pulsos: entrada Pulsos : a x km Pulsos: salida Lapso 1 = X ns Lapso 2 = Y ns > Lapso 1

40 ¿Cuántos modos? El número de modos propagados en una fibra está determinado por: NA = la apertura numérica de la fibra (NA) d = el diámetro del núcleo y l = la longitud de onda de la luz propagada El número V, o frecuencia normalizada, se utiliza para calcular el número de modos donde : V = NA (2 p d / l ) El número de modos se calcula por aproximación por: la fibra óptica con salto de índice: N = V2 / 2 la fibra óptica de índice gradual: N = V2 / 4 Operación monomodal Cuando el número V de la fibra óptica con salto de índice se sitúa cerca de 2,405, la fibra soporta una operación monomodal. Con un número V más grande, la fibra podrá funcionar como multimodal. El número de modos depende del diámetro del núcleo, la apertura numérica de la fibra (NA), y la longitud de onda de la luz El número V (frecuencia normalizada), está determinado por esta ecuación: V = NA (2  d / ). El número de modos, para una fibra con salto de índice se estima mediante esta ecuación: N = V2 / 2 ; para una fibra de índice gradual, se utiliza esta fórmula: N = V2 / 4 El número V determina si la fibra puede operar en monomodal. Se obtiene un número V bastante bajo (monomodal) achicando el diámetro del núcleo de la fibra, aumentando la longitud de onda de la luz o achicando la apertura numérica (NA). La transmisión monomodal se puede obtener respetando estas características.

41 Multimodal Tomemos una fibra óptica de índice gradual donde: d = 50 mm
l1 = 850 nm l2 = 1310 nm Multimodal (aproximativo) N = (NA ( 2 p d / l ))2 / 4 l1  N = 2872 l2  N = 1209 Esta diapositiva muestra un ejemplo de cálculo con dos longitudes de onda utilizadas en FO para una comunicación multimodal. Nótese que el espesor de la fibra es también utilizado en comunicaciones multimodales. Vemos que: Aumentando la longitud de onda, se diminuye el número de modos. Se diminuye entonces la dispersión modal.

42 Monomodal Tomemos una fibra real con salto de índice
(SMF-28 de Corning) donde: d = 8,2 µm NA = 0,14 l1 = 1310 nm l2 = 1550 nm La operación monomodal se cumple en (aprox.): N = (NA ( 2 p d / l ))2 / 2 l1  N = 15,159 y V = 5,506 l2  N = 10,828 y V = 4,654 Esta diapositiva muestra un ejemplo de cálculo de modos para una fibra Corning SMF-28 con salto de índice. Se observa que el número de modos no es realmente 1 sino aproximadamente 5. Se observa que cuanto más aumenta la longitud de onda, menos modos de propagación hay. Las comunicaciones monomodales funcionan con longitudes de onda entre 1310 y 1675nm.

43 Pérdida de información
Dispersión modal Fibra multimodal: el ensanchamiento del pulso puede causar una superposición de los pulsos y crear interferencia entre ellos. Este fenómeno es crítico para las transmisiones de alta velocidad. Frecuencia (1) = X Hz o bit/s Pulsos: entrada Pulsos: salida Frecuencia (2) = 2 × frecuencia (1) Pérdida de información

44 Pérdida de información
Dispersión modal El ensanchamiento del pulso aumenta con la distancia. Así, el caudal de transmisión máximo disminuye en función de la distancia. Frecuencia (1) = X Hz o bit/s Pulsos : entrada Pulsos : salida Frecuencia (2) = 2 × frecuencia (1) Pérdida de información

45 Ancho de banda total (BW) en una longitud de fibra
Dispersión modal que influye en el ancho de banda La dispersión modal limita el caudal de pulsos en las fibras multimodales debido a la superposición e influye en el ancho de banda de transmisión. Ancho de banda total (BW) en una longitud de fibra BW = BW0 / Lg Especificaciones típicas de una fibra multimodal Espesor: 62,5/125µm Bwo = 160 MHz/Km Ejemplo de cálculo: BW = 160 MHz/Km / 10 Km = 16 MHz La frecuencia máxima para la comunicación que será transmitida por una fibra de 10Km multimodal 62,5/125 µm que posee un Bwo BW0 : ancho de banda típico de la fibra en MHz-km L : longitud del enlace en km g : depende del tipo de fibra y se sitúa cerca de 1 (suponemos que = 1)

46 Fibras multimodales – perfiles del índice
Salto de índice ni nr IR Diámetro Índice gradual Existen dos perfiles de índice para las fibras multimodales: Perfil de salto de índice Las fibras con salto de índice cambian de índice de refracción de manera abrupta entre el revestimiento y el núcleo. Perfil de índice gradual Las fibras de índice gradual cambian de índice de refracción de manera gradual entre el revestimiento y el núcleo.

