FIBRA ÓPTICA

ARTICULO INFORMATIVO
FISICA
FIBRA ÓPTICA
WISGTON RODRIGO ZAPATA BARRERA1
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ARTICULO INFORMATIVO
FISICA
FIBRA ÓPTICA
1
WISGTON RODRIGO ZAPATA BARRERA
1.
Estudiante de Ingeniería de Sistemas. Universidad Cooperativa de Colombia, Arauca- Arauca.
*Email: [email protected]
Resumen:
Son los caballos de batalla de las comunicaciones electrónicas, cada vez que chateamos o enviamos información,
hablamos de la fibra óptica, mostrando su importancia, fabricación y utilizaciones. Para crearlos se empieza con unos
tubos de vidrios, las cuales se sumergen en un fluido corrosivo (ácido fluorhídrico), luego se calienta en un torno a
grandes temperaturas, en su interior se inyecta varios gases, para crear el centro de la fibra.
Es un medio de comunicación muy veloz, donde se captura la luz a través de un material cristalina. El ser humano a
través de la historia y de las necesidades propias de la tecnología ha exportados sus ideales mediante el estudio del
paso de la luz por fibras con baja perdida, resalto una ventaja intachable, la cual consta de que su ancho de banda es
muy grande, gracias a técnica de refracción por división de frecuencias que permiten enviar hasta cien veces luz cada
uno con una longitud de onda diferente y sumándole a esta es la que es inmune a cualquier interferencia
electromagnética y ruido.
Abstract:
They are the workhorses of electronic communications, each time to chat or send information, we talk
about fiber optics, showing its importance, manufacture and uses. To create them start with glass tubes,
which are immersed in a corrosive fluid (hydrofluoric acid), then heated in a high temperature around
inside
it
more
gas
is
injected
to
create
the
center
of
the
fiber.
It is a very fast media, which captures light through a crystalline material. Human beings throughout
history and the unique needs of technology has exported its ideals by studying the passage of light with
low loss fibers, highlight an advantage beyond reproach, which has its bandwidth is very big thanks to
refraction technique for crossover allowing light to send up a hundred times each with a different
wavelength and adding to this is the one that is immune to electromagnetic interference and noise.
ARTICULO INFORMATIVO
INTRODUCCION
La fibra óptica es un medio de transmisión empleado
habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de
material transparente, vidrio o materiales plásticos,
por el que se envían pulsos de luz que representan los
datos a transmitir. El haz de luz queda completamente
confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un
ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de
reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente
de luz puede ser láser o un LED.
Las
fibras
se
utilizan
ampliamente
en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran
cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades
similares a las de radio y/o cable. Son el medio de
transmisión por excelencia al ser inmune a las
interferencias electromagneticas, también se utilizan
para redes locales, en donde se necesite una alta
confiabilidad y fiabilidad
El uso de la luz para la codificación de señales no es
nuevo, los antiguos griegos usaban espejos para
transmitir información, de modo rudimentario, usando
luz solar. En 1792, Claude Chappe diseñó un sistema de
telegrafía óptica, que mediante el uso de un código y
torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km
que separan Lille y París, conseguía transmitir un
mensaje en tan sólo 16 minutos.
Todos estos apartados se describirán a continuación,
abriéndonos las puertas al descubrimiento de un nuevo
mundo: el mundo de la información sin límite de ancho
de banda
Como resultado de estudios en física enfocados de
la óptica, se descubrió un nuevo modo de empleo para
la luz llamado rayo láser. Este último es usado con
mayor vigor en el área de las telecomunicaciones,
debido a lo factible que es enviar mensajes con altas
velocidades y con una amplia cobertura. Sin embargo,
no existía un conducto para hacer viajar los fotones
originados por el láser.
La posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigiéndolo
en una trayectoria recta, se conoce desde hace mucho
tiempo. En 1820, Augustin-Jean Fresnel ya conocía las
ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro
de una placa de cristal lisa. Su ampliación a lo que
entonces se conocía como cables de vidrio fue obra
de D. Hondros y Peter Debye en 1910. El físico
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irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar
dentro de un material (agua), curvándose por reflexión
interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los
miembros de la Real Sociedad. A partir de este
principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en
los que demostraron el potencial del cristal como
medio eficaz de transmisión a larga distancia. Además,
se desarrollaron una serie de aplicaciones basadas en
dicho principio para iluminar corrientes del agua en
fuentes públicas. Más tarde, J. L. Baird registró
patentes que describían la utilización de bastones
sólidos de vidrio en la trasmisión de luz, para su
empleo en un primitivo sistema de televisión de
colores. El gran problema, sin embargo, es que las
técnicas y los materiales usados no permitían la
trasmisión de luz con buen rendimiento. Las pérdidas
eran tan grandes y no había dispositivos de
acoplamiento óptico.
Solamente en 1950 las fibras ópticas comenzaron a
interesar a los investigadores, con muchas aplicaciones
prácticas que estaban siendo desarrolladas. En 1952, el
físico Narinder Singh Kapany, apoyándose en los
estudios de John Tyndall, realizó experimentos que
condujeron a la invención de la fibra óptica.
Uno de los primeros usos de la fibra óptica fue emplear
un haz de fibras para la transmisión de imágenes, que
se usó en el endoscopio médico. Usando la fibra óptica,
se consiguió un endoscopio semiflexible, el cual fue
patentado por la Universidad de Míchigan en 1956. En
este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con
un material de bajo índice de refracción, ya que antes
se impregnaban con aceites o ceras. En esta misma
época, se empezaron a utilizar filamentos delgados
como el pelo que transportaban luz a distancias cortas,
tanto en la industria como en la medicina, de forma
que la luz podía llegar a lugares que de otra forma
serían inaccesibles. El único problema era que esta luz
perdía hasta el 99% de su intensidad al atravesar
distancias de hasta de 9 metros de fibra.
Charles K. Kao, en su tesis doctoral de 1956, estimó
que las máximas pérdidas que debería tener la fibra
óptica, para que resultara práctica en enlaces de
comunicaciones, eran de 20 dB/km.
En 1966, en un comunicado dirigido a la Asociación
Británica para el Avance de la Ciencia, los
investigadores Charles K. Kao y G. A. Hockham, de los
laboratorios de Standard Telecommunications, en
Inglaterra, afirmaron que se podía disponer de fibras
de una transparencia mayor y propusieron el uso de
fibras de vidrio y luz, en lugar de electricidad y
conductores metálicos, en la trasmisión de mensajes
telefónicos. La obtención de tales fibras exigió grandes
esfuerzos de los investigadores, ya que las fibras hasta
entonces presentaban pérdidas de orden de 100 dB
por kilómetro, además de una banda pasante estrecha
y una enorme fragilidad mecánica. Este estudio
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constituyó la base para mejorar las pérdidas de las
señales ópticas que hasta el momento eran muy
significativas y no permitían el aprovechamiento de
esta tecnología. En un artículo teórico, demostraron
que las grandes pérdidas características de las fibras
existentes se debían a impurezas diminutas intrínsecas
del cristal. Mientras tanto, como resultado de los
esfuerzos, se hicieron nuevas fibras con atenuación de
20 dB por kilómetro y una banda pasante de 1 GHz
para un largo de 1 km, con la perspectiva de sustituir
los cables coaxiales. La utilización de fibras de 100 µm
de diámetro, envueltas en nylon resistente, permitirían
la construcción de hilos tan fuertes que no podían
romperse con las manos. Hoy ya existen fibras ópticas
con atenuaciones tan pequeñas de hasta 1 dB por
kilómetro, lo que es muchísimo menor a las pérdidas
de un cable coaxial.
