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Compañía General de Telecomunicaciones

Contenido • Generalidades – Fibra óptica y luz – Qu Quéé hac hacee que que la luz luz perman permanezca ezca en la fibra? – Frecuencia – Propagación de la luz a lo largo de la fibra – Decibeles – Pérdidas en fibras ópticas Compañía General de Telecomunicaciones Telecomunicaciones

Contenido (2) • Gu Guía ía pa para ra el us usoo de de los los in inst stru rume ment ntos os – Introducción – Información de Seguridad – Inicio (Getting Started) – Guía de operación de los equipos – Mantenimiento – Solución de problemas

Compañía General de Telecomunicaciones Telecomunicaciones

Generalidades Fibra óptica y luz


Fibra óptica y luz • Luz viaja en línea recta, cómo guiarla? – Efecto Tyndall: Descubre la manera de guiar la luz.

– Mismos requerimientos aún permanecen hoy en día: Fuente de luz y material claro Compañía General de Telecomunicaciones

Fibra óptica y luz • Guía de luz, aplicaciones – Señales de tránsito – Endoscopios – Áreas peligrosas – Comunicaciones: Sistemas de transmisión • Sistemas de fibra óptica: – Transmisor (E > O) – Guía de Onda óptica – Receptor (O > E) Compañía General de Telecomunicaciones

Transmisor Conversor Eléctrico - Óptico (E-O)

Señal Eléctrica +

Señal Óptica

Intensidad variable Enciende y apaga

= Análogo = Digital


Guía de Onda Óptica Fibra óptica de Sílica

Luz en la Entrada


Luz en la Salida

Receptor Conversor Óptico - Eléctrico (O-E) Fotodiodo

+ (señal original)

Luz en la Entrada

Señal Eléctrica


Generalidades Qué hace que la luz permanezca en la fibra?


Qué hace que la luz permanezca en la fibra? • Reflexión y refracción – Reflexión ocurre cuando un rayo de luz se refleja en la interfaz de dos materiales diferentes. – Refracción ocurre cuando un rayo de luz cambia de curso en el momento en el que el rayo cambia de un material a otro (Diferente índice de refracción). Compañía General de Telecomunicaciones

Reflexión Alguna o toda luz incidente en la superfície se refleja con el mismo ángulo.

aire


vidrio

Refracción & Reflexión Si el ángulo de incidiencia del rayo llega a la superfície con inclinación suficiente, la mayor parte de la luz pasa a través de la interfaz y és desviada. La parte restante es reflejada.

Ángulo de Refracción

Refracción aire

Reflexión


vidrio

Reflexión en el Final de la Fibra Hasta 4% de la

luz es reflejada al final de la fibra

Aire Vidrio


Índice de Refracción (n)

c n= v

(Velocidad de la luz en el vacío) (Velocidad de la luz en el vidrio)

C constante V depende de la densidad del vidrio. (menor “V” => mayor “n”)


Qué hace que la luz permanezca en la fibra? • Unidades


Qué hace que la luz permanezca en la fibra? • Ley de Snell

η 1 sin θ 1 = η 2 sin θ 2


Refracción & Reflexión Ángulo Crítico En un ángulo menor que el Ángulo Crítico, la luz és reflejada de vuelta a la fibra. Esta condición és conocida como Reflexión Interna Total. En un ángulo mayor que el Ángulo Crítico, la luz penetrará la interfaz vidrio/aire y saldrá de la fibra.

aire


vidrio

Ángulo Crítico Los ojos del pescador reciben solo la luz que escapa del agua.

Luz desviada

Luz reflejada

La luz que escapa fuera del agua está dentro del círculo definido por el rayo del ángulo crítico. Los rayos de luz que tienen ángulo de incidiencia fuera del círculo serán reflejados de vuelta en el agua. Compañía General de Telecomunicaciones

Qué hace que la luz permanezca en la fibra?

Reflexión total interna Cuando el rayo de luz choca con la interfaz corecladding con el ángulo crítico o más pequeño, el rayo permanecerá dentro de la fibra hasta alcanzar el otro lado.


