Fibra Optica

INTRODUCCIÓN A LA FIBRA ÓPTICA

LECCIÓN 2: Comunicación con Fibra Óptica EDSEL ENRIQUE URUEÑA LEÓN

Lección 2. Comunicación con fibra óptica

Objetivos del curso

El material está ordenado por niveles de modo que los alumnos lo puedan seguir en forma fácil, comenzando con términos básicos y siguiendo al final hacia los temas más avanzados. Por lo tanto, recomendamos avanzar las lecciones una tras otra, no obstante aquellos que estén parcialmente familiarizados con la tecnología de fibras ópticas podrán proceder en forma diferente.

Este es un curso técnico dirigido a estudiantes que tengan conocimientos básicos de matemáticas y ciencias. El curso a veces podrá incluir detalles dirigiéndose a estudiantes con un conocimiento preliminar más avanzado, pero éstos no son obligatorios para el completo entendimiento del tema en cuestión, y podrán saltearse.

Al inicio de cada capítulo se indican los objetivos del curso. Estos objetivos sirven como información previa para saber qué es lo que va a aprender en el capítulo. A continuación se enumeran los objetivos del curso.

Enfatizamos los términos importantes que aparecen por primera vez mostrándolos en color.

Nociones fundamentales de Comunicaciones con fibra óptica.

Fibra óptica. Conceptos.

Comunicaciones con fibra óptica, componentes y características de funcionamiento.

Objetivos de la lección

Esta segunda lección introductoria cubre una variedad de temas como sigue:

Concepto de fibra óptica.

Bienvenidos a la lección 2

El fenómeno de la luz y su efecto en las fibras ópticas.

Concepto de fibra óptica

Las Fibras ópticas se ocupan de la transmisión de la energía luz a través de fibras transparentes. Cómo la guía de luz de fibra óptica depende de la naturaleza de la luz y de la estructura de la fibra óptica. La onda de luz es una forma de energía que se desplaza con movimiento ondulatorio.

Definimos al movimiento ondulatorio como una perturbación repetitiva que avanza a través del espacio con o sin el uso de un medio físico. En las fibras ópticas, el movimiento ondulatorio es el desplazamiento de la energía de la luz a través de la fibra óptica.

Antes de introducirnos en el tema de la transmisión de luz a través de fibras ópticas, primero deberá entender la naturaleza de la luz y las características de las ondas de luz.

Algunos parámetros básicos

Para que entendamos cuáles son las características únicas, primero repasemos los parámetros básicos de una onda.

Observe que el período y la frecuencia son la inversa uno del otro, es decir.

Longitud de Onda:

Período:

Frecuencia:

Máximo y mínimo:

Longitud de onda, frecuencia, y velocidad

Quizá nos preguntamos alguna vez: ¿Con qué velocidad viaja una onda?

Recordemos que:

Sabemos que una onda viaja una distancia de una longitud de onda en un tiempo igual a su período. La velocidad de la onda (v) la expresamos por

Puesto que el período es la inversa de la frecuencia, también podemos escribir esto así

Y en nuestro caso específico V = C = 3 x 108 m/s = 300,000 km/s la velocidad de la luz.

En la óptica, trabajamos con longitudes de onda muy cortas; por eso es más cómodo usar los submúltiplos del metro. Las unidades más usadas son:

Micrómetro (μm) = 10-6 m

Nanómetro (nm) = 10-9 m

Angstrom (Å) = 10-10 m.

Ley de Snell

Cuando un rayo de luz se transmite a un nuevo medio óptico, la relación entre el ángulo incidente y el ángulo refractado viene dada por la siguiente ecuación.

INDICES DE REFRACCIÓN TÍPICOS

Espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas se extienden en frecuencia desde transmisores de radio de onda larga hasta la frecuencia más alta de radiación de energía gamma. En la siguiente tabla se muestra una división simplificada de este enorme ancho de banda:

Sensibilidad espectral

Las tres curvas de la figura muestran la respuesta normalizada del ojo humano medio a distintas cantidades de luz ambiente. El cambio en la sensibilidad ocurre porque dos tipos de foto receptores son los responsables de la respuesta del ojo a la luz, llamados conos y bastones.

La curva de la derecha muestra la respuesta del ojo bajo condiciones normales de iluminación se la llama respuesta fotópica. Los conos responden a la luz bajo estas condiciones.

Reflexión de la luz

Un rayo de luz que incide sobre una superficie reflectante, cumple la siguiente ley: El ángulo formado por el rayo reflejado y la normal es igual al ángulo formado por el rayo incidente y la normal.

La ley de reflexión nos permite saber la ubicación de la imagen reflejada en un espejo plano donde la distancia de la imagen detrás del espejo es igual a la distancia del objeto delante del espejo.

Reflexión de Fresnel

En óptica, la reflexión de una porción de la luz incidente en un interfaz discreta entre dos medios que tienen distintos índices refractivos.

La reflexión de Fresnel ocurre en las interfaces aire-vidrio en los extremos de la entrada y salida de una fibra óptica. Produciendo pérdidas de transmisión del orden del 4% por interfaz, que se puede reducir considerablemente usando un adaptador de índice de materiales.

El coeficiente de reflexión depende de la diferencia del índice de refracción, del ángulo de la incidencia, y de la polarización de la radiación incidente.

Los cálculos

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