El artículo de Kao-Hockman estimuló a algunos
investigadores a producir dichas fibras con bajas
pérdidas. El gran avance se produjo en 1970, cuando
los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que
trabajaban para Corning Glass, fabricaron la primera
fibra óptica aplicando impurezas de titanio en sílice,
con cientos de metros de largo con la claridad cristalina
que Kao y Hockman habían propuesto. Las pérdidas
eran de 17 dB/km. Durante esta década las técnicas de
fabricación se mejoraron, consiguiendo pérdidas de tan
solo 0,5 dB/km.
Poco después, Panish y Hayashi, de los laboratorios
Bell, mostraron un láser de semiconductores que podía
funcionar continuamente a temperatura ambiente. En
1978 ya se transmitía a 10 Gb km/segundos. Además,
John MacChesney y sus colaboradores, también de los
laboratorios Bell, desarrollaron independientemente
métodos de preparación de fibras. Todas estas
actividades marcaron un punto decisivo ya que ahora,
existían los medios para llevar las comunicaciones de
fibra óptica fuera de los laboratorios, al campo de la
ingeniería habitual. Durante la siguiente década, a
medida que continuaban las investigaciones, las fibras
ópticas mejoraron constantemente su transparencia.
El 22 de abril de 1977, General Telephone and
Electronics envió la primera transmisión telefónica a
través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach,
California.
El amplificador que marcó un antes y un después en el
uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas,
reduciendo el coste de ellas, fue el amplificador
óptico inventado por David Payne, de la Universidad de
Southampton,
y
por Emmanuel
Desurvire en
los Laboratorios Bell. A ambos se les concedió
la medalla Benjamin Franklin en 1988.
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Cable submarino de fibra óptica.
En 1980, las mejores fibras eran tan transparentes que
una señal podía atravesar 240 kilómetros de fibra antes
de debilitarse hasta ser indetectable. Pero las fibras
ópticas con este grado de transparencia no se podían
fabricar usando métodos tradicionales. El gran avance
se produjo cuando se dieron cuenta de que el cristal de
sílice puro, sin ninguna impureza de metal que
absorbiese luz, solamente se podía fabricar
directamente a partir de componentes de vapor,
evitando de esta forma la contaminación que
inevitablemnte resultaba del uso convencional de los
crisoles de fundición. El progreso se centraba ahora en
seleccionar el equilibrio correcto de componentes del
vapor y optimizar sus reacciones. La tecnología en
desarrollo se basaba principalmente en el
conocimiento de la termodinámica química, una
ciencia perfeccionaba por tres generaciones de
químicos desde su adopción original por parte
de Willard Gibbs, en el siglo XIX.
También en 1980, AT&T presentó a la Comisión Federal
de Comunicaciones de los Estados Unidos un proyecto
de un sistema de 978 kilómetros que conectaría las
principales ciudades del corredor que iba
de Boston a Washington. Cuatro años después, cuando
el sistema comenzó a funcionar, su cable, de menos de
25 centímetros de diámetro, proporcionaba 80.000
canales de voz para conversaciones telefónicas
simultáneas. Para entonces, la longitud total de los
cables de fibra únicamente en los Estados Unidos
alcanzaba 400.000 kilómetros (lo suficiente para llegar
a la luna).
Pronto, cables similares atravesaron los océanos del
mundo. El primer enlace transoceánico con fibra óptica
fue el TAT-8 que comenzó a operar en 1988, usando un
cristal tan transparente que los amplificadores para
regenerar las señales débiles se podían colocar a
distancias de más de 64 kilómetros. Tres años después,
otro cable transatlántico duplicó la capacidad del
primero. Los cables que cruzan el Pacífico también han
entrado en funcionamiento. Desde entonces, se ha
empleado fibra óptica en multitud de enlaces
transoceánicos o entre ciudades, y paulatinamente se
va extendiendo su uso desde las redes troncales de las
operadoras hacia los usuarios finales.
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Hoy en día, debido a sus mínimas pérdidas de señal y a
sus óptimas propiedades de ancho de banda, la fibra
óptica puede ser usada a distancias más largas que el
cable de cobre. Además, la fibra por su peso y tamaño
reducido, hace que sea muy útil en entornos donde el
cable de cobre sería impracticable
PROCESO DE FABRICACION
La fabricación de una fibra óptica consiste básicamente
en calentar arena, sílice y otros compuestos químicos
hasta que se fundan, para después remover hasta que
se mezclen.
