Generalidades de la fibra optica

Unión Internacional de Telecomunicaciones

Universidad Blas Pascal

Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas

Propagación
Propagación dentro de la Fibra
La fibra óptica es un medio de transmisión capaz de transportar información tanto analógica, como digital. Así, su principio de funcionamiento debería ser estudiado por medio de las Ecuaciones de Maxwell, para una comprensiónrigurosa. Otro método, menos riguroso, para estudiar la propagación en la fibra óptica, son las Leyes de la Óptica Geométrica. La fibra óptica posee dos regiones claramente distinguibles, el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la región cilíndrica en la que se efectúa la propagación propiamente dicha. El revestimiento es una zona externa al núcleo, pero que comparte el eje con éste, que estotalmente necesaria para que se produzca la propagación del haz. Existen tres características de las que depende la capacidad de trasmisión de una fibra óptica: Diseño Geométrico de la Fibra Propiedades de los Materiales Utilizados en su Elaboración (diseño óptico) Ancho Espectral de la Fuente de Luz utilizada. Cuanto mayor sea este ancho, menor será la capacidad de transmisión de la fibra.Reflexión y Refracción
Índice de Refracción
Definición: “El índice de refracción n en un material, es el cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en dicho material”. Mientras más denso sean los medios, menor velocidad tendrá la luz en ellos. De este modo, el índice de refracción será siempre mayor a uno, para cualquier medio.
n= c ⇒ n >1 v

Reflexión Total
Una ondaplana viajera puede experimentar dos fenómenos diferentes, al encontrarse con un plano de separación (interfaz) de dos medios dieléctricos con distinto índice de refracción: 1. Sufre una reflexión o desviación hacia el medio de donde viene. A la onda resultante de este fenómeno la llamaremos onda reflejada. 2. Experimenta una variación de su trayectoria original pero igualmente consigue atravesarla interfaz. Esta onda será una onda refractada. Las leyes ópticas que ligan a estas tres ondas (incidente, reflejada y refractada) son:

Ley de Reflexión: Los ángulos formados por los rayos incidentes y reflejados con respecto a la normal de la superficie de separación de los medios son iguales.

α1 = α R
Ley de Refracción o de Snell: Los índices de refracción de los medios están en razón deinversa de los senos de los ángulos que forma la normal a la superficie de separación con las respectivas ondas.
n1 sen(α 2 ) = n2 sen(α1 )

α2

n1 < n2 n2 n1 Onda Incidente
α1

Onda Refractada

αR

Onda Reflejada

Se deben considerar algunos casos en particular, que dependerán de las magnitudes relativas de los índices de refracción: a) n1 < n2 : Así tendremos que α1 > α2 y el rayorefractado se acercará a la normal al plano de separación de medios. b) n1 > n2 : Así tendremos que α1 < α2 y el rayo refractado se acercará al plano de separación de medios. Supongamos que tenemos n1 > n2, de esta forma si comienza a aumentar α1 , también lo hará α2 . De esta forma se puede llegar a un valor de α1 tal que la onda refractada está contenida en el plano de separación de los medios.Este ángulo recibe el nombre de ángulo límite , y es definido como el ángulo de incidencia para el que la onda refractada se propague por el plano de separación ambos medios. Hay que aclarar que cualquier rayo que incida sobre el plano de separación con un ángulo superior al valor

límite, se reflejará en su totalidad, fenómeno conocido como principio de reflexión total, que será lo quefinalmente posibilitará la propagación de luz por la fibra (o mejor dicho, el núcleo). Así, hemos encontrado dos factores muy importantes para que exista la propagación de luz dentro de una fibra. El primer factor a tener en cuenta, es que se debe cumplir que n1 > n2, siendo n1 el índice del núcleo y n2 el índice del revestimiento, para que pueda existir la propagación dentro de la fibra. El segundo...