1. Introducción: El primer intento de utilizar la luz como soporte para una transmisión fue realizado por Alexander Graham Bell, en el año 1880. Utilizó un haz de luz para llevar información, pero se evidenció que la transmisión de las la s ondas de luz por la atmósfera de d e la tierra ti erra no es práctica debido a que el vapor de agua, oxígeno y partículas en el aire absorben y atenúan las señales en las frecuencias de luz. Se ha buscado entonces la forma de transmitir usando una línea de transmisión de alta confiabilidad que no reciba perturbaciones desde el exterior, una guía de fibra llamada Fibra óptica la cual transmite información lumínica. En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión de información. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmisión y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.
2. CLASES DE FIBRA ÓPTICA Las fibras ópticas de interés en telecomunicaciones están fabricadas de vidrio de gran pureza con diámetros que van desde 50 micras a 300 micras. Fundamentalmente, la fibra consiste en un núcleo de vidrio con un cierto índice de refracción envuelto por un revestimiento de vidrio o de plástico cuyo índice de refracción es menor que el del núcleo a fin de que se produzca una reflexión total del rayo incidente y su propagación, mediante reflexiones sucesivas, a lo largo de la fibra. El índice de refracción de un material es el cociente entre la velocidad de propagación de la luz en el vacío y la velocidad de propagación en dicho material. Aun cuando el diámetro del núcleo de la fibra pudiera parecer muy pequeño, él es hasta centenares de veces más grande que la longitud de onda del espectro visible. Debido a esto, el mecanismo de propagación de la luz en la fibra se puede modelar aplicando los principios de la óptica geométrica (Leyes de Snell) en vez de la óptica ondulatoria. Según el modo de propagación Hay dos grupos: Fibras Multimodo Multi modo y Fibras Monomodo.
2.1 Fibra Monomodo Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar. El dibujo muestra que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son
fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 m m. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.
Características:
Núcleo pequeño
Menos dispersión
Adecuado para aplicaciones de larga distancia
Utiliza laser como fuente de luz
Comúnmente utilizado con backbones de campus para distancias de varios miles de metros
2.2 Fibra Multimodo Una fibra Multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km, es simple de diseñar y económico. Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baj a intensidad. El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.
Características:
Nucleo mayor que el del cable monomodo Permite mayor dispersión, por lo tanto, perdida de señal Adecuado para aplicaciones de larga distancias pero para menores distancias que el monomodo Usa LED como fuente de luz Comúnmente utilizado en redes LAN o para distancias de unos doscientos metros dentro de redes de compus.
La propagación de la luz en la fibra se efectúa en formas o “modos” diferentes que dependen de la relación y variación de los índices de refracción tanto del núcleo como del revestimiento. Se distingue entonces las formas: • • •
Propagación Multimodo con índice de refracción escalonado Propagación Multimodo con índice de refracción gradual Propagación Monomodo con índice de refracción escalonado
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:
Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de disti ntos materiales.
Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda las fibras pueden ser OM1, OM2 0 OM3. OM1: Fibra 62.5/125 μm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores OM2: Fibra 50/125 μm, soporta hasta Gigabit Eth ernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores OM3: Fibra 50/125 μm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser como emisores.
F ig. Car acter ísticas físicas y elé ctr icas de los 2 tipos de f ibr as
En la propagación multimodo con índice escalonado , ver figura anterior, los rayos de luz viajan por trayectorias diferentes y llegan a destino con retardos diferentes, pues la velocidad de grupo es la misma para todos. Nótese que para ángulos mayores (en relación con el eje de la fibra) corresponden trayectorias más largas, con un retardo o tiempo de propagación mayor. Estas diferencias en los tiempos de propagación producen un ensanchamiento de los impulsos recibidos, como se muestra en la Fig. 9.6. Este ensanchamiento o dispersión del impulso se conoce como “dispersión modal“, y es un fenómeno similar a la interferencia intersímbolo de los canales eléctricos. La dispersión modal limita la velocidad máxima de transmisión de la fibra y puede limitar también la distancia máxima entre repetidoras.
En la Propagación Multimodo con índice de refracción gradual, Con el fin de reducir la dispersión de los impulsos luminosos, se utiliza una fibra en la cual la variación del índice de refracción del núcleo es gradual: máxima en el centro y mínima en la frontera núcleo/revestimiento. Como consecuencia, la velocidad de grupo es diferente: mayor para los rayos más alejados del eje y menor para los cercanos. Los rayos adoptan ahora una trayectoria helicoidal y la relación de velocidades de grupo es tal que los rayos se curvan de tal manera que ellos pasan siempre por los mismos puntos, como se muestra en la anterior Fig. Mediante cuidadosos procesos de fabricación de la fibra, se puede obtener una reducción del retardo de hasta dos órdenes de magnitud (1 a 5 ns/km) en relación con la fibra de índice escalonado.
Propagación Monomodo con índice de refracción escalonado, En el modo único o monomodo el núcleo de la fibra es muy pequeño, casi del mismo orden que la longitud de onda de la luz transmitida. Solamente aquellos rayos cuyo ángulo respecto al eje es muy pequeño pueden propagarse axialmente; prácticamente es un solo rayo el que se propaga, como se muestra en la Figura anterior. En este modo de propagación el retardo es casi cero, pero por otro lado se presentan problemas, no sólo en la fabricación de la
fibra sino en las dificultades de acoplamiento luz/fibra y en el empalmado. El modo único está reservado actualmente para aplicaciones más especializadas en donde se requiere retardos muy pequeños en enlaces de alta capacidad en los cuales se justifique las complicaciones y costo adicionales.
3. Bibliografía Libro sistemas de fibra óptica – Ibrahim Alonso Vargas.pdf Libro de Transmision de datos - José E. Briceño M. Dr. Ing. Unidad 2 – fundamentos de fibra óptica.pdf