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quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno el
quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo.
Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de
dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la
proporción de estos aditivos dependerá el perfil final
del índice de refracción del núcleo. La deposición de las
sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas
del quemador, mientras el torno gira; quedando de
esta forma sin tezado el núcleo de la fibra óptica. La
operación que resta es el colapso, se logra igualmente
con el continuo desplazamiento del quemador, solo
que ahora a una temperatura comprendida entre
1.700 °C y 1.800 °C. Precisamente es esta temperatura
la que garantiza el ablandamiento del cuarzo,
convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que
constituye la preforma. Las dimensiones de la
preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de
un centímetro de diámetro exterior.
§
Una vez obtenida mediante procesos químicos la
materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación.
Proceso continuo en el tiempo que básicamente se
puede describir a través de tres etapas; la fabricación
de la preforma, el estirado de esta y por último las
pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma
existen cuatro procesos que son principalmente
utilizados.
La etapa de fabricación de la preforma puede ser a
través de alguno de los siguientes métodos:
§
M.C.V.D Modifield Chemical Vapor Deposition
Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y
modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su
uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde
se parte y es depositado en su interior la mezcla de
dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de
capas concéntricas. A continuación en el proceso
industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El
tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura
comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un
V.A.D Vapor Axial Deposition
Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada
por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy
utilizado en Japón por compañías dedicadas a la
fabricación de fibras ópticas. La materia prima que
utiliza es la misma que el método M.C.V.D, su
diferencia con este radica, que en este último
solamente se depositaba el núcleo, mientras que en
este además del núcleo de la FO se deposita el
revestimiento. Por esta razón debe cuidarse que en la
zona de deposición axial o núcleo, se deposite más
dióxido de germanio que en la periferia, lo que se
logran a través de la introducción de los parámetros de
diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso
de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar
que sirve de soporte para la preforma, se inicia el
proceso de creación de esta, depositándose
ordenadamente los materiales, a partir del extremo del
cilindro quedando así conformada la llamada
"preforma porosa”. Conforme su tasa de crecimiento
se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El
siguiente paso consiste en el colapsado, donde se
somete la preforma porosa a una temperatura
comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose
así el relanzamiento del cuarzo. Quedando convertida
la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro
macizo y transparente, mediante el cual se suele
describir la preforma.
Entre sus ventajas, comparado con el método anterior
(M.C.V.D) permite obtener preformas con mayor
diámetro y mayor longitud a la vez que precisa un
menor aporte energético. Como inconveniente se
destaca como uno el de mayor connotación, la
sofisticación que requiere en equipo necesarios para su
realización.
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§
O.V.D Outside Vapor Deposition
Desarrollado por Corning Glass Work. Parte de una
varilla de substrato cerámica y un quemador En la
llama del quemador son introducidos los cloruros
vaporosos y esta caldea la varilla .A continuación se
realiza el proceso denominado síntesis de la preforma,
que consiste en el secado de la misma mediante cloro
gaseoso y el correspondiente colapsado de forma
análoga a los realizados con el método V.A.D,
quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de
la preforma.
Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de
deposición que se alcanzan son del orden
de 4.3g / min, lo que representa una tasa de
fabricación de FO de 5km / h, habiendo sido eliminadas
las pérdidas iníciales en el paso de estirado de la
preforma. También es posible la fabricación de fibras
de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la
optimización en el proceso de secado, porque los
perfiles así obtenidos son lisos y sin estructura anular
reconocible.
