Los cables de fibra óptica

Curso Fibra Optica Telnet 1 0 — Presentation Transcript

1. Curso de Fibra Óptica Capítulo 1 – Conceptos Básicos Adolfo García Yagüe ~ agy@telnet-ri.es Dpto. Ingeniería Producto Cables Ópticos ~ jmlain@telnet-ri.es Versión 1.0 ~ JunioAño 0.0 Mes 2005 Diseñamos primero, fabricamos después 1 1 © 2008 TELNET-RI

2. CURSO DE FIBRA ÓPTICA Capítulo 1: Conceptos básicos Capítulo 2: Cables de fibra óptica Capítulo 3: Cableado Capítulo 4: Empalme de la fibra óptica Capítulo 5: Componentes Ópticos Pasivos Capítulo 6: Conectores Capítulo 7: Reflectometría Diseñamos primero, fabricamos después 2 © 2008 TELNET-RI

3. CONCEPTOS TEÓRICOS (I) Un Pulso de luz es una onda electromagnética No hay circulación de corriente eléctrica, sino propagación de luz (en pulsos y modos) Cada pulso de luz es un campo electromagnético en propagación o MODO LOS PULSOS DE LUZ SE PROPAGAN EN UN MEDIO ESPECÍFICO: FIBRA ÓPTICA Diseñamos primero, fabricamos después 3 © 2008 TELNET-RI

4. CONCEPTOS TEÓRICOS (II) Señal óptica Transmisor Receptor electro-óptico electro-óptico Diodo LED o Cable de FO Fotodiodo LASER Conectores de FO Diseñamos primero, fabricamos después 4 © 2008 TELNET-RI

5. FRECUENCIAS Y LONGITUDES DE ONDA c = λ·f c = λ/T Altas Frecuencias Microondas Infrarojos Visible Ultravioleta Rayos X 100 Km 10 Km 1 Km 100 m 10 m 1m 1 dm 1 cm 1 mm 100 µm 10 µm 1 µm 100 nm 10 nm 1 nm 100 pm 10 pm λ F 10 k 100 k 1M 10 M 100 M 1G 10 G 100 G 1T 10 T 100 T ... 1.5 µm 1.4 1.3 1.2 1.1 1 900 nm 800 700 600 500 Diseñamos primero, Ventanas de la FO fabricamos después 5 © 2008 TELNET-RI

6. ÍNDICE DE REFRACCIÓN (I) Indice de refracción teórico de un medio: relación entre la velocidad de la luz en el vacío c y la velocidad de la luz en el medio vp. n = c / vp c = 300.000 Km/seg Vidrio de la f.o. Comercial: n=1,44 n depende de la λ en el medio ⇒ Existen variaciones en la velocidad de propagación de la onda de primeroa Diseñamos luz , 6 través de un mismo medioTELNET-RI © 2008 de propagación. fabricamos después

7. ÍNDICE DE REFRACCIÓN (II) Si Vp no es constante ⇒ las ondas de luz emplean distintos tiempos en recorrer la misma distancia física en la f.o. El tiempo que emplea el pulso lumínico en propagarse depende de un nuevo factor que es el Índice de refracción de grupo ng ng > nm (1,4466 frente a 1,4616 a 1300nm) fabricamos ,después Diseñamos primero 7 © 2008 TELNET-RI

8. LONGITUDES DE ONDA: LASER-LED Longitudes de onda Comparacion Laser-LED LED Diodo láser LED Diodo laser 850 nm 1300nm Más barato Más caro 1300 nm 1550 nm Multimodo Monomodo Ancho espectral LED Diodo láser 40-80 nm 1-2 nm Diseñamos primero, fabricamos después 8 © 2008 TELNET-RI

9. REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN (I) REFRACCIÓN: Cambio de velocidad, dirección y sentido que sufre una onda de luz al incidir sobre otro medio. La propagación de la onda prosigue por el segundo medio. REFLEXIÓN: Cambio de dirección y sentido que sufre una onda de luz al incidir sobre otro medio con n menor. La propagación de la onda prosigue por el medio inicial. Diseñamos primero, fabricamos después 9 © 2008 TELNET-RI

