Tema 13
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- Words: 1,297
- Pages: 32
TV Cable S.A. Ingeniería de Red
Fibra Óptica
Concepto de Fibra Óptica Las fibras ópticas son conductos, rígidos o flexibles, de plástico o de vidrio (sílice), que son capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de sí para salir por el otro. Es decir, es una guía de onda y en este caso la onda es de luz.
Principio de funcionamiento El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces.
2
Fibra Óptica Constitución de la Fibra Óptica Componentes de la Fibra Óptica El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo. La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo. El revestimiento de protección: por lo general esta fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.
3
Fibra Óptica Ley de Snell
n1·senθ1= n2·senθ2 n=c/v v1 Senθ1
=
v2 Senθ2
n 1· v 1 = n 2· v 2 4
Fibra Óptica Angulo Límite
si
, entonces . Eso significa que cuando aumenta, llega a radianes (90°) antes que . Es decir que el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si aumenta aún más, como no puede ser mayor que , no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente. 5
Fibra Óptica Reflexión total interna
Para que todos los haces de luz se mantengan dentro del núcleo debe darse la reflexión total interna, y esta depende de los índices de refracción y del ángulo de incidencia: 6
Fibra Óptica •
Reflexión total interna
•
Ejemplo:
•
n1=1.5
• •
n2=1.3
•
n1 . Senθ1 = n2 . Senθ2
•
1.5 . Senθ1 = 1.3 . sen 90o (sen 90o =1)
•
Senθ1 = 1.3 / 1.5 =>
•
Entonces, para que todo el caudal de luz se propague dentro de la fibra, en el ejemplo el ángulo de incidencia debe ser mayor o igual a 60o
θ1 > 60º 7
Fibra Óptica Apertura numérica Es un indicador del ángulo máximo con que un haz de luz puede ingresar a la fibra para que se produzca la reflexión total interna: AN = sen α siendo el medio externo aire o vacío Entonces, a mayor AN, mayor es el ángulo de aceptancia. Cono de aceptancia
8
Fibra Óptica
Medio
Indice de refracción
Agua Alcohol etílico Bisulfuro de carbono Aire (1 atm y 20°C) Yoduro de metileno Cuarzo fundido Cristal (crown) Cristal (flint denso) Cloruro de sodio Polietileno Fluorita
1.33 1.36 1.63 1.0003 1.74 1.46 1.52 1.66 1.53 1.50 - 1.54 1.43 9
Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: 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.
10
Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: Fibra Multimodo de Índice DE REFRACCIÓN Gradual: Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta.
11
Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: Fibra Multimodo de índice escalonado: Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro.
12
Monomodo vs. multimodo
13
Fibra óptica Estructura cable dieléctrico ADSS
1. Elemento Resistente Central dieléctrico. 2. Tubos Holgados. 3. Fibras Ópticas. 4. Elementos Absorbentes de la Humedad. 5. Cubierta Interior de Polietileno. 6. Hilaturas de Aramida. 7. Cubierta Exterior de Polietileno Antitracking.
Fibra óptica Estructura cable dieléctrico
1. Elemento Resistente Central Dieléctrico. 2. Tubos Holgados. 3. Fibras Ópticas. 4. Elementos Absorbentes de la Humedad. 5. Cubierta Interior de Polietileno 6. Cinta Corrugada de Acero Especial 7. Cubierta Exterior de Polietileno.
Fibra óptica Estructura
Fibra óptica Conectores
ST
E2000SXAPC
LC
FC SC
Fibra óptica Conectores FC / PC
SC / PC
SC
ST / PC
Jumper, (la mitad de un jumper es un pigtail)
Fibra óptica Herramientas Corta fibras (auto soportado) Este es un modelo más grande y costoso de un corta fibras. Su principal ventaja es que corta fibras más precisa y uniformemente que los modelos manuales.
Corta fibras (manual) Los corta fibras estrían o marcan la fibra y de inmediato la recortan. El costo y la complejidad de los corta fibras varía considerablemente, por lo general cuanto más gaste, mayor será la uniformidad del corta fibras. El corta fibras plano mostrado es un modelo de bajo costo.
