Presentacion Crf 5

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA COMUNICACIONES DE RADIO FRECUENCIA

Comunicaciones de Radio frecuencia FIBRA OPTICA Realizado por: •Duarte P. Albert J C.I. 18.012.553 Sección 1

San Cristóbal, Junio de 2008

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Historia de la fibra optica Se puede decir que todo comienza cuando el físico irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar dentro de un material (agua), curvándose por reflexión interna. Este principio fue utilizado en su época para iluminar corrientes del agua en fuentes públicas. 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. 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. Charles Kao, en 1966, 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 1970 los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que trabajaban para Corning Glass Works fabricaron la primera fibra óptica aplican do impurezas de titanio en sílice. Las pérdidas eran de 17 dB/km. Durante esta década las técnicas de fabricación se mejoraron, consiguiendo perdidas de tan solo 0,5 dB/km. Y en 1978 ya se transmitía a 10 Gb km/s.

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Historia de la fibra optica 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 marco un antes y un después en el uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue el Amplificador de fibra con Erbio inventado por David Payne de la universidad de Southampton, y Emmanuel Desurvire en los laboratorios de Bell. El primer enlace transoceánico con fibra óptica fue el TAT-8, comenzó a operar en 1988. Desde entonces se ha empleado fibra óptica en multitud de enlaces transoceánicos, entre ciudades y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales.

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Concepto Una fibra óptica es un filamento delgado y largo de un material dieléctrico transparente, usualmente vidrio o plástico de un diámetro aproximadamente igual al de un cabello (entre 50 a 125 micras) al cual se le hace un revestimiento especial, con ciertas características para transmitir señales de luz a través de largas distancias. Un cable de fibra óptica está compuesto de las siguientes partes: •Núcleo: Es propiamente la fibra óptica, la hebra delgada de vidrio por donde viaja la luz. •Revestimiento: Es una o más capas que rodean a la fibra óptica y están hechas de un material con un índice de refracción menor al de la fibra óptica, de tal forma que los rayos de luz se reflejen por el principio de reflexión total interna hacia el núcleo y permite que no se pierda la luz. •Forro: Es un revestimiento de plástico que protege a la fibra y la capa media de la humedad y los maltratos.

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Comunicación Optica

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Parámetros Característicos En la siguiente tabla vemos los principales parámetros de las fibras ópticas:

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Principio de funcionamiento Los principios básicos de funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total) y la ley de snell. Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el núcleo, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo limite.

Ley de la reflexión Rayo incidente, normal y rayo incidente reflejado están en el mismo plano . Angulo de incidencia = Angulo de reflexion (θi = θr)

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Principio de funcionamiento Ley de la refracción

Rayo incidente, normal y rayo incidente refractado están en el mismo plano n1 sen θi = n2 sen θt

ReflexionTotal

Angulo de incidencia limite → Angulo de refracción π/2 sen θi, lim = n2 / n1

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Principio de funcionamiento La luz inyectada en el núcleo choca en las interfaces nucleo-clading (revestimiento) con un ángulo mayor que el ángulo crítico reflejándose hacia el núcleo. Desde que los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, el rayo de luz continúa en zigzag sobre toda la longitud de la fibra La Luz que golpea las interfaces nucleo-clading con un grado menor al ángulo crítico se pierde en el cladding.

Los Rayos de Luz con ángulo menor al ángulo crítico se pierden en el cladding, las otras son atrapadas en el núcleo por la reflexión total de la misma.

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Principio de funcionamiento 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. 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.

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Clasificación Las fibras ópticas utilizadas actualmente en el área de las telecomunicaciones se clasifican fundamentalmente en dos grupos según el modo de propagación: Fibras Multimodo y Fibras Monomodo. Fibras ópticas Multimodo Son aquella que pueden guiar y transmitir varios rayos de luz por sucesivas reflexiones, (modos de propagación).

Los modos son formas de ondas admisibles, la palabra modo significa trayectoria. Fibras ópticas Monomodo Son aquellas que por su especial diseño pueden guiar y transmitir un solo rayo de luz (un modo de propagación) y tiene la particularidad de poseer un ancho de banda elevadísimo.

En estas fibras monomodo cuando se aplica el emisor de luz, el aprovechamiento es mínimo, también el costo es más elevado, la fabricación difícil y los acoples deben ser perfectos.

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Partes importantes en la fibra optica Transmisor El transmisor es como el marinero en la cubierta de la nave que envía el mensaje en forma de luz. Recibe y ordena el dispositivo óptico para dar encender y apagar la luz en la secuencia correcta, generando así la señal de luz. El transmisor está físicamente cerca de la fibra óptica y puede incluso tener una lente para enfocar la luz en la fibra. Un transmisor pudiese ser los lasers, pues tienen más energía que los LED, pero varían más con los cambios de temperatura y son más costosos. Las longitudes de onda más comunes de señales ligeras son 850 nm, 1.300 nm, y 1.550 nm. las porciones del nm (infrarrojo, no-visible del espectro).

Regenerador Óptico Según lo mencionado anteriormente, una cierta pérdida de la señal ocurre cuando la luz se transmite a través de la fibra, especialmente cuando son muy largas distancias, por ejemplo con los cables submarinos. Por lo tanto, unos o más regeneradores ópticos se empalman a lo largo del cable para repotenciar las señales de luz degradadas.

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Partes importantes en la fibra óptica Un regenerador óptico consiste en fibras ópticas con una capa especial dopada. Esta porción dopada hace que se emita una nueva luz con un láser. Cuando la señal degradada viene en la capa dopada, la energía del láser permite que las moléculas dopadas se conviertan en los láser ellas mismas. Las moléculas dopadas entonces emiten una nueva y más fuerte señal luz con las mismas características que la señal débil entrante. Básicamente, el regenerador es un amplificador del láser para la señal entrante.

Receptor Óptico El receptor óptico es como el marinero en la cubierta de la nave de recepción. Toma las señales digitales entrantes, las descifra y envía la señal eléctrica a la computadora, a la TV o al teléfono del otro usuario (atendiendo al capitán de la nave). El receptor utiliza una fotocélula o un fotodiodo para detectar la luz.

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Ventajas y desventajas de la fibra óptica Ventajas Su ancho de banda es muy grande, mediante técnicas de multiplexación por división de frecuencias (WDM/DWDM), que permiten enviar hasta 100 haces de luz (cada uno con una longitud de onda diferente) a una velocidad de 10Gb/s cada uno por una misma fibra, se llegan a obtener velocidades de transmisión totales de 10Tb/s. Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas. Desventajas A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes: La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más caros Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de rotura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica. La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas. 1 No existen memorias ópticas.

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Fibra de plástico Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su característica de atenuación alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio.