FUNDAMENTOS DE FIBRA ÓPTICA
Méto todo doss de fabri fabricació cación n de la fifibra bra óptic ópt ica a: La fibra óptica se fabrica por etapas a través de varios procesos: En los procesos actuales, se parte en primer lugar de la fabricación de una preforma. La preforma es una varilla de vidrio con núcleo (core) y . dimensi dim ensiones ones geomét geométricas ricas y del perfil perfil de índice de de refracci refracción ón (n) de la fibra óptica que se va va a obtener obtener.. Cal alentando entando la “prefo preform rma” a” en un extrem extremo, o, se estira hasta obtener el conductor conductor de fibra ópt óptica ica final. Luego se le aplica el recubrimiento ar ara a ro rotte er la fi fibr bra a el cua cuall es en ener eralm almen entte de polietileno pigmentado de un color, para facilitar su identificación.
Méto todo doss de fabri fabricació cación n de la fifibra bra óptic ópt ica a: La fibra óptica se fabrica por etapas a través de varios procesos: En los procesos actuales, se parte en primer lugar de la fabricación de una preforma. La preforma es una varilla de vidrio con núcleo (core) y . dimensi dim ensiones ones geomét geométricas ricas y del perfil perfil de índice de de refracci refracción ón (n) de la fibra óptica que se va va a obtener obtener.. Cal alentando entando la “prefo preform rma” a” en un extrem extremo, o, se estira hasta obtener el conductor conductor de fibra ópt óptica ica final. Luego se le aplica el recubrimiento ar ara a ro rotte er la fi fibr bra a el cua cuall es en ener eralm almen entte de polietileno pigmentado de un color, para facilitar su identificación.
MÉTODO MÉT ODOS S DE FABRIC FAB RICA A CIÓ CIÓN N DE LA L A PRE PREFOR FORMA MAS S 1. MÉTODO POR FUSIÓN DE VIDRIO: Este método es llamado de “ va varilla rilla en en tubo” , cuarzo con bajo índice de refracción, se introduce una varilla de cuarzo de alta pureza como núcleo, con un índice de refracción mayor que el del u o. Las dimensiones del tubo y de la varilla son tan exactas que no queda espacio entre uno y otro. a esv sve en a a e s a pre orma cons s e en que esp spu u s e es ra o, quedan pequeños deterioros e impurezas entre el núcleo y el revestimiento que altas atenuaciones, del orden de 500 a 1.000 dB/Km.
2. MÉTODO DE LOS DOS CRISOLES: Este método método recibe su nombre nombr e debido debido a que los vidr vidrios ios correspon cor respondientes dientes al al núcleo núc leo y al al revestimie revestimi ento nto,, se funden en en crisol cri sole es diferentes. Esto stoss son mezclados mezclados en en estado estado de fus fusión ión y , preforma sólida sólid a. Un método simi s imilar, lar, con consis siste te en en formar for mar para para el el núcleo núc leo una varil varilla la de vidrio a licarle dura durante nte el estiramie stiramiento nto un re reve vestimiento stimiento de plástico plásti co transparente (plastic-cl (plastic-cladding), adding), de bajo índice de refracción. refracció n. Estas fibras fi bras pueden tener tener una un a ate atenuació nuación n de 5 a 50 dB/Km. También se fabric fabrica an fibras fi bras ópticas ópti cas cuyo núcl núcle eo y reve revestimi stimie ento utiliza util izan n plá pl ástic sticos os óptic ó ptica ame mente nte puros, puros , con difere di ferentes ntes índic índice es de de . 400 dB/Km.