10. REFRACCIÓN Y REFLEXIÓN (II) 1 1 2 θ1 n1 n2 < n1 1) Rayo incidente 2) Rayo reflejado θ2 3 3) Rayo refractado El rayo se aleja de la normal Si θ1 crece θ2 decrece Por encima de cierto ángulo θc sólo hay reflexión: Angulo crítico. θc = 1/sen (n2/n1) Diseñamos primero, fabricamos después 10 © 2008 TELNET-RI

11. CARACTERIZACIÓN DE LAS F.O. Parámetros geométricos – Diámetro del núcleo – Diámetro del revestimiento o cubierta – Diámetro del recubrimiento primario Parámetros estructurales – Apertura numérica – Perfil de la fibra óptica – Longitud de onda límite Parámetros fundamentales de transmisión – Coeficiente de atenuación Dispersión total / ancho de banda Diseñamos primero, fabricamos después – 11 © 2008 TELNET-RI

12. GEOMETRÍA DE LA F.O. Núcleo (Core): Zona interior de la f.o., donde se produce la propagación de la onda de luz. Existe propagación porque nn > nr Revestimiento (Cladding): Capa central concéntrica con el núcleo. Recubrimiento primario (Coating o Jacket): Capa exterior de la fibra óptica, concéntrica con las dos anteriores. La trayectoria descrita por la onda de luz en su propagación depende de la distribución de los índices de refracción a lo largo de las seccionesDiseñamos primero, del núcleo y revestimiento (Perfil de f.o.) fabricamos después 12 © 2008 TELNET-RI

13. PERFIL DE F.O. Perfil de índice de refracción es la distribución del índice de refracción a lo largo de un diámetro de una fibra óptica. – Perfil gradual: nc no se mantiene constante presentando una sección de forma acampanada ⇒ n es máximo en el centro del núcleo y decrece a medida que nos aproximamos al revestimiento. (MM) – Perfil escalonado: nc se mantiene constante, presenta una sección recta ⇒ n es máximo en toda la sección del núcleo. (SM/MM) nr siempre se mantiene constante Diseñamos primero, fabricamos después 13 © 2008 TELNET-RI

14. APERTURA NUMÉRICA Determina el ángulo máximo de luz incidente ⇒ Sólo la luz incidente bajo la NA se propaga por la fibra. Depende de los índices de refracción n1 y n2. valores típicos de N.A. 0.27 en multimodo 0.11 en monomodo Diseñamos primero, fabricamos después 14 © 2008 TELNET-RI

15. TIPOS DE FIBRAS: MULTIMODO (I) Multimodo: salto de índice – Ancho de banda: 100MHz x Km – Poco utilizadas Diseñamos primero, fabricamos después 15 © 2008 TELNET-RI

16. TIPOS DE FIBRAS: MULTIMODO (II) Multimodo: índice gradual – Perfil de índice parabólico: se reduce la dispersión. – Ancho de banda 1000MHz x Km – 62,5/125µm mayor atenuación que 50/125 µm – Atenuación menor a 1300nm que a 850nm – λ utilizadas: 850 y 1300nm – Mayor ancho de banda a 1300nm Diseñamos primero, fabricamos después 16 © 2008 TELNET-RI

17. TIPOS DE FIBRAS: MONOMODO Monomodo: salto de índice – El diámetro del núcleo solo permite el modo fundamental: No hay dispersión modal – Ancho de banda 100GHz x Km – Longitud de onda de corte: 1255nm – Atenuación menor a 1550nm que a 1310nm – λ utilizadas: 1310 y 1550nm Diseñamos primero, fabricamos después 17 © 2008 TELNET-RI

18. ATENUACIÓN (I) Tipo FO 850 nm 1300 nm 1550 nm MM salto índice 5 -12 dB/km MM Indice gradual 3 - 5 dB/km 0.5-0.7 dB/km Monomodo 0.3-0.4 dB/km 0.2-0.3 dB/km Disminución o pérdida de potencia de luz inyectada en la fibra con la distancia. La atenuación A(λ) a una λ entre dos secciones transversales de una f.o. 1 y 2 separadas una distancia L se define como: – A(λ)=10log (P1(λ)/P2(λ)) (dB) Diseñamos primero, fabricamos después 18 © 2008 TELNET-RI

19. ATENUACIÓN

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