Fibra Optica

Bases de la Fibra Óptica

Perfiles de diversas fibras ópticas.

Cuando se propuso la utilización de las fibras ópticas para la transmisión óptica, los mejores vidrios ópticos tenían atenuaciones de varios miles de decibelios por kilómetro. En el año de 1970 se fabricaron fibras ópticas con solamente 20 dB/km. La mínima atenuación alcanzada actualmente es de 0.2 dB/km habiéndose medido a una longitud de onda de 1.55 um. Las fibras ópticas se componen de revestimiento de baja refracción y de un núcleo de elevado índice de refracción, por el que se guía la luz mediante reflexión total en el límite revestimiento-núcleo. Esto es aplicable para fibras ópticas con perfil de salto de índice. En el caso de fibras ópticas con perfil de índice gradual la luz se desvía continuamente hacia el eje de la fibra en las regiones externas con índice de refracción menor. Ambas son fibras ópticas multimodo.

Influencia de la dispersión sobre la forma de la señal.

Existen dos fenómenos que conforman un corto impulso de luz que se propaga por una fibra óptica. La luz puede encontrarse por una parte en diferentes modos y por ello se propaga con velocidades diferentes por la fibra, en este caso se habla de dispersión multimodal; por otra parte el impulso de luz está constituido de componentes con diferentes longitudes de onda. Pero como la velocidad de propagación de la luz en un medio es función de la longitud de onda, entonces las componentes ópticas con diversas longitudes de onda llegan al extremo de la fibra en tiempos diferentes, aunque todas ellas hayan sido inyectadas simultáneamente en la fibra; en este caso se habla de dispersión del material.

En fibras con perfil de índice gradual no se diferencian tan acusadamente los retardos entre los modos individuales, puesto que los modos se propagan en sus zonas limítrofes y debido a los índices de refracción, que son menores allí, con mayores velocidades.

Con una optimización apropiada del perfil del índice de refracción se puede reducir todavía más las diferencias de retardo en tiempo. Teóricamente son posibles ensanchamientos de impulsos debidos a las diferencias de retardo de solamente 10 ps/km; para conseguirlo se hace necesario ciertamente un mantenimiento extremadamente preciso del perfil del índice óptimo de refracción. Las mínimas desviaciones que en la práctica apenas son evitables conducen ya a ensanchamientos sensibles del impulso. Técnicamente hoy en día se dominan valores alrededor de 1 ns/km.

En el caso de fibras monomodo la dispersión multimodal no juega ningún papel, presentándose solamente la dispersión del material como causa del ensanchamiento del impulso, y esto hay que añadirlo en el caso de las fibras multimodo con perfil de salto de índice o índice gradual.

La fibra óptica monomodo no tiene ninguna ventaja si se la compara con las fibras de índice gradual, en el margen de longitud de onda de 850 nm, pues en ambas la dispersión del material conduce a las mismas grandes diferencias de retardo; más bien se podría decir que la fibra monomodo tiene desventajas: su fabricación es más difícil y el acoplamiento óptico está asociado a problemas debido a su mínimo diámetro del núcleo. De todo lo cual se deduce que la fibra óptica con perfil gradual actualmente es, para la transmisión óptica, la más clara favorita entre todas las fibras ópticas posibles.

La ventaja de la fibra monomodo consiste en su mayor ancho de banda, ya que en ella solo hay un único modo y por lo tanto desaparece la dispersión modal. Esta ventaja se aprecia especialmente cuando también se puede mantener pequeña las dispersión del material. En la realidad la dispersión del material decrece con longitudes de onda mayores y alcanza su mínimo con una longitud de onda alrededor de los 1300 nm, siendo entonces solamente un resultado de segundo orden y obteniéndose

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