3. MÉTODO POR DEPOSICIÓN DEL VIDRIO: Este método método consi c onsiste ste en en la formación de los vi drio drioss correspon cor respondientes dientes al al núcleo núc leo y al al revestimiento, revestimi ento, mediante la deposició deposi ción n de los mism m ismos os a partir de d e una fase fase gase gaseosa. osa. De esta manera mane ra se logran fabricar fabric ar fibras óptic ópt icas as con atenuacio atenuaciones nes muy bajas. La deposi deposició ción n del del vidrio vidr io en en la fase gase gaseosa osa (va (vapor por-de -depos positi ition) on) puede pu ede efectuars efectuarse e de diferentes di ferentes manera m aneras, s, así: .
o o . .
u s e ap o r ep o s o n
Consiste en la deposición lateral externa de sílice sobre una varilla de cer mc mca a o gra o, que g ra a una ve oc a cons an e, me an e un quemador de gas propano, el cual posee un movimiento longitudinal.
em s e os c oruros opan es requer os para ograr e n ce e refracción (SiCl4, GeCl4 , BCl3 , PCl3), al quemador se le suministra oxígeno (O2) para que estos componentes se conviertan en óxidos y se epos en en orma e nas par cu as so re a var a.
La primera etapa del proceso finaliza una vez se tienen suficientes capas para formar el núcleo y el revestimiento de la fibra. En la segunda parte del proceso, se retira la preforma de la varilla de cerámica o grafito y se pasa a un horno eléctrico con temperaturas . central convirtiéndose en una varilla de vidrio firme y libre de burbujas.
.
o o . .
apor x a
epos on
La deposición de las partículas provenientes de un quemador de gas ox r co, ene ugar so re a cara ron a e una var a ro an e e v r o e cuarzo.
a oso a e proceso . . es muy s m ar a a . . ., en cuanto que es una deposición externa, sólo que en este caso, la deposición de la “preforma” va creciendo en sentido axial y a su vez se va estirando de manera ascendente para mantener constante la distancia con el quemador. Para producir el perfil del índice de refracción del núcleo y del revestimiento se pueden utilizar varios quemadores s mu neamen e.
3.3 Método M.C.V.D. (Modified Chemical Vapour Deposition)
En este método, denominado “por deposición modificada de vapores químicos” , se hace rotar un tubo de vidrio de cuarzo al tempo que se ca enta es e a uera por me o e un quema or e gas que se desplaza a lo largo de éste.
Debido a que la temperatura interna se eleva a 1.500 grados centígrados, los 2,
GeO2, ocurriendo una deposición de éstas partículas en la pared interna del tubo, las cuales son vitrificadas por acción del calor. Una vez se tenga el número de ca as vitrificadas necesarias se asa a la fase de cola so. EL “ COLAPSO” consiste en el cierre del tubo para formar un bastón sólido o preforma; esto se logra elevando la temperatura entre 1.800 y 2.000 grados centígrados.
3.5 Método P.C.V.D (Plasma Chemical Vapour Reposition)
M.C.V.D. La diferencia radica en la técnica empleada para la reacción de los gases de cloruros. Consiste en un tubo de cuarzo instalado en el interior de un horno eléctrico, por el cual se hace pasar la mezcla de gases de cloruros (SiCl4, GeCl4 , etc.). Con la ayuda de un equipo de microondas se excita el gas, haciendo que este se ionice y se descomponga en sus cargas eléctricas. Cuando las cargas se reunifican nuevamente, se obtiene un plasma donde se libera muchísimo calor, el . El plasma facilita la disociación de los cloruros y mediante el oxígeno se forma SiO 2 Las partículas formadas se precipitan en el interior del tubo formando capas de vidrio.
La temperatura del tubo se eleva internamente de 1.000 a 1.100 grados centígrados, con el fin de homogenizar el vidrio depositado.
ESTIRADO DE LA FIBRA ÓPTICA El proceso de estirado de la fibra óptica consiste básicamente en llevar la preforma a los diámetros de hilo que se requieran . Inicialmente se coloca la preforma en un soporte de alimentación, el cual se encargará, de manera controlada, de ir entrándola en un horno. Mediante este horno, el extremo inferior de la preforma se calienta aproximadamente a 2.000 grados centígrados, de modo que adquiera la viscosidad de estirado. Debido a que la fibra óptica debe tener un diámetro constante, el estirado de la reforma se efectúa a una velocidad constante de 200 metros or minuto. Esto se lleva a cabo mediante un sistema controlado que tracciona la fibra a una tensión y velocidad constante.
