Fibra optica

La fibra óptica
Entre los años 60 y 70, el despliegue de sistemas de transmisión que utilizan par trenzado y sistemas de cable coaxial estableció una tendencia hacia la digitalización de la redes de telefonía. Estos nuevos sistemas digitales ofrecían mejoras significativas en términos económico respecto a los sistemas analógicos previos. Los sistemas de transmisión de fibra óptica, introducidosen los setenta, mejoran aun más los sistemas de transmisión basados en cobre, acelerando el proceso de digitalización de la red. En la figura 1.9 del capítulo 1 se mostro que la fibra óptica consiguió una aceleración sustancial en la mejora de la capacidad de transmisión.
Un sistemas t-1, coaxial típico, necesita repetidores cada 2km. Los sistemas de fibra óptica, por lo contrario, tienen unaseparación máxima entre repetidores en torno decenas e incluso cientos de km, la introducción de la fibra óptica a reducido sustancialmente el coste de las transmisiones digitales. La fibra óptica, además ha supuesto una reducción drástica en la dimensiones de cableado. Una fibra es muchísima más fina que un trenzado o cable coaxial. Debido su gran capacidad, un cable de fibra óptica puedereemplazar mucho cables de cobre, es más, las fibras ópticas no radian energía que sea significativa y no captan interferencia de fuentes externas, por tanto, si se comparan con la transmisión eléctrica, las fibras ópticas, en lo que se refiere a seguridad, son mas inmunes a las escuchas ilegales, y son inmunes a la diafonía e interferencias.
Como se muestra en la figura 3.44 una fibra óptica estáformada por un cilindro de cristal muy fino (núcleo) rodeado de una capa de cristal concéntrica (revestimiento). La información propiamente dicha se transmite por el núcleo mediante una haz de luz fluctuante. El núcleo tiene una densidad óptica (índice de reacción) ligeramente superior a la del revestimiento. El cociente entre los dos índices de refracción entre dos cristales define un ángulocrítico θc. Cuando un rayo de luz en el núcleo se aproxima al revestimiento con un ángulo menor que θc el rayo se refleja totalmente y queda confinado en el núcleo. De esta forma el haz de luz se transmite dentro de la fibra.
La atenuación en la fibra puede ser muy baja si se controlan las impurezas de las cristales, cuando fueron inventados en 1970, las fibras ópticas tenían unas pérdidas de 20 dBpor km, en 10 años se disponía de sistemas don pérdidas de o.2dB por km. La figura 3.45 muestra que la atenuación mínima depende de la longitud de onda de señal, se observa que l sistemas que funcionan a longitudes de onda de 850nanometros (nm), 1300nm y 1500nm sufren poca atenuación. Los picos en las atenuaciones deben al vapor de agua residual de las fibras de cristal. Los primeros sistemas defibra óptica operaban en la región de los 850nm a velocidades de transmisiones orden de decenas de megabits por segundo, utilizando como fuente diodos de emisión de luz de coste relativamente bajo. LED (light emitting diodes). Los sistemas de segunda y tercera generación usan como fuente el laser y operan e las regiones de 1300nm y 1500 nm, consiguiendo velocidades de transmisión del orden de gigabits por segundo.
En las fibras multimodo, como se muestra en la figura 3.46. el rayo de luz transmitido alcanza al receptor a través de muchos posibles caminos, el primer rayo de luz que lleva es el que sigue el camino directo, y los otros llegan a través de caminos que sufren reflexión. La diferencia en el retardado entre los distintos caminos hacen que los rayos interfieran entre sí. Lacantidad de interferencias depende de la duración de un pulso relativa a los retardados introducidos por los distintos caminos. La existencia de varios caminos limita la velocidad de transmisión máxima que se puede conseguir en las fibras multimodo. Si se estrecha el núcleo de la fibra, se puede restringir la propagación del haz de luz a un único camino posible. En las fibras mono modo se puede...