Generalidades Frecuencia


Frecuencia • Ondas electromagnéticas – Luz: onda electromagnética • Tasa de cambio de polaridad: frecuencia (f), medida en Hertz (Hz), 1Hz = 1 ciclo por segundo • Velocidad de onda electromagnética (v) en el espacio vacío ≈ 3 × 10

8

m s

• Distancia recorrida durante cada ciclo, llamada longitud de onda (λ)

λ = Compañía General de Telecomunicaciones

v f

Frecuencia • Espectro electromagnético


Frecuencia • Ventanas


Generalidades Propagación de la luz a lo largo de la fibra


Propagación de la luz a lo largo de la fibra Parámetros geométricos

Revestimiento (Jacket cover) Coraza (Cladding) Núcleo (Core) El núcleo tiene mayor densidad que la coraza. La Luz viaja solo en el núcleo. El revestimiento protege la fibra de vidrio.


Propagación de la luz a lo largo de la fibra Tipos de fibra Multimodo: Diámetros típicos del núcleo son 50, 62.5, 100 um, y de coraza de 125/ 250 um.

Monomodo: El núcleo tiene un tamaño típico entre 8 - 9 um y coraza de 125 um.


Propagación de la luz a lo largo de la fibra Fibra Monomodo y Multimodo

Multimodo: Permite muchos caminos para la propagación de la luz

Monomodo: Permite un único camino para la propagación de la luz


Propagación de la luz a lo largo de la fibra Problemas geométricos Núcleo desalineado

Núcleos diferentes

Núcleo no circular

Se permite una tolerancia para la geometría del núcleo/coraza. Esta diferencia puede causar pérdida de luz cuando ocurre el acoplamiento entre las fibras (fusión) . Compañía General de Telecomunicaciones

Propagación de la luz a lo largo de la fibra • Tres puntos para tener en cuenta • 1. La fibra óptica es SÓLIDA • 2. El Buffer y el revestimiento son solamente para protección mecánica • 3. La luz se transmite por el núcleo, pero en una pequeña medida atraviesa la coraza así que la claridad óptica de la coraza es importante también Compañía General de Telecomunicaciones

Propagación de la luz a lo largo de la fibra • Luz dentro de la fibra See how the light spreads out from the end


Propagación de la luz a lo largo de la fibra Cono de aceptación y apertura numérica

sin φ = n12 − n22

“n” determina el ángulo de aceptación (apertura numérica) Compañía General de Telecomunicaciones

Propagación de la luz a lo largo de la fibra • Luz fuera del cono de aceptación


Propagación de la luz a lo largo de la fibra • Diferentes tipos de rayos


Generalidades Decibeles


Decibeles • Unidades de medida de potencia en fibra óptica – Transmisor  mW – Receptor  uW

• Decibel (dB) es otra unidad de medida, mide el cambio relativo de potencia entre dos puntos en un enlace Compañía General de Telecomunicaciones

Decibeles • Uso de los decibeles en circuitos de fibra óptica 10 log10

P 2 (W ) P 1 (W )


=

dB

Decibeles • Uso de los decibeles en circuitos de fibra óptica – Para recordar: 3dB – Si p2>p1  dB (+) – Si p2

Decibeles • Potencia de salida de un circuito


Decibeles • Potencia de salida de un circuito


Decibeles • Uso de decibeles como nivel de potencia – Decibel: Se usa como medida relativa entre dos potencias (De entrada, de salida) – Si queremos expresar potencia  se asume el valor de la potencia de entrada  Potencia salida  dB  Potenciaentrada 

ganancia = 10 log

 potencia(W )    potencia(ref ) 

potencia(dB ) = 10 log


Decibeles • Conversión de potencia a dBm – Potencia en fibra óptica está en el orden de mW  1mW es la potencia de referencia. – Se fija el valor de la potencia de entrada (P1) en 1 mW – Cuando la potencia de referencia es 1mW se habla de deciBelm o dBm


Decibeles • Conversión de potencia a dBm

 P 2  10 log10   = dBm  1mW  • No es un “milideciBel”, es un deciBel referenciado a 1 mW


Generalidades Pérdidas en fibras ópticas


Pérdidas en fibras ópticas • Absorción – Depende del longitud de onda – Característica Intrínseca de la Fibra – Causada por la Estructura Molecular (impurezas y moléculas del vidrio)


Pérdidas en fibras ópticas • Dispersión de Rayleigh

La luz queda más débil después de la difusión Cuando la luz pasa a través de una partícula (impureza), parte de ella se difunde en todas las direcciones. La parte que retorna hasta la fuente (más o menos 0.0001% ) es llamada de retro-difusión . Compañía General de Telecomunicaciones

Pérdidas en fibras ópticas • Dispersión de Rayleigh

La difusión de Rayleigh es la principal causa de la pérdida de luz.