La reducción de la preforma desde el estirado hasta formar la fibra, puede . Antes de aplicarle el recubrimiento plástico a la fibra, ésta pasa por un sistema láser de medición ó tica con el fin de verificar ue el diámetro sea constante y adecuado a las especificaciones. Durante el proceso de estiramiento, se aplica simultáneamente el recubrimiento de la fibra óptic a, el cual ha de tener el color de identificación que le corresponda. Su función es la de proteger la fibra, mejorar su resistencia mecánica y facilitar su manipulación. Cuando el horno de cura, el hilo de fibra es sometido al ensayo de resistencia a la tracción, haciéndolo pasar por un sistema de rodillos trefiladores. Posteriormente es bobinado en tambores cilíndrico s. Según el tamaño de la preforma se obtendrá la longitud de la fibra; los valores típicos actuales varían entre 20 y 50 kilómetros.
Fibra ó tica Estirado de la fibra óptica
RECUBRIMIENTO EXTERNO DE LAS FIBRAS PTICAS
Las fibras ópticas, después del revestimiento (cladding), poseen unos recubrimientos que les sirven de protección, denominados primario y Estos recubrimientos están fabricados, por lo general, con polímeros que no afectan la propagación de la luz dentro de las fibras, ya que carecen de ro iedades ó ticas.. Los recubrimientos sobre la fibra óptica pueden ser básicamente de dos tipos: Recubrimiento “ Ti ht” o adherente:
Es aquel en el cual recubrimiento primario y secundario vienen adheridos sobre el cladding de la fibra óptica. Están fabricados en un material elastomérico, que le da fortaleza a la fibra, le ro orciona resistencia al im acto la aísla de la humedad. El diámetro de este tipo de fibra puede ser de (250 a 500 ó 900 μm)
Recubrimiento “ Loose” o no adherente:
En este tipo de fibra, el recubrimiento primario no está ligado al recubrimiento secundario. Existe un total desvinculamiento mecánico entre la fibra óptica y el recubrimiento secundario, el cual es un tubo plástico. La fibra óptica viene despositada en el interior de este tubo.
El recubrimiento secundario posee internamente un compuesto de relleno, tipo gel, que permite que dentro de él puedan haber varias fibras ópticas mecánicamente “aisladas”.
CABLES DE FIBRA PTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PACK
Este ti o de cables está formado or conuntos de fibras ó ticas ti o “Ti ht” unidas con hilos de amarre codificados por colores y aplicados helicoidalmente.
Cada fibra tiene un diámetro externo de 250 m. El número máximo de conjuntos pueden ser 8. El número máximo de fibras por conjunto puede ser 12. La identificación de cada una de las fibras del cable es dada or la codificación de colores de los amarres de las mismas fibras. Los conjuntos de fibras ópticas amarradas vienen introducidos en un tubo de plástico extruído que forma el núcleo del cable; el interior de este tubo viene totalmente impregnado con un compuesto relleno. El tubo de plástico puede tener un diámetro de 7.9 mm cuando aloja más de 4 y menos de 8 conjuntos (48 a 96 fibras). El código de colores empleado tanto para identificar los amarres de los conjuntos como de las fibras, obedece al código universal de colores, que en este caso en su orden es: (azul, naranja, verde, marrón, gris, blanco, rojo, negro, amarillo, violeta, rosa y agua) Ejemplo: En un cable tipo pack, la fibra color rosa que está en el conjunto verde (3) , será la fibra óptica número 35 dentro del mismo. Sobre el tubo de plástico que forma el núcleo del cable, vienen otros elementos que dan resistencia mecánica al mismo; éstos dependen de las exigencias que el medio requiera, según sea donde y como se vaya a instalar dicho cable.
CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO RIBBON (Cinta - Listón) Este tipo de cable está formado por cintas o listones de 12 fibras tipo “Tight”, unidas entre sí por un material inmune a los rayos ultravioleta (U.V.) Dentro de un cable se pueden tener hasta 18 listones, con marcas de identificación de colores a , . Todo paquete de listones se aloja en un tubo plástico extruído, el cual viene totalmente impregnado con un compuesto relleno.
