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Fibra Optica

Enviado por Angela Ulloa Vargas



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Procedimiento
  4. Conclusión
  5. Referencias

Resumen

El siguiente contenido tratara de la bien conocida " fibra óptica" ya que esta no solamente resulta interesante porque toma un concepto muy extraño que es la manipulación de la luz la misma que está controlada dentro de un cable, con terminaciones especiales y en placas especiales que hacen que esta transmisión sea posible y además extremadamente funcional.

Partiremos de sus conceptos básicos hasta los más amplios como básicos teniendo en cuenta que la fibra óptica es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos y telecomunicaciones, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser un láser o un diodo led.

También trataremos de sus aplicaciones siendo múltiples.

Además, esta en un continuo proceso de expansión, sin conocer exactamente límites sobre ello.

Partiendo de que la fibra óptica transmite luz, todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad (bien sea por falta de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda de precisión) tiene cabida este campo.

Si a todo esto sumamos la gran capacidad de transmisión de información de este medio, (debido a su gran ancho de banda, baja atenuación, a que esta información viaja a la velocidad de la luz, etc.) dichas aplicaciones se multiplican.

Campos tales como las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica y vigilancia se benefician de las cualidades de este herramienta óptica.

Índice de Términos— Fibra optica, transmisión de luz,cables y conductos.

Introducción

El tema a tratar tiene el objetivo de dar a conocer algunos principios y avances de la tecnología por ende de las comunicaciones por fibra óptica y algunas de las técnicas de instalación, dimensiones de algunos sistemas.

tomando en cuenta la naturaleza de esta, la manipulación excesiva o el manejo normal que al resto de cables normales, ni técnicas convencionales de instalación ya que esta es delicada.

Esta revolución en el campo de las telecomunicaciones darán un giro al mundo ya que se hará un gran paso y mejorar nuestras vidas aumentando las capacidades de poder trasmitir datos a gran velocidad y a largas distancias de manera segura y factible.

siento sustituido el conductor normal de cobre por hebras finas de vidrio que transportan datos mediante impulsos de luz.

La fibra óptica siendo una tecnología segura efectiva y aprobada ha dado paso para poder ser quien sustituya las viejas líneas de comunicación de cable de cobre ya siendo esta la que es la nueva norma de muchas aplicaciones.

La comunicación y su principio básico de encendido y apagado antiguo es parecido al actualmente en la fibra óptica.

Procedimiento

TRANSMISION BASICA

sabemos que la fibra óptica transmite información a los largo del conductor que contiene la fibra mediante luz y esta atreves de fibras trasparentes siendo de vidrio o de plástico.[1] Un diodo emisor de luz modulado gracias a una fuente de luz siendo esta la que alternara el encendido y apagado siendo esta la referencia de la señal eléctrica de entrada la cual será quien lleve la información.[2]

Las técnicas de trasmisión de luz se dividen en tres grupos siendo los siguientes:

Modulación digital, Modulación analógica y Modulación digital con conversión.[3]

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Figura1. Transmisión básica mediante fibra óptica

APLICACIONES

La fibra óptica se utiliza comúnmente como un medio de comunicación para michas áreas diferentes.

Esta aun en estudios para poder llevar a cabo un tendido de fibra para suministrar comunicaciones entre sus oficinas centrales en todas la ciudades, a los largo de países o sobre largas rutas oceánicas.

Muchas compañías de internet o televisión trabajan con ella para poder satisfacer al cliente y ofrecerle una mejor calidad para trasmisiones de video teléfono o mejores señales de alta calidad.

Siendo esta ideal para comunicaciones de datos gracias al cable fino de fibra óptica se pueden conseguir velocidades muy altas para la trasmisión.

Las señales emitidas por esta no se ven afectadas con una distorsión por interferencia o interrupción.

Las propiedades dieléctricas de las fibras ópticas suministran una interfaz segura entre ordenadores, terminales y estaciones de trabajo.

El interés por las nuevas fibras ópticas a base de sílice con capacidad fluorescente en el infrarrojo cercano (NIR) rango,a saber, entre 1 y 2 &µm, y como banda ancha.

Esto es causado por el hecho de la materia que, dentro de este rango espectral, la pérdida fundamental en sílice es mínima, que es potencialmente atractivo para los dispositivos orientados a las telecomunicaciones. Sin embargo, hasta ahora, ninguno de fibra "activa", bien controlable

En la reproducibilidad de sus propiedades básicas, se conoce como candidato real para la amplificación y el lasing en NIR, especialmente para el intervalo de 1150 ... 1530 nm entre los rangos de operación de Ytterbium bien desarrollado (1000 ... 1150 nm) y Erbium (1530 ... 1610 nm) sistemas láser de fibra. [4]

Trataremos de enlistar algunos literales puntuales de aplicaciones:

  • Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.

  • La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.

  • Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.