§
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sobre la preforma, para lograr esto precisamente la
constancia y uniformidad en la tensión de tracción y l
ausencia de corrientes de convección en el interior del
horno, son los factores que lo permiten. En este
proceso se ha de cuidar que en la atmósfera interior
del horno esté aislada de partículas provenientes del
exterior para evitar que la superficie reblandecida de la
FO pueda ser contaminada, o se puedan crear micro
fisuras, con la consecuente e inevitable rotura de la
fibra. También es aquí donde se aplica a la fibra un
material sintético, que generalmente es un
polimerizado viscoso, el cual posibilita las elevadas
velocidades
de
estirado,
comprendidas
entre 1m / sg y 3m / sg, conformándose así una capa
uniforme sobre la fibra totalmente libre de burbujas e
impurezas. Posteriormente se pasa al endurecimiento
de la protección antes descrita quedando así la capa
definitiva de polímero elástico. Esto se realiza
habitualmente mediante procesos térmicos o a través
de procesos de reacciones químicas mediante el
empleo de radiaciones ultravioletas.
P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition
Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la
obtención de perfiles lisos sin estructura anular
reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los
cloruros de silicio y germanio, creando en estos un
estado de plasma, seguido del proceso de deposición
interior.
ESTRUCTURA DE LA FIBRA ÓPTICA
La estructura de la fibra óptica es relativamente
LA ETAPA DE ESTIRADO DE LA
PREFORMA
Sea cualquiera que se utilice de las técnicas que
permiten la construcción de la preforma es de común a
todas el proceso de estirado de esta. Consiste
básicamente en la existencia de un horno tubular
abierto, en cuyo interior se somete la preforma a una
temperatura de 2.000 °C, logrando así el
reblandamiento del cuarzo y quedando fijado
el diámetro exterior de la FO. Este diámetro se ha de
mantener constante mientras se aplica una tensión
sencilla, aunque la mayor complejidad radica en su
fabricación. La fibra óptica está compuesta por dos
capas, una de denominada Núcleo (Core) y la otra
denominada Recubrimiento (Clad). La relación de
diámetros es de aproximadamente 1 de recubrimiento
por 3 de núcleo, como se ilustra en la figura 1. El extra
delgado hilo de vidrio está cubierto por una capa
plástica que le brinda la protección necesaria, aunque
normalmente un gran conjunto de fibras se unen entre
sí para obtener mayor seguridad como veremos un
poco más adelante.
Para manipular la fibra óptica, esta se incorpora dentro
de una estructura mayor que asegura su funcionalidad
y conservación. Este grupo de varias fibras ópticas es
conocido con el nombre de cable óptico. Un elemento
central de tracción con un recubrimiento de polietileno
es empleado para evitar tensiones y tracciones que
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puedan romper una o varias de las fibras contenidas en
su interior. Las fibras están recubiertas por una cinta
Helicoidalmente dispuesta, con una vaina exterior que
recubre todo el conjunto.
Como se propaga la información (luz) en la Fibra
Óptica.
La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio,
cada una con distinto índice de refracción. El índice de
refracción del núcleo es mayor que el del
revestimiento, razón por la cual, y debido a la
diferencia de índices la luz introducida al interior de la
fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. Se
produce por ende el efecto denominado de Refracción
Total, tal como se ilustra en la figura 2. Los rayos de luz
pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla
contenido dentro de un cierto ángulo denominado
CONO DE ACEPTACIÓN. Un rayo de luz puede
perfectamente no ser transportado por la fibra óptica
si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El
cono de aceptación está directamente asociado a los
materiales con los cuales la fibra óptica ha sido
construida. La figura 3 ilustra todo lo dicho. Respecto a
atenuaciones producidas dentro de otros medios de
transmisión, la fibra óptica presenta niveles de
atenuación realmente bajos que permiten transmitir
luz por varios kilómetros sin necesidad de reconstruir
la señal (regenerar).
LONGITUD DE ONDA.- Todo rayo de luz se halla dentro
de un espectro posible. El espectro incluye en la parte
más izquierda, los rayos de luz de menor longitud de
onda,
pero
que
poseen
más
energía, denominados ultravioletas. En el otro
extremo, se halla las luces de mayores longitudes de
onda, pero que poseen menor energía, a las que se
denomina infrarrojas. Un intervalo relativamente
pequeño de todo este espectro, que se halla entre los
colores violeta y rojo, es el que el ojo humano puede
apreciar. Son precisamente las luces que se hallan
dentro del espectro correspondiente a los infrarrojos
los que se emplean para transmitir información por el
interior de las fibras ópticas.