CABLES DE FIBRA PTICA El tubo de lástico uede tener un diámetro de 7.9 mm cuando alo a más de 4 menos de 8 listones (48 a 96 fibras). El código universal de colores anotado en cables PACK cumple también para este tipo de cables, tanto para identificar los listones de 12 fibras, como para saber la posición de cada fibra dentro de s e. Ejemplo:La fibra de color blanco que viene en el listón naranja (2) será la fibra óptica número 18 dentro del cable.
CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PAL (Chaqueta sencilla)
El aislamiento exterior de este tipo de cable está compuesto por una cinta de . Es un cable formado por fibras ópticas que poseen un recubrimiento “Tight”, o “Loose Tube Las fibras “Tight” o los tubos que contienen las fibras ópticas “Loose “ vienen trenzados alrededor de un elemento central, metálico o de fibra plástica, que normalmente está recubierto por polietileno. Este último se utiliza para proporcionar resistencia mecánica al cable. J unto con las fibras “Tight” o los tubos que contienen las fibras ópticas “Loose”, vienen unos elementos plástico macizos, que se utilizan como relleno, para lograr la circularidad del cable. El código de colores utilizado para la identificación de las fibras ópticas, en este tipo de cable, se detallará más adelante.
CABLES DE FIBRA ÓPTICA CABLES DE FIBRA ÓPTICA TIPO PAL CORRUGADO (Armado doble chaqueta)
Este tipo de cable es similar al anterior, en cuanto a la conformación y disposición de las fibras ópticas. La diferencia radica en que sobre la capa PAL, trae otra de acero galvanizado corrugado, para protección contra roedores y agentes externos que lo puedan deteriorar, y otra , . Se utiliza principalmente para tendidos canalizados o directamente enterrados.
CABLES DE FIBRA PTICA Este cable tipo PAL que trae adherido externamente, otro cable de acero que le sirve de “Mensajero” o portador . Comúnmente se le conoce con el nombre de “ca e gura oc o”. El cable mensajero consta de siete (7) hilo de acero galvanizado, trenzados entre sí formando un único cable con un diámetro aproximado de 9 mm. La unión entre el cable mensajero y el cable de fibra óptica es meramente mecánica, no eléctrica, y se realiza con el mismo polietileno negro que forma la chaqueta PAL, quedando entre ambos cables una pequeña vena que los separa. Las fibras dentro de este cable pueden tener un recubrimiento “Tight” o “Loose Tube.
CABLES DE FIBRA ÓPTICA CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “LOOSE TUBE” Color del tubo suelto
Tubo suelto N mero
Azul
1
Amarillo
2
3
Rojo
4
Color de la Fibra ptica Azul Amarillo Verde Rojo
Fibra óptica N mero 1 2 3 4
Blanco Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Azul Amarillo Verde
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Violeta Blanco Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco
17 18 19 20 21 22 23 24
CABLES DE FIBRA PTICA
CÓDIGO DE COLORES PARA FIBRAS “TIGHT” Color de la Fibra óptica
Fibra óptica Número
Azul Amarillo Verde Rojo Violeta Blanco Café
1 2 3 4 5 6 7
VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES Por ser un medio de transmisión totalmente dieléctrico (aislante), la fibra óptica presenta ciertas características cuando se compara con los medios de transmisión convencionales, basados en conductores metálicos. 1. Atenuación de línea muy escasa.
Las fibras ópticas comparadas con los cables metálicos poseen unas atenuaciones demasiado bajas. Mientras en un cable multipar, calibre 0.4 mm, se pueden presentar atenuaciones de 1.6 decibelios en un Km, hoy en día se han logrado fibras ópticas con a enuac ones e . ec e os por me ro.
VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES METÁLICOS 2. Mayor capacidad de transmisión La fibra óptica tiene una capacidad superior de transmisión comparada con los
Gigabit/seg, mientras que en los cables de cobre se logra trasmitir solamente en los Megabits/seg.
VENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA RESPECTO A CONDUCTORES
3. Interferencias electromagnéticas
Las fibras ópticas son inmunes a las interferencias originadas por otros sistemas eléctricos. Una fibra óptica puede ser instalada en líneas de alta tensión y no sufrir ninguna influencia de los campos electromagnéticos que éstas generan. El cable metálico ante la presencia de un campo electromgnético introduce ruidos y diafonías en la comunicación. .
