FIBRA OPTICA

INTRODUCCIÓN
Las fibras ópticas están hechas solamente de material dieléctrico y transmiten ondas electromagnéticas en las frecuencias más altas que se utilizan en los sistemas de comunicaciones actuales.
La propagación de las ondas electromagnéticas de la luz modulada a lo largo de una fibra óptica se puede analizar por dos métodos. El primero (campos electromagnéticos dados por las ecuacionesde Maxwell) se prefiere para el caso de la fibra monomodo. Este mismo método también puede emplearse para estudiar las fibras multimodo, pero se complica mucho matemáticamente, y por ello en este caso se procura ocupar la segunda técnica (óptica geométrica o radial), misma que simplifica el análisis y ofrece una imagen intuitiva de cómo se reflejan y refractan los rayos de luz en su avance a lolargo de la fibra.
A las fibras ópticas también se les llama fibras dieléctricas de ondas, a diferencia de las guías metálicas o huecas. Las estructuras hechas con material dieléctrico también pueden guiar ondas electromagnéticas a diversas frecuencias. Sin embargo en el rango de las microondas por ejemplo las barras dieléctricas se emplean como antenas y n o como líneas. Una barra dieléctrica seanaliza matemáticamente de la misma forma que una fibra óptica de índice escalonado, solo que su revestimiento generalmente es el aire. Conforme la frecuencia se incrementa a valores ópticos, las perdidas en las guías metálicas son demasiado elevadas y las dimensiones de su sección transversal serian extremadamente pequeñas. En cambio las guías dieléctricas presentan pocas perdidas (según el tipode fibra) y se pueden emplear eficazmente para transmitir a frecuencias ópticas.
En general el tipo de luz que viaja por una fibra es invisible, ya que las frecuencias empleadas corresponden al infrarrojo cercano o al infrarrojo lejano en el espectro electromagnético. Estas frecuencias usadas para transmitir luz por fibra óptica son unas dos veces más bajas que las frecuencias visibles.LEYES DE LA OPTICA Y DEFINICIONES
La óptica geométrica parte de las leyes fenomenológicas de Snell de la reflexión y la refracción. A partir de ellas, basta hacer geometría con los rayos luminosos para la obtención de las fórmulas que corresponden a los espejos, dioptrio y lentes , obteniendo así las leyes que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La óptica geométricausa la noción de rayo luminoso; es una aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas (la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Esta aproximación es llamada de la Eikonal y permite derivarla óptica geométrica a partir de algunas de las ecuaciones de Maxwell.

Reflexión y refracción
El fenómeno más sencillo de esta teoría es la de la reflexión, si pensamos unos minutos en los rayos luminosos que chocan mecánicamente contra una superficie que puede reflejarse. La proporción entre los rayos que chocan y los que salen expedidos está regulada por los ángulos de éstos en relación con unalínea perpendicular a la superficie en la que se reflejan. Entonces la ley de reflexión nos dice que el ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con la perpendicular al espejo:

La segunda ley de la reflexión nos indica que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal con respecto a la superficie reflejada están en el mismo plano.










Ley de Snell
El índice de refracción "n" de unmedio viene dado por la siguiente expresión, donde v es la velocidad de la luz en ese medio, y "c" la de la luz en el vacío:



Ya que la velocidad de la luz en los materiales depende del índice de refracción, y el índice de refracción depende de la frecuencia de la luz, la luz a diferentes frecuencias viaja a diferentes velocidades a través del mismo material. Esto puede causar distorsión de...