  • Líneas de abonado

  • Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.

  • También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuenta fichas) no marque el costo real del viaje.

  • Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.

Una proyección para utilizar fibra óptica es muy rentable ya que hasta la compañías la utilizan en áreas metropolitanas y constan con todos los requerimientos de las comunicaciones actuales y permiten una expansión de sistemas futuros y dan paso a grandes expansiones de acuerdo a las necesidades .[5]

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Figura 2. Oficinas centrales conectadas mediante fibra óptica

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Figura 3. Distribución de TV por cable mediante fibra.

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Figura 4. fibra óptica en un entorno de red de área local.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

La fibra óptica estando en un medio popular deberá cumplir algunos requerimientos de comunicación, aplica a muchas ventajas que presenta esta por encima de otros métodos de trasmisión eléctricos convencionales sin embargo existen algunos impedimentos a examinarse antes de proceder a la instalación, presentándoles a continuación algunas consideraciones:[1]

Ventajas:

  • Gran capacidad.

  • Tamaño y peso.

  • Interferencia eléctrica.

  • Aislamiento.

  • Seguridad.

  • Fiabilidad y mantenimiento.

  • Versatilidad.

  • Expansión .

  • Regeneración de la señal.

Desventajas:

  • Conversión electro-óptica

  • Caminos homogéneos

  • Instalación especial

  • Reparaciones

COMPOSICION DE UNA FIBRA OPTICA

la fibra óptica está compuesta de tres capas diferentes: el núcleo central el cual lleva la luz, el revestimiento que cubre el núcleo y que confina la luz dentro del núcleo, y el recubrimiento que dota de protección al revestimiento.

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Figura 5. Fibra Óptica

Núcleo: En sílice, plástico fundido en el cual se propagan las ondas ópticas.

las capas del núcleo de sílice y de revestimiento difieren ligeramente en su composición, debido a pequeñas cantidades de materiales, como boro o germanio, que son añadidos durante el tiempo de fabricación.

Diámetros usuales de la fibra:

Estos grupos son 5 siendo los principales, siendo los diámetros del núcleo y del revestimiento como presentaremos a continuación:

Recubrimiento: generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.

Revestimiento de protección: Por lo general está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra

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Fig. 5. Diagrama esquemático del proceso de fabricación de la fibra SMS pálida lateralmente.

Estructura de fibra SMS típica (a) y fibra SMS cortada lateralmente (b).

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Fig. 6. Espectro transmitido de las fibras SMS con 30 mm, 35 mm, 40 mm y 45 mm de largo MMF.

En términos de interferómetros en fibra, Fabry-Perot y Mach- ' Las arquitecturas de Zehnder han sido ampliamente explotadas para la detección de RI, ya que su fabricación puede hacerse de una manera relativamente simple afilado y micro- mecanizado. Curiosamente, a pesar de interferometría los enfoques están típicamente asociados a la alta sensibilidad este no es el caso de los interferómetros de PCF, independientemente de si son operados en transmisión (190.9 nm / RIU)[6], o la reflexión (6,67 nm / RIU) [7]. La sensibilidad reportada para los sensores RI basados en SMF cónica es en general baja también(30 nm / RIU) [8] - [20], incluso si múltiples cascotes están en cascada(380 nm / RIU) [10], [12]. Sin embargo, se ha demostrado que una gran sensibilidad puede lograrse si la cintura de largo milímetro se reduce a sólo unas pocas micras (> 18.600 nm / RIU)[13].

En cuanto al uso de estructuras con núcleos múltiples, la detección RI basado en una fibra de doble núcleo se ha informado [17]. Esta sensación arquitectura tiene un núcleo central y un núcleo lateral, que no son acoplado, con el núcleo lateral expuesto al medio externo vía grabado químico. Mediante el empalme adecuado de esta fibra de doble núcleo a un smf un interferómetro de michelson se realiza con una sensibilidad de 826,8 nm / riu. sensores de naturaleza similar, es decir, de dos núcleos, donde el núcleo externo también se expone selectivamente al entorno, han sido demostrados con sensibilidad> 3.000 nm / riu cuando los dos núcleos de modo único están acoplados, es decir, en dirección de fibra acoplador [18].

alternativamente, se pueden depositar recubrimientos metálicos como en el caso de los dispositivos plasmónicos en fibra [20] - [21]. el uso de recubrimientos adecuadamente diseñados alrededor del scf grabado afinar la operación y optimizar el rendimiento del sensor en el rango de interés de ri

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Conclusión

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Referencias

  • [1] digameltelecomunicaciones. fibra-optica, febrero 25, 2013online]

  • [2] Javier Tejedor, Hugo F. Martins, Daniel Piote, Javier Macias-Guarasa, Member, IEEE, Juan Pastor-Graells, Sonia Martin-Lopez, Pedro Corredera Guillen, Filip De Smet, Willy Postvoll, and Miguel Gonz ´ alez-Herr ´ aez, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 34, NO. 19,

