Canal Optico

EL CANAL ÓPTICO: LA FIBRA ÓPTICA

No existe un mejor medio físico conocido que la fibra óptica, y ninguna señal fuente mejor que la luz para resolver los nuevos y emergentes requerimientos de transmisión. La fibra óptica es un medio de propagación a prueba de futuro”

Un láser es capaz de emitir 1016 fotones/s.

Un buen fotodetector distingue un bit “1” con 10 fotones

Esta capacidad de transmisión (ancho de banda) está limitada sólo por la tecnología disponible de generación y de recepción de la señal.

Además, la distancia de transmisión es significativamente grande por la baja atenuación que presenta la fibra. Una señal óptica se transmite a lo largo de muchos km sin necesidad de regeneración.

Aplicaciones de los sistemas ópticos

Redes troncales: Los cables de fibra óptica se encuentran en las redes troncales (redes de transporte) porque su gran ancho de banda es rentable frente al costo. Actualmente, con multiplexación por longitud de onda densa (DWDM), se pueden transportar datos a una velocidad de 160 Gbps. La red SONET/SDH proporciona esta troncal.

Redes HFC: Las compañías de TV por cable usan una combinación de fibra óptica y de cable coaxial, creando una red híbrida HFC. Las fibras proporcionan la estructura troncal mientras que el coaxial proporciona la conexión a los domicilios de los usuarios. Esta configuración es rentable porque el bajo ancho de banda que necesita el usuario aún no justifica plenamente el uso de fibra óptica.

Redes LAN: Las redes de área local (LAN) como las 100Base-FX (Fast Ethernet) y 1000Base-X también usan cables de fibra óptica.

Redes de acceso: Las empresas de telecomunicaciones están definiendo avanzadas redes convergentes basadas en IP, que permiten ofrecer más servicios sobre la misma infraestructura. Entre las tecnologías más interesantes que están permitiendo esta convergencia cabe destacar, en la parte del bucle de abonado, a GPON (Gigabit Passive Optical Network), la tecnología de acceso mediante fibra óptica con arquitectura punto a multipunto.

La fibra óptica.-

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; 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. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Núcleo (core): Es un hilo de vidrio fabricado con SiO2. Conduce la luz. De 8 a 62,5 μm de diámetro.

Revestimiento (cladding): Es un tubo de vidrio fabricado con SiO2, de distinta densidad óptica que el núcleo. Confina la luz dentro del núcleo. De 125 μm de diámetro.

Color (coating): Es un buffer o amortiguador de plástico. Protege al núcleo y al revestimiento de cualquier daño. De 245 μm de diámetro.

Diseño básico de una fibra óptica

o El rayo de luz se enciende y se apaga para transportar datos por una fibra (1´s y 0´s).

o El rayo ingresa al núcleo y debe permanecer en él hasta que llegue al otro extremo.

o El rayo no debe refractarse en el revestimiento porque eso significaría perder parte de su energía.

Es necesario, por tanto, lograr un diseño de fibra en el que:

o El revestimiento actúe como un espejo para el rayo de luz.

o Y el núcleo se comporte como una guía de ondas para el rayo de luz.

Cómo diseñar una fibra óptica: Las leyes de reflexión y de refracción orientan cómo diseñar una fibra que guíe las ondas de luz con una mínima pérdida de energía:

o El núcleo debe tener una densidad óptica mayor que la del revestimiento para que ocurra el fenómeno de la reflexión interna total.

Índice de refracción de las sustancias

Modelo de rayo de luz: Las ondas electromagnéticas, como la luz, se alejan de la fuente viajando en líneas rectas. Estas líneas reciben el nombre de rayos.

En el vacío, la luz viaja a 300.000 km/s, pero en otras sustancias como el aire, el agua y el vidrio, lo hace a menores velocidades debido a que ópticamente son más densas.

La densidad óptica de una sustancia se refiere a cuánto la velocidad del rayo de luz disminuye al atravesarla. Cuanto mayor sea, más se desacelera la luz en relación a su velocidad en el vacío.

Índice de refracción: La medida de la densidad óptica es el índice de refracción.

El índice de refracción (n) de una sustancia se define como la velocidad de la luz en el vacío dividido por la velocidad de la luz en esa sustancia.

n = índice de refracción de la sustancia.

c = 300.000 km/s. Velocidad de la luz en el vacío.

v = velocidad

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