Fibra Óptica
La fibra óptica es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. La fuente de luz puede provenir de un láser o un diodo LED.
Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.
Aplicación
Las redes de área local (comúnmente abreviadas LAN, del idioma inglés Local Area Network) de FO son ampliamente utilizadas para comunicación a larga distancia, proporcionando conexiones transcontinentales y transoceánicas, ya que una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor o regenerador para recuperar su intensidad.
Fibra óptica de alta velocidad: ¿cómo funciona?
La fibra óptica posee un núcleo de material transparente en el seno del cual la luz "rebota", quedando atrapada en el cable. Así los datos, que corresponden a impulsos luminosos muy cortos, viajan a la velocidad de la luz (o casi, porque la velocidad de la luz en la fibra óptica siempre será menos elevada que la verdadera velocidad de la luz que es medida en el vacío).
Actualmente, la fibra óptica asegura una velocidad (transmisión de datos por internet) que llega hasta los 100 MB/s y multiplica así por 10 las realizaciones de una red ADSL clásica. De ahora en adelante contemplamos velocidades que van hasta varios TB/s. Pero el problema vendrá de nuestros ordenadores que no sabrán tratar bastante rápido tal velocidad de datos.
La fibra óptica designa una nueva red fija que se apoya en un soporte físico muy delgado (fibra de vidrio o de plástico) utilizado para la transmisión de datos IP a alta velocidad.
VENTAJAS
1.- Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz).
2.- Pequeño tamaño
3.- Gran flexibilidad, lo que facilita la instalación enormemente.
4.- Gran ligereza
5.- Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético
6.- Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción.
7.- No produce interferencias.
8.- Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados.Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.
9.- Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios.
10.- Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación).
11.- Resistencia al calor, frío, corrosión.
12.- Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería.
DESVENTAJAS
La alta fragilidad de las fibras.
Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.
Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.
La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.
No existen memorias ópticas.
TIPOS
Fibra multimodo
La fibra de multimodo, la primera en ser comercializada y fabricada, es la fibra en la que muchos modos o rayos de luz son llevados simultáneamente a través de una guía de ondas.
Hay tres ondas de luz diferentes viajan a través de la fibra:
Un modo viaja por el centro del núcleo.
Un segundo modo viaja en un ángulo agudo y rebota por la reflexión interna total.
El tercer modo sobrepasa el ángulo límite y se refracta hacia el revestimiento.
Fibra de monomodo
La fibra de monomodo permite una mayor capacidad para transmitir la información porque puede retener la fidelidad de cada pulso de luz a grandes distancias sin la dispersión causada por los múltiples modos.
Formas de construcción:
Para poder dotar a las fibras ópticas de las mínimas protecciones (contra la humedad, resistencia a la tracción, etc.) necesarias para constituir la base de un cable, se emplean dos sistemas:
.Construcción ajustada: Consiste en dotar a cada fibra individualmente de una protección plástica extorsionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm. Se sitúan hilaturas de Aramida o fibra de vidrio rodeando las fibras para conseguir la resistencia a la tracción necesaria. Con esta base se construye el cable. Su principal ventaja es una óptima protección anti-humedad y unas considerables flexibilidad y resistencia mecánica. Su principal inconveniente es la dificultad para elaborar cables de más de 24 fibras.
.Construcción holgada: Las fibras individuales, conservando su diámetro exterior de 250 µm, son alojadas, en número de hasta 24, en el interior de tubos plásticos conteniendo gel hidrófugo que actúa como protector anti-humedad. Los cables tipo-R cuentan con gel entre los diferentes tubos como protección suplementaria. El núcleo óptico así constituido se complementa con un elemento para dotarlo de resistencia a la tracción (varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.) Como inconvenientes cabe señalar la posibilidad de desprotección frente a la humedad en tramos verticales, consecuencia de la fluidez del gel, o la relativa fragilidad frente a la rotura de las fibras individuales.
El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.
La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.
El revestimiento de protección: por lo general esta fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.
Tipos de Conectores:
ST (Straight Tip ó Punta Recta):
Es el conector más usado especialmente en terminaciones de cables MM y para aplicaciones de Redes .
