FIBRA ÓPTICA COMUNICACIONES ÓPTICAS CURSO 04-05

FIBRA ÓPTICA
COMUNICACIONES ÓPTICAS
CURSO 04-05
ÍNDICE
1  Conceptos Teóricos
2  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.
3  Clasificación de las F.O., tipos y ventajas de
cada uno
4  Tipos de cables de F.O.
5  Pérdidas de potencia óptica
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:
TV
VLF Y LF
ONDAS
AM CORTAS FM VHF ONDAS
UHF
IR
FO
850
1300
RAYOS RAYOS
1550 LUZ UV
X

nm
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).
sen  1
sen  R

NB
NA

CA
CB
LEYES DE SNELL
RAYO
REFRACTADO
NORMAL
R
MEDIO DE
INDICE N2
MEDIO DE
INDICE N1
i
RAYO
INCIDENTE
r
i = r
n1 sen i = n2 sen R
RAYO
REFLEJADO
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)
RECUBRIMIENTO
REVESTIMIENTO
NÚCLEO
De 8 a
100 m
125 m
250 a
500 m
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
(SALTO DE ÍNDICE)
 FIBRAS MULTIMODO
 SALTO DE ÍNDICE
 ÍNDICE GRADUAL
FIBRA ÓPTICA MONOMODO
 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
Modo de propagación
n1
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.
M  1  2 D ( n1  n 2 )
2
2 0 .5
/
Modos de propagación
D=diámetro del núcleo
n1=índice del núcleo
n2=índice del revestimiento
=longitud de onda
FIBRA ÓPTICA MULTIMODO
 DISPERSIÓN MODAL O DISPERSIÓN MULTIMODO.
3
1
2
1
3
2
Modos de propagación
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
Modo de propagación
n1
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
Modo de propagación
n1
COMPARACIÓN DE DISTINTOS
TIPOS DE FIBRA ÓPTICA
MONOMODO




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.
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, Tokenring y FDDI.
La fibra multimodo es adecuada para longitudes
de onda de 850 y 1310 nm.
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
antiroedores 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)
I
II
III
IV
V
NÚCLEO
8 a 10
50
62,5
85
100
REVES TIMIENTO RECUBRIMIENTO
125
250 a 500
125
250 a 500
125
250 a 500
125
250 a 500
125
250 a 500
PROTECCIÓN
900 a 2000
900 a 2000
900 a 2000
900 a 2000
900 a 2000
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.
r
 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.
 INTRÍNSECAS
 Pérdidas inherentes a la fibra
Atenuación de Rayleigh
 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.
OH
OH
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.
L . Rfle .(%)  100 . x ( n1  n 2 ) /( n1  n 2 )
2
2
n1= índice de refracción del núcleo
n2= índice de refracción del aire