Características básicas de la fibra óptica

Tema 2

Características básicas de la fibra óptica

Conceptos básicos: Óptica geométrica

(Parámetros de diseño)

1. Fibras de salto de índice

- Principio de propagación

- Cono de aceptación y apertura numérica

- Dispersión intermodal

- Capacidad de transmisión

- Dispersión intramodal o cromática (dispersión del material).

- Limitaciones de estas f.o.

2. Fibras de índice gradual (GRIN).Tema 2

Características básicas de la fibra óptica

• Conceptos básicos: Óptica geométrica

1. Fibras de salto de índice

Guía de ondas óptica: Estructura capaz de guiar un haz de luz desde un lugar a otro.

Fibra óptica son salto de índice: Guía de ondas óptica más utilizada.

Núcleo

n 1

Cubierta

n 2

Valores típicos:

F.o. multimodo

n 1 ∼ 1.48

Aire

n 2 ∼ 1.46

a ∼ 25 μ m

b ∼ 62 μ m

0

a

r

bCaracterísticas básicas de la fibra óptica

Principio de propagación: Ley de Snell

(II) n 2

n 1 sen φ i = n 2 sen φ R

φ R

n 1 > n 2 → φ R > φ i

(I) n 1

φ i

Potencia del haz incidente pasará totalmente al reflejado si la señal transmitida al medio (II)

es nula:

φ R =

π

2

→

n 1 sen φ c = n 2

→

Si φ i > φ c → toda la señal es reflejada al medio (I).

⎛ n 2

φ c = arcsen ⎜ ⎜

⎝ n 1

⎞

⎟ ⎟

⎠Características básicas de la fibra óptica

Incidencia normal: Reflexi ó n y transmisi ó n

Onda plana y monocromática, polarizada linealmente que incide perpendicularmente sobre

la frontera entre dos medios dieléctricos, lineales y no magnéticos.

x

Dielé

Diel é ctrico 1

n 1

Dielé

Diel é ctrico 2

n 2

E 2

E 1

z

B 1

B’ 1

E’ 1

B 2

y

De las condiciones en la frontera que satisfacen las componentes tangenciales de E y H :

2 n 1

⎧

⎫

E

=

⎪ ⎪ 2 x n + n E 1 x

⎪

1

2

n 2

⎬ → ⎨

'

n 2 − n 1

E 1 x + E 1 x = E 2 x ⎪

'

⎪

E

E

=

n 1

⎭

⎪ ⎩ 1 x n 1 + n 2 1 x

E 1 x − E 1 ' x = E 2 xCaracterísticas básicas de la fibra óptica

Coeficientes de Fresnel , incidencia normal:

Reflexión: E 1 ' x

r 12 ≡

E 1 x → r 12 = n 2 − n 1

n 1 + n 2

Transmisión: t 12 ≡ E 2 x

E 1 x → t 12 = 2 n 1

n 1 + n 2

Coeficiente de Reflectancia :

Coeficiente de Transmitancia :

< S 1 ' >

R n ≡

= r 12 2

< S 1 >

T n ≡

< S 2 > n 2 2

= t 12

< S 1 > n 1

Ejercicio: Demuéstrese que la

suma de los coeficientes de

reflectancia y transmitancia es

igual a la unidad.

Ejemplo: Evalúense los coeficientes de reflectancia y transmitancia, bajo incidencia normal, para una

interfase aire – vidrio.

DATOS: n aire ≈

...