Fibra óptica Herramientas Cortador de tubo protector Estos se usan para estriar la capa de protección de los cables de bajada Fiber Feeder, de tubo central y mini tubo trenzado para facilitar la exposición de las fibras.
Removedor de capa protectora Este dispositivo remueve mecánicamente la capa de fibra usando cuchillas de precisión y aberturas preconfiguradas en casi la misma manera que un pelacables despoja el aislamiento de un cable de cobre. Después de remover la capa protectora, la fibra se limpia con una
Fibra óptica Equipos Empalmador de fusión La mayoría de los empalmes de baja pérdida se hacen con empalmadores de fusión, los que usan un arco eléctrico para fusionar los extremos cortados de las fibras. Los empalmadores varían considerablemente en complejidad, características y costo. Algunos automatizan todo el proceso de empalme. Un empalmador aplicable para cables de fibra óptica tendrá: una fuente térmica de fusión, usualmente un arco eléctrico abrazaderas de ranura en V para sostener las fibras una manera de distribuir las fibras para su óptimo empalme una manera de visualizar las fibras (microscopio, pantalla de visualización) para poder colocarlas con precisión LID (Inyección y Detección Local) y/o PAS (Sistema de
Fibra óptica Código de colores
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
VENTAJAS La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos millones de bps. Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones. Video y sonido en tiempo real. Es inmune al ruido y las interferencias. Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no puede ser perturbada. Carencia de señales eléctricas en la fibra. Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos. La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza. Compatibilidad con la tecnología digital.
- DESVENTAJAS
Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por las cuales ya esté instalada la red de fibra óptica. El costo es alto en la conexión de fibra óptica, las empresas no cobran por tiempo de utilización sino por cantidad de información transferida al computador, que se mide en megabytes. El costo de instalación es elevado. Fragilidad de las fibras. Disponibilidad limitada de conectores. Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.
30
VENTAJAS
- DESVENTAJAS
31
VENTAJAS
- DESVENTAJAS
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Fibra Óptica
Concepto de Fibra Óptica Las fibras ópticas son conductos, rígidos o flexibles, de plástico o de vidrio (sílice), que son capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de sí para salir por el otro. Es decir, es una guía de onda y en este caso la onda es de luz.
Principio de funcionamiento El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces.
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Fibra Óptica Constitución de la Fibra Óptica Componentes de la Fibra Óptica El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo. La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo. El revestimiento de protección: por lo general esta fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.
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Fibra Óptica Ley de Snell
n1·senθ1= n2·senθ2 n=c/v v1 Senθ1
=
v2 Senθ2
n 1· v 1 = n 2· v 2 4
Fibra Óptica Angulo Límite
si
, entonces . Eso significa que cuando aumenta, llega a radianes (90°) antes que . Es decir que el rayo refractado (o transmitido) sale paralelo a la frontera. Si aumenta aún más, como no puede ser mayor que , no hay transmisión al otro medio y la luz se refleja totalmente. 5
Fibra Óptica Reflexión total interna
Para que todos los haces de luz se mantengan dentro del núcleo debe darse la reflexión total interna, y esta depende de los índices de refracción y del ángulo de incidencia: 6
Fibra Óptica •
Reflexión total interna
•
Ejemplo:
•
n1=1.5
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n2=1.3
•
n1 . Senθ1 = n2 . Senθ2
•
1.5 . Senθ1 = 1.3 . sen 90o (sen 90o =1)
•
Senθ1 = 1.3 / 1.5 =>
•
Entonces, para que todo el caudal de luz se propague dentro de la fibra, en el ejemplo el ángulo de incidencia debe ser mayor o igual a 60o
θ1 > 60º 7
Fibra Óptica Apertura numérica Es un indicador del ángulo máximo con que un haz de luz puede ingresar a la fibra para que se produzca la reflexión total interna: AN = sen α siendo el medio externo aire o vacío Entonces, a mayor AN, mayor es el ángulo de aceptancia. Cono de aceptancia
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Fibra Óptica
Medio
Indice de refracción
Agua Alcohol etílico Bisulfuro de carbono Aire (1 atm y 20°C) Yoduro de metileno Cuarzo fundido Cristal (crown) Cristal (flint denso) Cloruro de sodio Polietileno Fluorita
1.33 1.36 1.63 1.0003 1.74 1.46 1.52 1.66 1.53 1.50 - 1.54 1.43 9
Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: 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.
