Fibra Óptica

INTRODUCCIÓN

Un sistema de comunicaciones es aquél que sirve para transmitir información de un lugar a otro, ya sea que estén separados por unos cuantos metros o por distancias intercontinentales. Usualmente la información es transportada por una onda electromagnética de alta frecuencia denominada onda portadora. Los sistemas de comunicaciones ópticas utilizan señales portadoras de altas frecuencias

Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas (como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas).

Entre las ventajas de un sistema de transmisión por fibra óptica se cuentan el poder contar con ancho de banda casi ilimitado; gran fidelidad de transmisión; un medio inmune a las interferencias y a la corrosión; poco peso en el tendido de la línea y seguridad al no haber posibilidad de chispas en las fracturas.

En la actualidad en Venezuela, algunos deconocen que la fibra óptica es el futuro inmediato serán de utilidad para el impulso de las telemunicaciones de nuestro país.

MARCO TEÓRICO

Principio físico de la fibra óptica: 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. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

Aplicaciones: La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras aplicaciones.

Tipos de fibra óptica

- Fibra óptica de vidrio: tiene el menor nivel de atenuación y tanto el núcleo como el recubrimiento implican una alta pureza óptica, por estar fabricados de dióxido de silicio o de cuarzo fundido. Para incrementar los índices de refracción, se mezcla con algunas impurezas de germanio, titanio o fósforo; tiene el costo más elevado.

- Fibra óptica de plástico: tiene la atenuación más alta de todos los tipos de fibra, por lo que se recomienda para redes de corta distancia. El núcleo está hecho de plometilmetacrilato (pmma) recubierto de un fluoropolímero, además de que su proceso de fabricación es más barato.

- Fibra óptica de plástico – silicio (pcs): Su atenuación se ubica entre la fibra óptica de vidrio y la de plástico. El núcleo es de vidrio y el recubrimiento de un polímero plástico con menor refracción. Por su estructura, es más difícil la instalación de conectores en este tipo de fibra, lo que la hace la menos popular de las tres.

Ventajas de la fibra óptica

a) No existe la diafonía (interferencia).

b) No puede ser interferida.

c) Tiene un ancho de banda amplio.

d) Totalmente dieléctrica.

e) Capacidad de múltiplex amplio.

f) Tamaño pequeño, poco peso, soporta grandes tensiones y tiene mucha flexibilidad.

g) Inmune a la corrosión.

Receptores ópticos

Un receptor óptico convierte la señal óptica proveniente de la fibra óptica en la señal eléctrica original.

DESARROLLO

Fibra Óptica

DEFINICIÓN

La fibra óptica es un material dieléctrico, es decir no conductor de electricidad, que constituye un medio de transmisión que se emplea habitualmente en redes de datos. Está constituido por 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. Estas se emplean cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia.

Existen diferentes tipos de fibra óptica, y cada una es para aplicaciones diferentes, como para uso médico, de control, de iluminación, de imprenta y el de Telecomunicaciones.

La manipulación y puesta en marcha de conexiones de fibra óptica, requiere de conocimiento técnico previo y medidas de seguridad, por lo que es indispensable conocer la estructura interna de la fibra óptica.

ESTRUCTURA DE LA FIBRA ÓPTICA

La tecnología de transmisión por fibra óptica consiste en transformar una señal eléctrica análoga o digital en señal óptica, por medio de un emisor que podrá ser un LED o un diodo laser de estado sólido. La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos elementos esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento, sin embargo poseen una funda óptica.

 El Núcleo: es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz. Es de sílice, cuarzo fundido o plástico en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 µm para la fibra multimodo y 9µm para la fibra monomodo.

 La funda óptica o recubrimiento: 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 está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.

 El buffer: es la cubierta de plástico que le da a la fibra una rigidez adicional.

Figura 1. Estructura de la fibra óptica

ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA

TRANSMISORES ÓPTICOS

El transmisor óptico de un sistema de comunicación por fibra óptica es un dispositivo híbrido electro-óptico que convierte señales eléctricas en ópticas y envía las señales ópticas a una fibra óptica. Un transmisor de fibra óptica consiste de un circuito de interfaz, un circuito controlador de la fuente, y una fuente óptica. El circuito interfaz acepta la señal eléctrica entrante, y la procesa para que sea compatible con el circuito controlador de la fuente. La intensidad del circuito controlador de la fuente modula la fuente óptica variando su propia corriente.

La señal óptica se junta, se acopla a la fibra óptica a través de la interfaz de salida del transmisor.

Las características más importantes de un transmisor óptico son la potencia óptica emitida, el espectro de radiación de la fuente óptica y la forma de onda de la señal óptica en la salida del transmisor, que depende de la respuesta en frecuencia del dispositivo.

Funcionamiento

El transmisor tiene como función codificar señales ópticas, mecánicas o eléctricas, amplificarlas, y emitirlas como ondas electromagnéticas a través de una antena. Los transmisores ópticos más comúnmente utilizados son dispositivos semiconductores. La codificación elegida se llama modulación. Ejemplos de modulación son: la amplitud modulada o la Modulación de frecuencia.

Tipos

Los transmisores de fibra óptica se pueden clasificar en dos categorías: digitales y analógicos.

- Los transmisores digitales: producen dos niveles de potencia óptica discreta. Estos niveles esencialmente son 0 y 1 (on y off) con excepción que hay luces que emiten en estado off por algunos transmisores.

- Los transmisores analógicos: varían continuamente el nivel de la potencia óptica de salida en función de la señal eléctrica de entrada.

CÓDIGO DE COLORES DEL CABLE DE 144 F.O. EL ESTÁNDAR TIA-598-A

Fibra

Tubo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108

109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

EL EMPALME DE FIBRA ÓPTICA

Un empalme o amarre eléctrico es la unión de 2 o más cables de una instalación eléctrica o dentro de un aparato o equipo electrónico. Aunque por rapidez y seguridad hoy en día es más normal unir cables mediante fichas de empalme y similares, los electricistas realizan

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