Fibra optica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD ZACATENCO
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE
POSGRADO E INVESTIGACIÓN

ANALISIS ASINTOTICO DE FIBRAS OPTICAS DEL
INDICE GRADUAL

TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES
PRESENTA:
BOUCHAIB EL HATIFI EL HAMDANI

DIRECTOR DE TESIS:
DR. VLADISLAVKRAVCHENKO

MÉXICO D.F. MARZO 2003

Contenido
Resumen ............................................................................................iii
Abstract ............................................................................................iii
Objetivo .............................................................................................iv
Justificación.....................................................................................iv

Introducción ........................................................................................1
1 Estructura de la fibra óptica ...........................................................3
1.1 Historia de la fibra óptica .................................................................................3
1.2 Ventajas ydesventajas de las comunicaciones por fibra óptica......................6
1.3 Fundamentos físicos del funcionamiento de la fibra óptica..............................9
1.4 Estructura de la fibra óptica...........................................................................15
1.5 Tipos de fibras ópticas ..................................................................................21

2Ondas Transversales (ondas TE, TM, ondas híbridas) .............30
2.1 Guías de ondas .............................................................................................30
2.2 Las ondas TE y TM .......................................................................................31
2.3 Ondas híbridas (EH y HE)............................................................................36

3 Derivación de las ecuaciones de ondas partiendo de las
ecuaciones de Maxwell .....................................................................39
3.1 Ecuaciones de Maxwell.................................................................................39
3.2 Las ecuaciones de ondas..............................................................................42
3.2.1 Laecuación de onda de los modos TE ......................................................49
3.2.2 La ecuación de onda de los modos TM ......................................................51
3.2.3 La ecuación de onda de los modos EH .....................................................53
3.2.4 La ecuación de onda de los modos HE .....................................................54

i

4Cálculo del número de modos utilizando el método WKB .........57
4.1 Análisis de los modos guiados utilizando la ecuación de onda.....................57
4.1.1 Los tipos de rayos en la fibra óptica de índice gradual...............................57
4.1.2 modos guiados............................................................................................65
4.1.3 Modosevanescentes.................................................................................68
4.1.4 Modos radiados..........................................................................................70
4.2

Análisis

de

la

fibra

óptica

de

índice

gradual

utilizando

el

método WKB..........................................................................................................72
4.2.1 Información preliminar matemática para usar el método WKB....................72
4.2.2 El método WKB para los sistemas limitados ..............................................76
4.2.3 Definición de los modos LP........................................................................81
4.2.4

El número de los modos guiados que se propagan en una fibra óptica de

índice gradual...