OCTOBER 2016

  • [3] Joseba Zubia. Jon Arrue, departamentamento de automatica, electronica y telecomunicaciones escuela superior de ingenieros industriales y de telecomunicaciones

  • [4] Alexander V. Kir"yanov, Member, IEEE, Debjit Dutta, Yuri O. Barmenkov, Member, IEEE, Shyamal Das, Anirban Dhar, Vasily V. Koltashev, Victor G. Plotnichenko, and Mukul

C. Paul, Member, IEEE,IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 52, NO. 7, JULY 2016

  • [5] .Jieyuan Tang, Junjie Zhou, Junwen Guan, Shun Long, Jianhui Yu, Heyuan Guan, Huihui Lu,Yunhan Luo, Jun Zhang, and Zhe Chen IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 23, NO. 2, MARCH/APRIL 2017

  • [6] J. Villatoro et al., "Photonic crystal fiber interferometer for chemical vapor detection with high sensitivity," Opt. Express, vol. 17, pp. 1447–1453, 2009.

  • [7] Z. Tian, S. S. Yam, and H.-P. Loock, "Refractive index sensor based on an abrupt taper Michelson interferometer in a single- mode fiber," Opt. Lett., vol. 33, pp. 1105–1107, 2008.

  • [8] P. Lu, L. Men, K. Sooley, and Q. Chen, "Tapered fiber Mach–Zehnder interferometer for simultaneous measurement of refractive index and temperature," Appl. Phys. Lett., vol. 94, 2009, Art. no. 131110.

  • [9] Y. Li, L. Chen, E. Harris, and X. Bao, "Double-pass in-line fiber taper Mach–Zehnder interferometer sensor," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 22, no. 23, pp. 1750–1752, Dec. 2010.

  • [10] D. Wu et al., "Refractive index sensing based on Mach–Zehnder interferometer formed by three cascaded single-mode fiber tapers," Appl. Opt., vol. 50, pp. 1548–1553, 2011.

  • [11] V. Bhardwaj and V. K. Singh, "Fabrication and characterization of cascaded tapered Mach- Zehnder interferometer for refractive index sensing," Sens. Actuators A, Phys., vol. 244, pp. 30–34, 2016.

  • [12] W. B. Ji, H. H. Liu, S. C. Tjin, K. K. Chow, and A. Lim, "Ultrahigh sensitivity refractive index sensor based on optical microfiber," IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 24, no. 20, pp. 1872–1874, Oct. 2012.

  • [13] T. Wei, Y. Han, Y. Li, H.-L. Tsai, and H. Xiao, "Temperature-insensitive miniaturized fiber inline Fabry-Perot interferometer for highly sensitive refractive index measurement," Opt. Express, vol. 16, pp. 5764–5769, 2008.

  • [14] W. Yuan, F. Wang, A. Savenko, D. H. Petersen, and O. Bang, "Note: Optical fiber milled by focused ion beam and its application for Fabry-Perot refractive index sensor," ´ Rev. Sci. Instrum., vol. 82, 2011, Art. no. 076103.

  • [15] Y. Wang, M. Yang, D. Wang, S. Liu, and P. Lu, "Fiber in-line MachZehnder interferometer fabricated by femtosecond laser micromachining for refractive index measurement with high sensitivity," JOSA B, vol. 27, pp. 370–374, 2010.

  • [16] A. Zhou et al., "Optical refractometer based on an asymmetrical twin-core fiber Michelson interferometer," Opt. Lett., vol. 36, pp. 3221– 3223, 2011.

  • [17] J. R. Guzman-Sep ´ ulveda, R. Guzm ´ an- Cabrera, M. Torres-Cisneros, J. J. ´ Sanchez- Mondrag ´ on, and D. A. May-Arrioja, "A highly sensitive fiber ´ optic sensor based on two-core fiber for refractive index measurement," Sensors, vol. 13, pp. 14200– 14213, 2013.

  • [18] H. Lee et al., "Optofluidic refractive-index sensor in step-index fiber with parallel hollow micro-channel," Opt. Express, vol. 19, pp. 8200–8207, 2011.

  • [19] A. K. Sharma, R. Jha, and B. Gupta, "Fiber- optic sensors based on surface plasmon resonance: A comprehensive review," IEEE Sensors J., vol. 7, no. 8, pp. 1118–1129, Sep. 2007.

  • [20] D. Monzon-Hern ´ andez, J. Villatoro, D. Talavera, and D. Luna-Moreno, ´ "Optical-fiber surface-plasmon resonance sensor with multiple resonance peaks," Appl. Opt., vol. 43, pp. 1216–1220, 2004.

 

 

 

Autor:

Ulloa Vargas Angela Patricia

UNIVERDAD POLITECNICA SALESIANA


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