Un cable de 6 fibras ópticas puede tener un diámetro exterior de 8 a 10 mm y ofrecer la misma capacidad de transmisión de información de 10 cables de 2.400 . En cuanto al peso del cable de fibra, se pueden obtener 300 kgr/Km, pudiéndose así transportar varios kilómetros de cable en una misma bobina. No sucede lo , hasta 8 Kgs o más.
METÁLICOS 5. Materia prima
La materia prima fundamental empleada en la fabricación de la fibra óptica es el Dióxido de silicio (SiO2), elemento muy abundante en la naturaleza pues forma una cuarta parte de la corteza terrestre. La principal materia prima de los cables metálicos es el cobre, el cual es muy escaso y mucho más costoso. 6. Seguridad
Puesto que las fibras ópticas no irradian energía electromagnética, la señal por ellas transmitida no puede ser captada desde el exterior, por esto algunas aplicaciones militares apoyan en esta propiedad para incrementar la seguridad de las comunicaciones.
EMISORES Y DETECTORES Para transmitir señales luminosas a través de fibras ópticas se requiere en su n c o un e emen o emsor que conv er a as se a es e c r cas en p cas y otro en su final que convierta las señales ópticas en eléctricas nuevamente (O/E). Los conversores electro-ópticos se fabrican con base en la combinación de los e emen os e os s gu en es e emen os: n o n , o a , e erman o (Ge), el Silício (Si), el Arsénico (As), el Fósforo (P), que han demostrado ser los más aptos para la fabricación de éstos dispositivos. a ecno og a e os semcon uc ores pos cons ru r emsores y e ec ores e luz de pequeñas dimensiones y bajos costos.
Los emisores y los detectores de luz, deben cumplir con los siguientes requerimientos: 1. Los fotoemisor es deben emitir la luz a la misma longitud de onda ( ) que corresponda a la ventana de transmisión de la fibra óptica
EMISORES Y DETECTORES 2. La emisión de luz debe ser en el menor número de modos posible; preferiblemente uno sólo. 3. Los emisores y receptores deben tener unos tiempos largos de vida útil, superiores a 105 horas. . digital. 5. Los detectores deben ser de una sensibilidad muy alta. FUENTES O EMISORES ÓPTICOS
Existen dos opciones de fuentes semiconductoras para ser utilizadas en fibras ópticas . LED
(Light Emiter Diodo) (Amplificación de luz por emisión simulada de radiación)
EMISORES Y DETECTORES El diodo LED:
Es un diodo de material semiconductor ue forma una unión P-N de las mismas características que un diodo convencional de germanio o silicio. La diferencia principal con los diodos convencionales radica en que ciertos materiales ue se utilizan como do adores en el LED son ele idos de tal manera que el proceso de recombinación electrónica sea radiactivo y se genere luz. De acuerdo al material utilizado para construir el LED, se determinará si la luz emitida or éste es visible de ue color. Debido a la gran dispersión de luz y a la distribución espectral tan amplia que presenta un diodo LED, figura 39, éste es usado sólo cuando se requiere realizar transmisiones a distancias cortas con oca salida de otencia. Son relativamente baratos y poseen un tiempo de vida útil muy largo (107 horas).
EMISORES Y DETECTORES
Para aplicaciones prácticas en telecomunicaciones y por razones de velocidad y capacidad de transmisión, se desarrollaron los siguientes tipos de LED: LED de emisión superficial.
Este diodo emite la luz en muchas direcciones, pero según la forma física de la unión, puede concentrarse en un área muy pequeña denominada pozo. Con la ayuda de lentes ópticos que se colocan en su superficie, se pueden lograr mayores concentraciones de luz.
LED emisor de orilla
ste diodo emite un patrón de luz en forma elíptica, más direccional que el emitido or los diodos de emisión su erficial.
Los diodos emisores superficiales son más utilizados que los diodos emisores de orilla, porque emiten más luz; sin embargo, sus pérdidas de luz por conexión son mayores y su ancho de banda muy angosto.