La dispersión de la luz, un problema en las
Fibras Ópticas
Este es uno de los fenómenos típicos perjudiciales que
se producen Dentro de la transmisión por fibra óptica.
Por el efecto de la dispersión, todo rayo que viaja por
una fibra se va "ensanchando" a medida que avanza
por la misma. Los cálculos para la introducción de
repetidores regenerativos deben contemplar este
fenómeno. Es cierto que la fibra más que ningún otro
medio de transmisión es ideal para transmitir a largas
distancias, sin embargo el fenómeno de dispersión de
la luz se produce y debe ser tenido muy en cuenta.
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FISICA
¿Qué es un sistema Optoelectrónicas y de que se
compone?
Un sistema optoelectrónica es aquel conjunto de
componentes necesarios para formar un sistema de
comunicación que emplea como medio básico de
comunicación a la fibra óptica. Para transmitir la
información, se requiere de un dispositivo emisor de
luz como puede ser en LED - LIGHT EMITED DIODE DIODO EMISOR DE LUZ, o bien un LASER - LIGHT
AMPLIFICATION STIMULATED EMISSION RADIATIONS AMPLIFICACIÓN DE LUZ, POR ESTIMULACIÓN DE
EMISIÓN DE RADIACIÓN. En el otro extremo del
vínculo, y para poder detectar esa luz, se usan foto
detectores, que pueden ser: APD – AVALANCHE PHOTO
DIODE - FOTODIODO DE AVALANCHA, PIN - PHOTO
DETECTOR - FOTODETECTOR, o bien PIN-FET - PHOTO
DETECTOR
FIELD
EFFECT
TRANSISTOR
FOTODETECTOR Y TRANSISTOR POR EFECTO DE
CAMPO.
Hasta ahora, existe una gran cantidad de dispositivos
que están destinados a convertir todo tipo de señales:
sonido, voz, vídeo, etc., a señales ópticas.
EMISORES DE LUZ: LED Y LASER.- Se emplean como
emisores de luz, tanto diodos LED como diodos LASER.
Ambos son semiconductores de estado sólido y emiten
espontáneamente luz cuando se los somete a una
corriente eléctrica. Sin embargo, la potencia del LED es
inferior a la del LASER. El problema es que el LASER
requiere de un conjunto de circuitos de enfriamiento,
dado el elevado calor generado a partir de su uso. De
ambos, el LASER es más caro, aunque evidentemente
es el mejor. El ancho espectral del LED y del LASER
varían, el LASER particularmente tiene un ancho
espectral menor, lo que significa que tiene mayor
potencia, dada su baja disipación, como se ilustra en la
figura 2. Las fibras ópticas son realmente inmunes a
cualquier tipo de ruido, sin embargo, tanto el
transmisor como el receptor son sensibles al mismo,
razón por la cual deben tener el blindaje adecuado, a
fin de introducir la información a la fibra de forma
correcta.
RECEPTORES DE LUZ: APD, PIN, PIN-FET.- Son
dispositivos capaces de convertir las señales fotónicas
en señales eléctricas. El diodo PIN tiene una capacidad
lo suficientemente buena para trabajar con
transmisiones analógicas. La velocidad del APD lo
convierte en el ideal para trabajar con transmisiones
digitales. El APD requiere adicionalmente de
estabilización de tensión y temperatura.
Dentro del tema de los receptores existe una cantidad
de términos muy interesantes.
A continuación los mismos.
FOTÓN / ELECTRÓN.- Dentro de la transmisión
eléctrica, la unidad se denomina electrón. Dentro del
sistema óptico, la unidad óptica se denomina fotón.
