Fibra optica teoria

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PARTE I MARCO TEORICO
Capitulo 1 Fibra Óptica

1.1 Fundamentos de la fibra óptica
Una fibra óptica, como su nombre lo indica, es un conductor óptico filiforme, extremadamente delgado(50µm), a través del cual se propaga la luz con lo que se elimina la problemática de interferencias de tipo eléctricas.
Las fibras ópticas son conductos, rígidos o flexibles, de plástico o de vidrio (sílice),capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones internas que lo mantienen dentro de sí para salir por el otro extremo. Es decir, es una guía de onda y en este caso la onda es de luz(vea figura 1.1).

Figura 1.1: Principio de la fibra óptica.

Las aplicaciones son muy diversas y abarcan desde la transmisión de datos hasta la conducción de laluz solar hacia el interior de edificios, o hacia donde pudiera ser peligroso utilizar la iluminación convencional por presencia de gases explosivos. También es utilizada en medicina para transmitir imágenes desde dentro del cuerpo humano. Por lo anterior es muy importante señalar sus principales características.
Características principales de la fibra óptica..
• Excelente tolerancia a factoresambientales
• Se puede utilizar en aplicaciones de alta velocidad
• Puede ser compatible con Ethernet o Token Ring
• Es inmune a las interferencias( de tipo electrico) y relámpagos
• No produce señales magnéticas o eléctricas
• El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.
• Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil su ruptura.
• Se utiliza un recubrimiento deplástico para albergar a la fibra central.
• El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas
• Adicionalmente, los conductores ópticos tienen un revestimiento de color que sigue un código de identificación o numeración, el cual varía según el fabricante/norma.

Existe otra clasificación, según la variación del índice de refracción dentro del núcleo, y según la cantidad de modosde propagación (haces de luz) :
1. Multimodo de índice escalonado [Multimode step index] MM
2. Multimodo de índice gradual [Multimode graded index] MM
3. Monomodo (índice escalonado) [Single Mode step index] SM
Nota: La cantidad de modos no es infinita y se puede calcular en base al radio del núcleo, la longitud de onda de la luz que se propaga por la fibra y la diferencia de índices derefracción entre núcleo y revestimiento.
Como se puede observar en la figura anterior, en el núcleo de una fibra multimodo de índice gradual, el índice de refracción es máximo en el centro y va disminuyendo radialmente hacia afuera hasta llegar a igualarse al índice del revestimiento justo donde éste comienza. Por esto es que los modos (haces) se van curvando como lo muestra el dibujo. Dado quela velocidad de propagación de un haz de luz depende del índice de refracción, sucederá entonces que los modos al alejarse del centro de la fibra por un lado viajarán más rápido y por otro, al curvarse, recorrerán menor distancia, resultando todo esto en un mejoramiento del ancho de banda respecto a la de índice escalonado.
Existe además un tipo de fibra denominada Dispersión Desplazada (DSDispersion Shifted) de la cual sólo se dirá aquí que no debe empalmarse con las comunes.
Recientemente ha surgido la fibra del tipo NZD (Dispersión No Zero) la cual posee un núcleo más reducido y requiere un cuidado especial al empalmarla.

1.2 Transmisión por fibras ópticas
La transmisión por FO consiste en convertir una señal eléctrica en una óptica, que puede estar formada por pulsos de luz(digital) o por un haz de luz modulado (analógica). La señal saliente del transmisor, se propaga por la fibra hasta llegar al receptor, en el cual se convierte la señal nuevamente a eléctrica (ver figura 1.2).

Figura 1.2: Transmisión por fibra óptica.
1.3 Ancho de banda.
Hoy en día, tiene un ancho de banda de 50,000 Gbps, pero es limitada por la conversión entre las señales ópticas y...
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