EMISORES Y DETECTORES l diodo LASER: El LASER es básicamente un diodo semiconductor que cuando se polariza directamente emite una luz coherente, monocromática y muy estrecha en su ancho espectral, de 1 a 5 mm. Figura 42. Esta luz debido a su espectro tan estrecho, no se dispersa tanto como la luz producida por diodo LED, por lo que se puede emplear eficientemente para transmisiones a mucha distancia y a frecuencias muy superiores a los 300 Mhz.
EMISORES Y DETECTORES Consta básicamente de una estructura (p - n) y contactos metálicos, figura 43. Inicialmente se fabricó de GaAs, lue o asó a ser fabricado de GaAIas, lo rando así emisiones en la franja de 800 a 900 nm, que es donde está la primera ventana de transmisión de las fibras ópticas.
EMISORES Y DETECTORES El Diodo LASER produce una salida de 5 mw, con una corriente de 200 mA y una tensión de 1,5 voltios. Existen dos tipos de diodos LASER: 1. Diodos Laser de franjas de óxido (DL) GaAIas/GaAs. 2. Diodos Laser con control por índice (ILD) GalnAs/ InP.
DETECTORES O RECEPTORES ÓPTICOS En sistema con fibra óptica se utilizan básicamente dos tipos de semiconductores . Fototransistores
, transmisión, lo que limita su aplicación.
EMISORES Y DETECTORES Fotodiodos:
Los fotodiodos son diodos semiconductores que operan polarizados inversamente. Durante la absorción de la luz, cuando un fotodiodo es iluminado, las partículas de energía luminosa, también llamadas fotones, son absorbidas generando pares electrón - hueco, que en presencia de un campo eléctrico producen una corriente eléctrica. Estos dispositivos son muy rápidos, de alta sensibilidad y pequeñas dimensiones. La corriente eléctrica generada por ellos es del orden de los nanoamperios (10-9 A) y por lo tanto se requiere de una amplificación para manipular adecuadamente la señal. Los fotodiodos utilizados actualmente son: PIN (Positivo - Intrínseco - Negativo APD (Fotodiodo de Avalancha)
EMISORES Y DETECTORES .
Entre los diodos APD y PIN, este último es el más utilizado como detector de luz en los sistemas de comunicaciones por fibra óptica. Este diodo está conformado por una capa intrínseca, casi pura, de material semiconductor, introducida entre la unión de dos capas de materiales semiconductores tipo n y p.
La luz entra al diodo por una ventana muy pequeña y es absorbida por el material intrínseco, el cual agrega la energía suficiente para lograr que los electrones se muevan de la banda de valencia la banda de conducción y se generen portadores de carga eléctrica que permiten que una corriente fluya a través del diodo. Los elementos más utilizados en la fabricación de este tipo de detectores son el Germanio y últimamente se utiliza el GaAs, GalnAs, InP, con resultados muy buenos. Los diodos PIN requieren bajas tensiones para su funcionamiento, pero deben utilizar buenos amplificadores. Presentan tiempos de vida relativamente altos, que podrían reducirse únicamente por factores externos y son los más indicados para el uso en la segunda y tercera ventana de transmisión (1.300 y 1.550 nm).
EMISORES Y DETECTORES Diodo A.P.D.
Los fotodiodos de avalancha son una estructura de materiales semiconductores, ordenados en forma p-i-p-n.