RESPONSABILIDAD Y EFICIENCIA CUÁNTICA.- Es el
número de electrones generados por la incidencia de
un cierto número de fotones recibidos. La eficiencia de
una foto detectora APD es mucho mayor que la
correspondiente a un PIN o PIN-FET. CORRIENTE DE
PÉRDIDA.- Es la corriente que circula a través de la
juntura sin la presencia de luz incidente. Todo receptor
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tiene algún voltaje que lo mantiene operativo, la
corriente de pérdida hace referencia a la misma.
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pérdida de información en este segundo caso, es
ligeramente mayor al primer caso, de 0.5dB.
RUIDO CUÁNTICO.- El ruido cuántico es el producto de
la conversión del sistema fotónico al sistema eléctrico.
Está compuesto por ligeras variaciones producto de
este cambio. En este caso también un APD es mejor
que un PIN o PIN-FET.
TIEMPO DE CRECIMIENTO.- Es el tiempo que un
receptor tarda en predisponerse para la captura de
información. El APD tiene un tiempo muy breve, y se
convierte en el dispositivo ideal para capturar
información a alta velocidad.
ELEMENTOS ACCESORIOS PARA INSTALACIONES
OPTOELECTRÓNICAS.Aparte del transmisor, el
receptor y el cable óptico, son necesarios algunos otros
elementos que se ilustran en la siguiente figura:
Los mismos son los siguientes.
REPETIDORES.- Aunque en baja escala, la señal que se
transmite por la fibra óptica es atenuada. A fin de que
la señal no se convierta en imperceptible, se deben
instalar repetidores en sistemas que cubran grandes
distancias.
EMPALMES.- Son interconexiones permanentes entre
fibras. En este caso, los núcleos de las fibras que se
unan deben estar perfectamente alineados a fin de que
no se produzca ninguna pérdida. Dentro de los
empalmes, existen dos formas de los mismos. Los
primeros son los EMPALMES POR FUSIÓN, en la cual las
dos fibras ópticas son calentadas hasta obtener el
punto de fusión, y ambas quedan unidas. Este método
siempre tiene una ligera pérdida de 0.2dB. El segundo
tipo es el EMPALME MECÁNICO, en el cual, por
elementos de sujeción mecánicos, las puntas
adecuadamente cortadas de las fibras se unen,
permitiendo el pasaje de la luz de una fibra a otras. La
CONECTORES.- Son conexiones temporales de fibras
ópticas. Este sistema debe tener una precisión grande
para evitar la atenuación de la luz. Suelen emplear los
denominados Lentes Colimadores, produciendo
pérdidas de 1dB.
ACOPLADORES.- Existen dispositivos que permiten
distribuir la luz proveniente de una fibra, hacia otras.
Son dos tipos de acopladores los que existen: en T y en
estrella. Los acopladores en T permiten distribuir la luz
proveniente de una fibra, hacia dos salidas, por lo
general una entra a una computadora, y la otra
prosigue hacia las siguientes. Los acopladores en
estrella permiten distribuir una sola entrada de
información hacia muchas salidas. Estos últimos
pueden ser de 3 a 40 puertas. Todo acoplador tiene
una pérdida aproximada de 5dB.
Tipos de Fibras Ópticas.
Las fibras ópticas se clasifican de acuerdo al modo de
propagación que dentro de ellas describen los rayos de
luz emitidos. En esta clasificación existen tres tipos. Los
tipos de dispersión de cada uno de los modos pueden
ser apreciados en la figura
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10 mil circuitos por cable, los de fibra óptica pueden
tolerar hasta 100 mil. Los costos de obtener el cobre
son infinitamente mayores que la obtención de la fibra
óptica, cuya materia prima es muy abundante, pues el
silicio se obtiene de la arena y su peso es de apenas 30
gramos por kilómetro.
MONOMODO.- En este tipo de fibra, los rayos de luz
transmitidos por la fibra viajan linealmente. Este tipo
de fibra se puede considera como el modelo más
sencillo de fabricar, y sus aplicaciones son concretas.