47 Salto de índice vs índice gradual
Fibra multimodal – Salto de índice vs índice gradual Frecuencia (1) = X Hz o bit/s Pulsos : salida Pulsos : entrada Esta diapositiva compara la señal de entrada con la de salida en una fibra con salto de índice (fibra de arriba) y una fibra con índice gradual (fibra de abajo) Fibra con salto de índice: En la fibra con salto de índice la luz viaja principalmente en el núcleo. Todos los modos viajan a la misma velocidad y se produce una gran dispersión modal; puesto que los modos viajan en línea recta, llegarán antes los que rebotan en la interfaz núcleo/revestimiento. Fibra de índice gradual: En la fibra de índice gradual la luz viaja en el núcleo y en el revestimiento. El núcleo y el revestimiento poseen índices de refracción diferentes, recordemos que la velocidad de la luz cambia en la fibra en función del índice de refracción. Dado que el índice de refracción del revestimiento es más pequeño que el del núcleo, la luz viaja más rápido en el revestimiento. Los modos que viajan directamente en el núcleo, viajan menos rápidamente que los que sufren una reflexión en el revestimiento, lo que resulta en un reajuste del tiempo de llegada de los pulsos. Los modos que viajan en el núcleo recorren menos distancia que los que rebotan en el revestimiento, pero viajan menos rápidamente que estos últimos, por lo tanto los modos llegan al receptor de manera más sincronizada. En resumen, esta fibra ofrece menos dispersión modal.

48 Dispersión cromática La variación entre la propagación de la señal luminosa y las longitudes de onda que componen esta señal: Dispersión del material : depende de la composición del vidrio. En función del IR del formato y del núcleo. Dispersión de guiaonda: las longitudes de onda que hacen que el pulso viaje más rápido en un revestimiento de bajo índice que en un núcleo de índice elevado. Fibra monomodal Dispersión cromática La Dispersión Cromática está directamente relacionada con las longitudes de onda. En efecto, todas las longitudes de onda no viajan a la misma velocidad en la fibra óptica.

49 Ensanchamiento del pulso
Dispersión del material La interacción entre el material de la fibra (IR) y las longitudes de onda que componen la señal. Cada longitud de onda viaja a su propia velocidad en la fibra en función del índice de refracción y de las características de la fibra. Lento Rápido Fibra monomodal Esta diapositiva muestra que las longitudes de onda de la luz que viajan más rápidamente llegan antes que las longitudes de onda lentas. NA Pérdida dB/Km X kilómetros Pulso Ensanchamiento del pulso

50 Ensanchamiento del pulso
Dispersión de guíaonda Esto se produce dado que en una operación monomodal la energía óptica viaja en el núcleo y en el revestimiento. Cada longitud de onda viaja a velocidades ligeramente diferentes dados los IR ligeramente distintos del núcleo vs revestimiento. Fibra monomodal NA La dispersión de la guíaonda (fibra óptica) es más importante en la fibra monomodal ya que la luz viaja en el núcleo y el revestimiento que tienen índices de refracción ligeramente diferentes. La luz viaja a velocidades diferentes en el núcleo y el revestimiento. Modificando la estructura de la fibra se puede contrariar el efecto de dispersión de la fibra. Pérdida dB/Km Kilómetros X Pulso Ensanchamiento del pulso

51 Dispersión cromática Fibra monomodal estándar
Longitud de onda de dispersión nula dispersión del material + dispersión cromática total dispersión – ps/nm/km La fibra posee un punto en el que la combinación de la dispersión del material y la dispersión de la guíaonda es prácticamente nula. Se intenta transmitir en las cercanías de ese punto para evitar los efectos perjudiciales de la dispersión cromática total. dispersión de guíaonda - 1200 1300 1400 1500

52 Fibras monomodales – perfiles del índice
Revestimiento concordante - G.652 ni nr IR Diámetro Dispersión desfasada - G.653 dispersión cromática aprox nm dispersión cromática desfasada en 1550 nm  0,8 % 6 mm 8 mm  0,3 % Variando los índices de refracción del núcleo y del revestimiento se logra desfasar la dispersión cromática total, de manera que se obtiene una fibra en la que el punto de dispersión cromática total es nulo en la región de 1550nm.