Los fotodiodos APD son 10 veces más sensibles que los diodos PIN y requieren de menos amplificación adicional. Su desventaja radica en los tiempo de transición son muy largos y su vida útil es muy corta
Características comparativas entre los diodos PIN Y APD Costo: Vida: Los diodos PIN presentan tiempos de vida útil superiores Temperatura Los diodos APD son más sensibles a las variaciones de temperatura Velocidad Los diodos APD poseen velocidades de respuesta mayores, por lo tanto permiten la transmisión de mayores tasas de información. Circuitos de olarización: Los diodos PIN requieren circuitos de polarización más simples, pues trabajan a menores tensiones
FACTORES A CONSIDERAR Los siguientes son algunos de los factores más importantes que se deben tener en cuenta en el diseño de una red, que emplea como medio de transmisión una fibra óptica: 1. Ancho de banda de operación de las fibras óptic as
Fibra óptica multimodo de perfil escalón: <200 Mhz Fibra óptica multimodo de perfil gradual: 200 Mhz a 1 Ghz > 1 Ghz 2. Tipo de fuentes a utilizar
LD:
, Dispersión pequeña, estrecho ancho espectral
3. Tipo de detector a utilizar PIN o APD
s stema e recepc n e as se a es ptcas con oto etectores con los fotodiodos PIN
es m s costoso que
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA 4. Modulación
La gran mayoría de los sistemas de comunicación con fibra óptica utilizan modulación digital, sin embargo, algunos sistemas modulan al información de manera analógica; todo depende de los requisitos particulares de los equipos extremos de la red. 5. Distancia entre la fuente y el receptor
Está definida por la ruta que ha de seguir el cable, al unir ambos sitios PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UNA RED
El diseño se fundamenta básicamente en hallar la potencia mínima del transmisor (fuente), para así entrar a seleccionar el dispositivo adecuado para el sistema, ya sea ,
Pmin (TX) =P(RX ) + A + AM Donde: P(RX ) = Es la potencia óptica que requiere el receptor A = Es la atenuación total del sistema. AM = Es la atenuación por margen de degradación del sistema
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA El procedimiento para el diseño es el siguiente: 1. Determinar la potencia óptica requerida (dBm) en el receptor
, rata de transmisión (Mbit/seg).
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA .
Donde:
A=A F + A E + A C + A I
A F = Es la atenuación de la fibra óptica (dB/Km) A E = Es la atenuación debida a los empalmes A C = Es la atenuación debida a los conectores pigtail A I = Es la atenuación total por inserción (Tx +Rx ) 3. Determinar la atenuación por margen de degradación tanto de la fuente como del receptor (AM).
, atenuaciones de que hablan los numerales 2 y 3: Atenuación en la fibra (A F)
Fibra multimodo 62.5/125 µm λ λ
= 850 nm =1.300 nm
Atenuación = 4dB/Km Atenuación =2dB/Km
λ= λ=
1.300 nm 1.550 nm
Atenuación = 0.5dB/Km Atenuación =0.2dB/Km
Atenuación por empalmes (A E)
Normalmente, y con la tecnología de empalmería actual, la atenuación en cada empalme de fibra óptica es de 0.2 dB. Atenuación por empalmes (A C)
La atenuación de los pigtail a la fuente o al receptor es de 3.5 dB. Atenuación por inserción en el trasmisor (A i )
Atenuación por inserción del LED: =15 dB Atenuación por inserción del LD: = 3 dB La atenuación por inserción en el receptor es despreciable, ≈ 0 dB.
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA Atenuación por margen de degradación (AM)
La atenuación or mar en de de radación de todo el sistema, es de 5.0 dB Ejercicio 1.
Elaborar el diseño para unir, por medio de fibra óptica, dos equipos de cómputo que encuentran . costos, se está utilizando un receptor tipo PIN. 1. Determinación de la potencia en el receptor.
En la figura 72 se puede observar que para una rata de transmisión de 10 Mbit/seg, se requiere en el receptor tipo PIN una potencia mínima de luz de -60 dBm. Atenuación total del sistema (A).
A=A F + A E + A C + A I
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA Suponemos que el enlace lo podemos hacer con fibra multimodo a un λ= 1.300 nm.
AF =2.0 dB x 1 Km =2.0 dB Km Suponemos que hay dos empalmes, uno en cada caja terminal.
AE=2 X 2.0 dB = 0.4 dB En el diseño deben ir dos conectores unidos a cada pigtail (en la fuente y en el receptor)
AC=2 X 3.5 dB = 7.0 dB Suponemos que podemos utilizar un LED como fuente
AI=15.0 dB
DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA ,
,
A=2.0 dB +0.4 dB +7.0 dB +15.0 dB . 3. Atenuación por margen de degradación del sistema (AM)
= . En conclusión: min
X
X
Pmin (TX) =60.0 dBm + 24.4 dB + 5.0 dB Pmi n (TX) = - 30.6 dBm