Pérdidas en fibras ópticas • Reflexión de de Fr Fresnel.  n1 − n2   Potencia reflejada =   n1 + n2 


2

Pérdidas en fibras ópticas • Pé Pérd rdid idaas po por curv rvaatu tura ra – Curvatura Visible – Rayo de luz excede el ángulo crítico – Más severo en longitudes de onda mayores


Pérdidas en fibras ópticas • Microcurvaturas – Doblez Microscópica – Causada en la Fabricación – Flota con la Temperatura


Atenuación en la Fibra Pérdida por Macro Curvatura

Pérdida por Absorción Pérdida por Micro Curvatura


Guía para el uso de los instrumentos


Guía para el uso de los instrumentos • Fuente de luz y Medidor de Potencia


Introducción • Características principales Característica Detector in GaAs Potencia absoluta y medidas de pérdida en el enlace Reconocimiento automático de longitud de onda Modulación de señal 270Hz, 1KHz, 2KHz Auto apagado Tres maneras de alimentación Iluminación en la pantalla para operación en la noche

Medidor de potencia óptica


Generador de luz óptica

Introducción • Suministro de potencia. • Los equipos operan con: – Batería interna recargable – Adaptador AC – Baterías AA


Información de Seguridad • Uso inapropiado de los equipos puede causar fuego, choque eléctrico o heridas al operario • No conecte el adaptador a voltajes diferentes al indicado en el mismo. • No realice modificaciones mecánicas o eléctricas al equipo o sus conectores • No use el adaptador de los equipos en instrumentos diferentes • No exponga los equipos a la lluvia, esto puede causar choques eléctricos Compañía General de Telecomunicaciones

Inicio (Getting Started) • Teclado


Inicio • Pantalla


Guía de operación de los equipos • Modo absoluto

• Modo referencia


Auto-reconocimiento longitud de onda y modulación Procedimiento 1. Encienda la fuente de luz óptica 2. Presione para activar la salida de la fuente 3. Presione hasta que aparezca “Auto” 4. Encienda el medidor de potencia óptica 5. Presione por varios minutos hasta que aparezca “Auto” 6. Ahora está activado el reconocimiento de longitud de onda y modulación Compañía General de Telecomunicaciones

Mantenimiento • Medidas necesarias para un óptimo funcionamiento: – SIEMPRE limpie los conectores ópticos antes de usarlos – Mantenga la unidad libre de polvo – Almacene el equipo en áreas libres de luz solar directa, polvo y humedad – Evite altas temperaturas y exposición a altas densidades de humedad – Evite choques innecesarios y vibraciones Compañía General de Telecomunicaciones

Solución de problemas Problema La pantalla no muestra ningún valor La pantalla del medidor de potencia El valor leído por el medidor de potencia no es correcto

Aparece en la pantalla

Aparece en la pantalla

El nivel de potencia de salida de la fuente de luz óptica es muy bajo

Posible causa Nivel de potencia bajo La señal a la entrada del medidor no está más allá del rango de detección Las longitudes de onda del medidor de potencia y de la fuente de luz óptica no son compatibles El nivel de potencia de las baterías AA es muy bajo o no hay baterías AA en el instrumento El nivel de potencia de la batería interna recargable es bajo El conector de la fuente de luz óptica no está limpio


Solución Recargue la batería interna o cambie las baterías AA Active la fuente o incremente la potencia de salida (Si es posible) Cambie la longitud de onda del medidor de potencia o de la fuente de luz óptica Reemplace las baterías AA

Recargue la batería interna recargable Limpie el conector de la fuente de luz óptica

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