53 Comparación entre las fibras
Multimodal Monomodal no desfasada desfasada Aplicación Local Larga distancia metropolitana Declinante Atenuación n Información (capacidad no compensada) Ä æ Precio de la fibra Gastos de conexión Peor Bueno Mejor Óptimo

54 Parcialmente polarizada Totalmente polarizada
Dispersión de los modos de polarización (PMD) - Concepto de polarización No polarizada Parcialmente polarizada Totalmente polarizada

55 Concepto de polarización
La luz consiste en: un campo eléctrico - E un campo magnético - H Que viajan en el tiempo (w) y en el espacio (k) a lo largo del eje de propagación (Z) Y campo eléctrico X E E 90o X Y H campo magnético Z (w,k) H

56 Campo eléctrico solo La luz puede estar
polarizada linealmente de manera horizontal – a lo largo del plano X-Z polarizada linealmente de manera vertical – a lo largo del plano Y-Z Y Polarizada verticalmente Polarizada horizontalmente Y X X Z Z

57 Birrefringencia El campo eléctrico E puede ser considerado como la resultante de dos componentes: el vector E0x y el vector E0y E E0x E0y

58 Birrefringencia El campo eléctrico (E0) es la suma vectorial de estos dos componentes, también llamados principales estados de polarización (PSP). E E0x E0y

59 Birrefringencia Los PSP no viajan a la misma velocidad a lo largo del eje de propagación (Z) en función de las características físicas de la fibra (geometría, variación del IR, etc.) T t Eje rápido z,t Eje lento

60 Conexión de fibras ópticas
Material instalado en los extremos del cable para conectar temporariamente los cables a un emisor, un receptor o a otro cable. Una de las principales causas de pérdida de luz en un enlace óptico es la presencia de conexiones mecánicas hechas mediante conectores (entre otros en los paneles de conexiones). Las dos principales familias de conectores: Los que tienen un sistema de fijación con pinza de resorte (trinquete) y los que tienen un sistema de fijación de tipo atornillado. Existe una multitud de tipos de conectores utilizados en todo el mundo, y sería imposible mencionarlos a todos en este curso. Las interconexiones se realizan mediante adaptadores mecánicos (« Bulkhead adapter »). Estos adaptadores mecánicos están compuestos por dos conectores hembra. Los adaptadores mecánicos pueden ser del mismo tipo en la entrada y la salida o de tipo híbrido para unir dos tipos de conectores diferentes entre sí.

61 Conector Cuerpo del conector Clave de alineamiento Férula Fibra Cable
Cuerpo unido al cable Retención mecánica

62 Férula – rendimiento del conector
Pérdida de inserción ORL PI PT Fibra/aire = 14 dB PR PI PT Sin contacto NC < 1 dB = 12 dB PR1 PR2 Contacto físico PC < 0,7 dB > 30 dB PR3 Contacto físico Super PC SPC < 0,5 dB > 40 dB PI PT Ultra PC UPC < 0,5 dB > 50 dB PR3 8 o Vemos aquí que el desempeño de los conectores están muy influenciadas por el tipo de pulido de la férula. PC = Physical Contact, de rendimiento bajo SPC = Super Polish Connector, de buen rendimiento UPC = Ultra Polish Connector, de excelente rendimiento APC = Angle Polish Connector, de excelente rendimiento, mejor que los conectores pulidos de ángulo recto. NOTA: La razón por la cual los conectores de ángulo dan mejores resultados es que las retrorreflexiones son redirigidas hacia el exterior de la fibra. Contacto físico angular 8 o APC < 0,5 dB > 60 dB PR3 PI PT PR3 Reflexión directa de los conectores APC en el revestimiento donde es rápidamente disipada 8 o PI : Potencia incidente PR1 : Potencia reflejada desde la 1º cara PT : Potencia transmitida PR2 : Potencia reflejada desde la 2e cara PR : Potencia reflejada PR3 : Leves problemas de dispersión causados por las imperfecciones de la superficie

63 Tipos de conectores FC SC ST D4 DIN Bicónico E2000 EC/RACE HMS-10/A
En el mercado hay una multiplicidad de conectores. Cada tipo de conector posee características físicas distintivas. DIN E2000 EC/RACE HMS-10/A VFO/DF

64 Conectores más comunes
Este cuadro muestra las especificaciones de la pérdida de inserción y de la ORL para diferentes tipos de conectores. NOTA: Este cuadro se presenta a título indicativo y no debe ser considerado como un estándar. Las especificaciones varían según el modo de fabricación de los conectores. Por lo tanto estas especificaciones pueden variar según el fabricante.

