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Transmisión por fibra óptica

Enviado por Pablo Turmero



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Hitos de la fibra óptica 1950s: Invención del LASER. Fundamental para conseguir alcances elevados y velocidades elevadas 1970s: Fibra óptica de baja atenuación. Imprescindible para conseguir alcances elevados 1980s: Amplificador de fibra óptica. Permite llegar a grandes distancias sin tener que regenerar la señal 1990s: Rejillas de Bragg en fibra. Reducen el costo de los dispositivos que separan diferentes longitudes de onda
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Velocidad de la luz La velocidad de la luz en el vacío es la constante universal c (299.792,458 Km/s). En cualquier otro medio la luz va más despacio. Generalmente cuanto más denso el medio menor la velocidad.
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Índice de refracción El índice de refracción de un material es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (constante c) y la velocidad en ese material. Se representa por n. No tiene unidades y siempre es igual o mayor que 1. En el caso del vidrio eligiendo la composición se puede variar ligeramente la densidad y por tanto el índice de refracción.
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Refracción de la luz Cuando un haz de luz pasa de un material a otro de distinto índice de refracción el haz se ‘dobla’. El ángulo de desviación depende de la relación entre el índice de refracción de ambos materiales. A partir de un cierto ángulo el haz se refleja en la superficie de separación, como si ésta fuera un espejo. Este se conoce como el ángulo crítico. El ángulo crítico es mayor cuanto menor es la diferencia en el índice de refracción de ambos materiales Ángulo crítico Refracción ordinaria Reflexión total Ángulo menor que el ángulo crítico Ángulo mayor que el ángulo crítico Vidrio n=1,46 Agua n=1,33 Vidrio Agua Vidrio Agua 66º
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Fibra Multimodo (MMF) Cubierta 125 ?m Núcleo 50 ó 62,5 ?m Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica multimodo Pulso entrante Pulso saliente SiO2 SiO2 GeO2 Estos haces no rebotan y se pierden porque su ángulo es menor que el ángulo crítico + Angulo crítico: 85º (aprox.) LED de luz normal El núcleo se dopa con 4-10% de GeO2 para aumentar su densidad y con ello su índice de refracción
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Propagación de la luz en f.o. multimodo En fibra multimodo la luz se propaga en forma de haces, llamados modos, que se transmiten rebotando en la separación entre el núcleo y la cubierta. La distancia entre rebotes ha de ser un número entero de longitudes de onda, esto produce que el número de modos sea bastante reducido
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Pérdida de luz por un doblez en la fibra Pérdida de luz por una irregularidad en la fibra Propagación de la luz en f.o. multimodo En caso de dobleces excesivos o irregularidades de la fibra algunos modos incidirán con un ángulo inferior al crítico y se perderán:
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Fibra Monomodo (SMF) Núcleo 8-10 ?m (SiO2+GeO2) Cubierta 125 ?m Estructura y transmisión de la luz en la fibra óptica monomodo SiO2 Pulso entrante Pulso saliente LED de luz láser
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Propagación de la luz en f.o. monomodo En la fibra monomodo el diámetro es tan pequeño que el núcleo se comporta como una guía de ondas. Podemos imaginar que el haz tiene el mismo diámetro que el núcleo y viaja por él como si fuera un pistón. En realidad en la fibra monomodo una parte de la luz viaja por la cubierta:
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Índice de refracción de la fibra monomodo Corning SMF-28 0,36% Núcleo Estructura de una fibra óptica monomodo El GeO2 aumenta la atenuación de la fibra. Por eso se intenta poner tan poco dopante como sea posible. Esto provoca que la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y la cubierta sea muy pequeña, sobre todo en fibras monomodo. Por consiguiente el ángulo crítico es muy grande, es decir la luz que viaja por el núcleo ha de incidir en las paredes de forma muy oblicua para que rebote. Si la fibra se dobla mucho el haz no rebota, se escapa y la atenuación aumenta. Por eso la instalación de fibra tiene unos requerimientos estirctos en el radio de curvatura n=1,4682 (1550 nm) n=1,4629 (1550 nm)
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