MULTIMODO - GRADED INDEX.- Este tipo de fibra es
más costosa, y tienen una capacidad realmente
amplia. La tecnología de fabricación de las mismas es
realmente importante. Sus costos son elevados ya que
el índice de refracción del núcleo varía de más alto,
hacia más bajo en el recubrimiento. Este hecho
produce un efecto espiral en todo rayo introducido en
la fibra óptica, ya que todo rayo describe una forma
helicoidal a medida que va avanzando por la fibra
MULTIMODO - STEP INDEX.- Este tipo de fibra, se
denomina de multimodal índice escalonado. La
producción de las mismas resulta adecuada en cuanto
a tecnología y precio se refiere. No tiene una capacidad
tan grande, pero la calidad final es alta. El índice de
refracción del núcleo es uniforme para todo el mismo,
en realidad describe la forma general de la fibra óptica.
El uso de las Fibras Ópticas en nuestros días y
sus ventajas
La capacidad de la fibra óptica multiplica la del cable de
cobre, pues para una llamada telefónica se necesitan
dos cables de cobre, pero un par de fibras ópticas
pueden realizar casi 2 mil llamadas simultáneamente.
Su alta capacidad de conducción no se pierde por
curvas o torsiones, por lo que se utiliza para tender
desde redes interurbanas hasta transoceánicas.
Mientras que las redes de cobre toleran un máximo de
También, respecto de las comunicaciones por satélite
ofrece algunas ventajas. Una conversación por cable
entre Europa y América del Norte tiene un retraso
aproximado de 65 milésimas de segundo, que no se
llega a apreciar por las personas, pero si esa
conversación se realiza por satélite, el retraso se
multiplica por 10, convirtiéndose en más de medio
segundo. Este retardo es visible cuando se realiza una
entrevista de televisión por satélite.
Inicialmente las fibras ópticas se usaron solamente
para conectar centrales telefónicas en áreas de mucho
tráfico de las grandes ciudades. A medida que la
tecnología de las comunicaciones avanzó, las fibras
empezaron a penetrar en las redes de larga distancia.
Ya se tienen en áreas locales entre las centrales
telefónicas y el equipo de los clientes. Muchos nuevos
edificios comerciales son cableados con fibra óptica
para apuntalar las redes telefónicas y las redes de
cómputo de alta velocidad. También ya se encuentran
en las centrales telefónicas y los tableros de circuitos
de conexión.
El ideal es que lleguen a todas las casas de los clientes
del servicio telefónico y provean sobre la misma red de
fibra óptica el servicio de voz y vídeo.
Sin embargo, la real explotación de las fibras ópticas
para transmisiones electrónicas y las transmisiones
ópticas completas, que llevarán a mayores
incrementos en las capacidades de las redes, están
todavía en camino.
En el futuro cercano deberán desarrollarse mejores
fuentes de luz y detectores de fibra de vidrio especial
ARTICULO INFORMATIVO
que incrementaran las capacidades de transmisión en
un factor arriba de 1000. Los chips ópticos darán mayor
velocidad a las computadoras y al equipo de
comunicación.
La evolución de las redes de telecomunicación al ideal
de redes completamente ópticas (con líneas con
conexiones
ultrarrápidas
y
dispositivos
de
almacenamiento también ópticos), se vislumbra
compleja. Asimismo, la homologación de los soportes
tecnológicos para el establecimiento de lo que se ha
denominado como autopistas de información o redes
integradas ya no depende tanto de la capacidad de
desarrollo tecnológico, sino más bien de factores
económicos, políticos y regulatorios de organización y
funcionamiento
de
las
empresas
de
telecomunicaciones.
Aunque nos enfocamos más en las fibras ópticas en su
modulo como medio de información su uso es muy
variado, algunos ejemplos de donde se emplea
comúnmente la fibra óptica son:
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Automatización
Aparatos fotográficos
Vidrio
Vinos y alimentos
Pinturas
Teléfonos
Caracterización de dialectos
Constantes dieléctricas en aceites aislantes
Parámetros de cable
Sensores de microondas
Meteorología electromagnética
FISICA
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