65 Emisores o fuentes de luz
En FO se utilizan diferentes tipos de emisores. Los tipos de emisores varían según la aplicación. Los presentados en esta diapositiva (de arriba a abajo): LASER con conector FC LASER coaxial LASER mariposa

66 LED y laser Se utilizan dos fuentes ópticas principales: LED (o DEL, Diodo ElectroLuminescente), que en inglés significa: Light Emitting Diode Diodo LASER: Amplification by Stimulated Emission of Radiation Diode

67 Emisión de ondas luminosas
LED Zona p Impurezas con menos electrones que átomos; se crean huecos Zona n Impurezas con más electrones; electrones libres Corriente a través de la unión Electrones completan los huecos: RECOMBINACIÓN  RADIACIÓN I Hueco Emisión de ondas luminosas p V Un principio importante para recordar: Un LED emite la luz de manera no concentrada, es decir que la luz es emitida en varias direcciones. De ahí que se produzca una dispersión de la potencia. El cono de emisión de este tipo de emisor es grande, por lo que requiere una fibra que tenga un cono de aceptación mayor. n Electrón

68 LASER Se emite luz cuando un elemento (ej. : un electrón) pasa de un nivel de energía elevado a un nivel de energía inferior. Cuando un electrón entra en colisión con un fotón, difunde energía y devuelve un fotón idéntico. Confinada en una cámara compuesta de espejos, denominada resonador, la luz efectúa el recorrido de la ida y vuelta, repitiendo el proceso de recombinación y así se amplifica. Emisión luminosa confinada luz emergente en el haz Un principio importante para recordar: Un LASER emite la luz de manera concentrada contrariamente a un LED, es decir que la luz es emitida en una sola dirección. De esto resulta una concentración de la potencia. El cono de emisión de este tipo de emisor es mucho más pequeño que el de un LED, por lo tanto puede ser utilizado con una fibra que tenga un cono de aceptación más pequeño. Superficie del espejo reflejante Superficie parcialmente reflejante

69 Fuente óptica Emisión con una longitud de onda que pueda ser transmitida eficazmente por la fibra (ej. : 850 nm, 1310 nm y 1550 nm). El rango de longitudes de onda emitidas debe ser conocido. Cuanto más amplio es el rango, más grande es el riesgo de dispersión. La potencia emitida debe ser suficiente para enviar la señal, pero no demasiado elevada, para evitar efectos no lineales y de distorsión.

70 Fuente óptica Debe ser modulada para transmitir una señal comprensible. Debe ser capaz de transferir su luz en la fibra.

71 Longitud de onda La atenuación de la señal y el ensanchamiento del pulso están directamente relacionados con la longitud de onda de la fuente. El ensanchamiento del pulso depende del ancho espectral de la fuente. Esta ampliación aumenta al mismo tiempo que el ancho espectral aumenta.

72 Longitud de onda Ancho espectral Potencia
LED LASER Ancho espectral El material semi-conductor utilizado para fabricar la fuente óptica determina la longitud de onda y el ancho espectral de la luz emitida. Potencia Un LASER es por lo general más potente que un LED. Un laser tiene una potencia mucho más alta ya que toda la energía está concentrada en un espectro muy estrecho. Es también por esta razón que el laser se utiliza para las comunicaciones con fibra monomodal para largas distancias.

73 Potencia y acoplamiento
Luz perdida Potencia Tan baja como 10 nW (-50 dBm) LED Por encima de 100 mW ( >20 dBm) LASER Acoplamiento (pérdida de emisión) Alinear con precisión la superficie emisora y el núcleo Hacer concordar el ángulo de emisión con la apertura numérica Revestimiento Núcleo Ángulo de aceptación Ángulo de emisión