SC ( “Square Connector” ó Conector de Suscriptor):
Conector de bajas pérdidas, muy usado en instalaciones de SM y aplicaciones de Redes y CATV.
LC (“Littlie Connector” ó Conector pequeño):
Conector más pequeño y sofisticado, usado en Trasceivers y equipos de comunicación de alta densidad de datos.
FC (Ferule Connector ó Conector Férula):
Conector usado para equipos de medición como OTDR. Además comúnmente utilizado en conexiones de CATV.
SMA (Sub Miniature A ó Conector Sub Miniatura A):
Usado en dispositivos electrónico con algunos acoplamientos óptico. Además de uso Militar.
Emisores del haz de luz:
Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa, emitiendo el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos:
LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de vida es muy grande, además de ser económicos.
Láseres. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.
Conversores luz-corriente eléctrica:
Este tipo de dispositivos convierten las señales luminosas que proceden de la fibra óptica en señales eléctricas.
Se fundamenta en el fenómeno opuesto a la recombinación, es decir, en la generación de pares electrón-hueco a partir de los fotones.
Las condiciones que debe cumplir un fotodetector para su utilización en el campo de las comunicaciones, son las siguientes:
.La corriente inversa (en ausencia de luz) debe ser muy pequeña, para así poder detectar señales ópticas muy débiles (alta sensibilidad).
.Rapidez de respuesta (gran ancho de banda).
.El nivel de ruido generado por el propio dispositivo ha de ser mínimo.
Hay dos tipos de detectores: los fotodiodos PIN y los de avalancha APD.
Detectores PIN: su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector.
Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.
Detectores APD: los fotodiodos de avalancha son fotodetectores que muestran, aplicando un alto voltaje en inversa, un efecto interno de ganancia de corriente (aproximadamente 100), debido a la ionización de impacto (efecto avalancha). El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.
Empalmes
Los empalmes crean una unión permanente entre dos fibras, por lo que su uso está limitado a aquellos lugares donde no se espera que los cables estén disponibles para realizar mantenimientos en el futuro. La aplicación más común del empalme es para la concatenación (la unión) de los cables en las conexiones largas de cable en plantas externas donde la longitud del tendido requiere más de un cable.
Hay dos tipos de empalmes: por fusión y mecánicos.
El empalme por fusión: es el más utilizado ya que es el que brinda las pérdidas más bajas y la menor reflectancia, como también brinda la unión más fuerte y más confiable. Prácticamente todos los empalmes de fibra monomodo son por fusión. Los empalmes por fusión se hacen “soldando” dos fibras utilizando un arco eléctrico.
El empalme mecánico: se utiliza para restauraciones temporales. Los empalmes mecánicos se realizan con un dispositivo que alinea los extremos de las dos fibras y los mantiene unidos con un gel igualador de índice o pegamento. Muchos empalmes mecánicos se utilizan en restauraciones, pueden funcionar bien con fibras monomodo y también con fibras multimodo.
Tipos de pulido
Los extremos de la fibra necesitan un acabado específico en función de su forma de conexión. Los acabados más habituales son:
Plano: Las fibras se terminan de forma plana perpendicular a su eje.
PC: (Phisical Contact) Las fibras son terminadas de forma convexa, poniendo en contacto los núcleos de ambas fibras.
SPC: (Super PC) Similar al PC pero con un acabado más fino. Tiene menos pérdidas de retorno.
UPC: (Ultra PC) Similar al anterior pero aún mejor.
Enhanced UPC: Mejora del anterior para reducir las pérdidas de retorno.
APC: (Angled PC) Similar al UPC pero con el plano de corte ligeramente inclinado. Proporciona unas pérdidas similares al Enhanced UPC.
Elementos necesarios para el armado de una RED de fibra óptica.
Sistema de empalme por fusión:
La familia de fusionadoras Corning OptiSplice ofrece la posibilidad de unión de fibras por medio de tres sistemas distintos de fusión, como son el sistema LID (Inyección y detección de luz), CDS (detección de núcleo) y
L-Pas (alineamiento de perfiles de la fibra).
Terminación en pigtail o Conectorización mecánica
Conectores de fibra óptica
Equipos de medida
OTDR OV1000
Funtes de luz y medidores de potencia: serie OTS y LTX
Identificador de fibra activa
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