10
Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: Fibra Multimodo de Índice DE REFRACCIÓN Gradual: Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta.
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Fibra Óptica Tipos de Fibra Óptica: Fibra Multimodo de índice escalonado: Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro.
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Monomodo vs. multimodo
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Fibra óptica Estructura cable dieléctrico ADSS
1. Elemento Resistente Central dieléctrico. 2. Tubos Holgados. 3. Fibras Ópticas. 4. Elementos Absorbentes de la Humedad. 5. Cubierta Interior de Polietileno. 6. Hilaturas de Aramida. 7. Cubierta Exterior de Polietileno Antitracking.
Fibra óptica Estructura cable dieléctrico
1. Elemento Resistente Central Dieléctrico. 2. Tubos Holgados. 3. Fibras Ópticas. 4. Elementos Absorbentes de la Humedad. 5. Cubierta Interior de Polietileno 6. Cinta Corrugada de Acero Especial 7. Cubierta Exterior de Polietileno.
Fibra óptica Estructura
Fibra óptica Conectores
ST
E2000SXAPC
LC
FC SC
Fibra óptica Conectores FC / PC
SC / PC
SC
ST / PC
Jumper, (la mitad de un jumper es un pigtail)
Fibra óptica Herramientas Corta fibras (auto soportado) Este es un modelo más grande y costoso de un corta fibras. Su principal ventaja es que corta fibras más precisa y uniformemente que los modelos manuales.
Corta fibras (manual) Los corta fibras estrían o marcan la fibra y de inmediato la recortan. El costo y la complejidad de los corta fibras varía considerablemente, por lo general cuanto más gaste, mayor será la uniformidad del corta fibras. El corta fibras plano mostrado es un modelo de bajo costo.
Fibra óptica Herramientas Cortador de tubo protector Estos se usan para estriar la capa de protección de los cables de bajada Fiber Feeder, de tubo central y mini tubo trenzado para facilitar la exposición de las fibras.
Removedor de capa protectora Este dispositivo remueve mecánicamente la capa de fibra usando cuchillas de precisión y aberturas preconfiguradas en casi la misma manera que un pelacables despoja el aislamiento de un cable de cobre. Después de remover la capa protectora, la fibra se limpia con una
Fibra óptica Equipos Empalmador de fusión La mayoría de los empalmes de baja pérdida se hacen con empalmadores de fusión, los que usan un arco eléctrico para fusionar los extremos cortados de las fibras. Los empalmadores varían considerablemente en complejidad, características y costo. Algunos automatizan todo el proceso de empalme. Un empalmador aplicable para cables de fibra óptica tendrá: una fuente térmica de fusión, usualmente un arco eléctrico abrazaderas de ranura en V para sostener las fibras una manera de distribuir las fibras para su óptimo empalme una manera de visualizar las fibras (microscopio, pantalla de visualización) para poder colocarlas con precisión LID (Inyección y Detección Local) y/o PAS (Sistema de
Fibra óptica Código de colores
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Empalmes por fusión
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
Fibra óptica Cajas de empalmes
VENTAJAS La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos millones de bps. Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones. Video y sonido en tiempo real. Es inmune al ruido y las interferencias. Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no puede ser perturbada. Carencia de señales eléctricas en la fibra. Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos. La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza. Compatibilidad con la tecnología digital.
- DESVENTAJAS
Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por las cuales ya esté instalada la red de fibra óptica. El costo es alto en la conexión de fibra óptica, las empresas no cobran por tiempo de utilización sino por cantidad de información transferida al computador, que se mide en megabytes. El costo de instalación es elevado. Fragilidad de las fibras. Disponibilidad limitada de conectores. Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.
30
VENTAJAS
- DESVENTAJAS
31
VENTAJAS
- DESVENTAJAS
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