74 Modulación El hecho de cambiar la corriente que pasa a través de un laser semiconductor o LED modifica su emisión luminosa, modulándola con una señal. La emisión cambia con la corriente de entrada tanto para los laser como para los LED Laser Corriente de salida Existen dos maneras de modular una fuente luminosa para emitir información: Modulación directa del emisor por su corriente de entrada. Esta modulación funciona bien pero no es apropiada para las transmisiones a alta velocidad. Para transmitir a alta velocidad se utiliza una modulación externa. Este tipo de modulador es más costoso pero permite alcanzar velocidades de transmisión mucho más elevadas que el método de modulación directa del emisor (modulación de corriente de entrada). LED Corriente de ataque Corriente de entrada

75 LED vs lasers

76 Fibras ópticas y fuentes
Multimodal Monomodal 7 8 9 6 4 3 5 2 1 Multimodal Multimodal y monomodal Monomodal Atenuación (dB/km) Esta diapositiva muestra de manera gráfica la comparación de la atenuación espectral para las fibras monomodal y multimodal. También se presentan las diferentes ventanas de transmisión. 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Longitud de onda (nm)

77 Detectores Existen principalmente dos tipos de detectores ópticos:
Los detectores que tienen una superficie sin fibra. (foto superior) EJ: Detectores utilizados en los vatímetros EXFO. Los detectores con fibra. (foto inferior) EJ: Detectores utilizados en los teléfonos ópticos, OTDR, etc.

78 Detector I Zona p Impurezas con menos electrones que átomos; se crean agujeros Zona n Impurezas con más electrones; electrones libres Zona de empobrecimiento Separación entre los huecos y los electrones Luz a través de la unión Creación de electrones y de huecos n Onda luminosa Empobrecimiento V Principio básico: Un detector óptico está compuesto de una région positiva y negativa. Cuando se aplica luz, los electrones se separan de los átomos para crear una corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo del detector. Esta corriente es proporcional a la cantidad de luz aplicada al detector. p

79 Longitudes de onda (nm)
Longitud de onda La respuesta en longitud de onda depende de la composición del detector. Rangos típicos de funcionamiento del detector Materiales Longitudes de onda (nm) Silico 380 to 1600 Germanio (Ge) 600 to 1600 GaAs 800 to 1600 InGaAsP 1100 to 1600 InGaAs 840 to 1600 Este cuadro muestra los rangos de longitud de onda de los diferentes tipos de detectores. Los detectores pueden estar compuestos de: Silicio (Si) Germanio (Ge) Arseniuro de galio (GaAs) Fosfuro arseniuro de indio galio (InGaAsP) Arseniuro de indio galio (InGaAs) Nota: El rango de longitud de onda depende de la composción del detector.

80 Curva de respuesta – Sensibilidad del detector óptico
Varía según la longitud de onda y la curva de respuesta de las condiciones de funcionamiento. Relación entre la corriente de salida (amperio) y la potencia de entrada (watt). Ge Curva de respuesta (A/W) Si Este gráfico ilustra las curvas de respuestas de los tres principales tipos de detectores utilizados en FO. La escala vertical representa la respuesta en Amperios/Watt mientras que la escala horizontal representa las diferentes longitudes de onda. La respuesta de un detector normalmente está especificada en la longitud de onda en la que el detector va a tener la mejor respuesta, o bien a una longitud de onda que tenga particular intérés para la aplicación. Por ejemplo, el detector de Sillicon es el detector más utilizado para las aplicaciones entre 800 y 900nm, su respuesta es = 0,7 A/W a 900nm. Comprobamos en este gráfico que el detector compuesto de Arseniuro de Indio Galio (InGaAs) tiene una respuesta muy amplia. Su respuesta es superior a 0,5 A/W de 900 a 1650 nm. Esto hace a este detector muy útil para las apliaciones de 1310 y 1550nm ampliamente utilizadas en FO. InGaAs Longitud de onda (nm)

81 Sensibilidad del detector óptico – relación señal / ruido (OSNR)
Fuertemente relacionada con la potencia de la señal y el nivel de ruido Relación señal / ruido del detector mide la calidad de una señal analógica influye en la tasa de error sobre los bits (BER) de las señales numéricas Una manera de especificar la calidad de un sistema es especificar el OSNR (Optical Signal to Noise ratio) que es la razón entre la señal y el ruido. OSNR = 10 log (S / N) Ejemplo de cálculo: Si la corriente es de 50 µW (-13 dBm) y el nivel de ruido es de 50 nW (-43 dBm), la razón es de 1000. OSNR = 10 log (50µW / 50 nW) = 10 log 1000 = 30 dB La relación señal / ruido (OSNR) es particularmente importante cuando la señal se hace débil. La definición de una buena OSNR depende de la aplicación. Una OSNR de 40 a 50 dB se considesa como buena e incluso excelente en determinadas aplicaciones. La mayoría de las aplicaciones de la actualidad requieren un OSNR de aproximadamente 30dB. La OSNR y la tasa de error de transmisión (Bit Error Rate “VER”) están relacionadas. Una mejor OSNR va a reducir los riesgos de error de transmisión . Potencia dBm Señal Señal sobre ruido dB Nivel de ruido

82 Sensibilidad del detector óptico –velocidad y ancho de banda
Entre el momento en que la luz entra en contacto con la superficie y la respuesta del detector, transcurre un lapso. ENTRADA : luz que entra en contacto con el detector T2 T3 SALIDA : Respuesta en corriente Potencia T1 : lapso de respuesta T2 : lapso para alcanzar el pico de potencia T3 : lapso para volver a 0 Bit Tiempo T1

83 Concepto de sensibilidad del detector óptico
El formato del detector influye en la sensibilidad del detector. La región activa del detector debería ser más amplia que el núcleo de la fibra, para captar toda la energía emitida. El diámetro del punto luminoso proyectado en el detector es: D = d + (2S tan(q)) donde: d = el núcleo del diámetro S = la distancia desde el detector q = 1/2 ángulo de aceptación Detector Región activa del detector Al igual que las fuentes, los detectores poseen una apertura numérica. Esta apertura debe ser conocida y respetada para efectuar una medición de potencia válida. Para que el detector convierta toda la luz recibida en corriente eléctrica, toda la luz que emerge de la fibra debe ser captada por la región activa del detector. Esto quiere decir que la superficie efectiva del detector debe ser más amplia que el núcleo de la fibra de donde sale la luz. Se puede calcular la dimensión que tendrá el punto luminoso en el detector utilizando la fórmula que aparece en la diapositiva. Esta fórmula es particularmente útil para los usuarios que realizan acoplamientos de detectores (fabricantes de componentes). Núcleo d  Revestimiento S

84 Sensibilidad del detector óptico – rango dinámico
El rango de potencia de entrada según el cual el detector produce la potencia de salida deseada, es decir, sin distorsión. Respuesta no lineal Rango dinámico El rango dinámico de un detector se sitúa en la zona de respuesta lineal. Por fuera de esta zona lineal, la señal se distorsiona, lo que puede tener como resultado un aumento de la tasa de error. Algunos aparatos de comunicaciones comprenden un sistema de ajuste automático de la ganancia para no entrar en la zona no lineal del detector, de manera de evitar los errores de transmisión. Corriente de salida (I) Respuesta lineal Potencia de entrada : luz

85 Diferentes componentes - Acoplador óptico
Un acoplador óptico, también denominado divisor, es un componente pasivo que divide una señal y la envía a dos o varias fibras. 100% 25 % Usuario 1 50 % Usuario 2 25 % Cuando la luz encuentra un obstáculo o un evento como un conector, un empalme o una impureza, la luz se difunde. Una parte de la señal original retorna a la fuente. La diferencia entre la luz original y la luz que retorna es la reflectancia de un evento. Fuente 50% 100 % 50 % 25 % Usuario 3 50% Usuario 4 25 %

86 Regeneradores de señal
Cobre vs fibra Fibra Regeneradores de señal Cobre Las comunicaciones con fibra óptica requieren muchos menos amplificadores. Una comunicación con cobre requiere un amplificador cada Km, las comunicaciones con fibra óptica requieren un amplificador cada 100Km Para las comunicaciones de larga distancia, la fibra óptica es sin duda mucho más ventajosa.

87 Localizador visual de fallas (LFD)
Una fuga de luz visible localiza la falla. Este tipo de falla a veces puede ser localizada visualmente con un localizador de fallas (“VFL” Visual Fault Locator). Este aparato proyecta un rayo luminoso visible para el ojo humano de color rojo (670nm). Cuando la luz llega a un sitio en el que puede escaparse, aparece un punto rojo en la fibra. Entonces, se observa la luz que se escapa en ese lugar: es la luz no transmitida por la fibra (perdida).

88 ¿Preguntas? Gracias por su atención y cordiales saludos Sede de EXFO
Avenida Godin 400 Vanier (Québec) G1M 2K2 Canadá Tel. : 1 (418) Fax : 1 (418)