Sistemas de comunicaciones por fibra óptica

SISTEMAS DE COMUNICACIONES POR FIBRA ÓPTICA

COMPONENTES

Un sistema de comunicaciones por fibra óptica se compone de:

ENLACE SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES POR FIBRA ÓPTICA

El objetivo de los sistemas de comunicaciones por fibra es sustituir a los tradicionales sistemas de cable coaxial, al par trenzado y a los sistemas de microondas punto a punto, que en estos sistemas existe:

- Mayor ancho de banda que el coaxial.

- Permite multiplexar mas señales.

- Tiene menos perdidas.

- Por ello, aumentan las distancias entre repetidores.

- No existe “Diafonía” ni “EMI”.

- El retardo es menor que en los enlaces satelitales.

- Mayor privacidad que en un cable de cobre o en un canal de radiocomunicaciones.

- Tamaño y peso menor que los cables de cobre.

- Costo: PAR TRENZADO < F.O. < COAXIAL.

- La F.O. es mejor en aplicaciones: LARGA DISTANCIA + MAYOR ANCHO DE BANDA.

- La F.O. no es mejor en aplicaciones: CORTA DISTANCIA + ANCHO DE BANDA REDUCIDO.

- No aplica en sistemas de transmisión de potencia, solo transmite información no energía.

TIPOS DE FIBRA

- Núcleo y cubierta de plástico

- Núcleo de vidrio y cubierta de plástico (PCS)

- Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio (SCS)

MATERIALES DE LA FIBRA

PLÁSTICO

- Aplicaciones de corta distancia – las perdidas no afectan - las distancias son de pocos metros

- Las F.O. de plástico son más flexibles, entonces se vuelven más robustas que las de vidrio

- Más fáciles de instalar

- Resisten mejor los esfuerzos

- Pesan 60% menos que las de vidrio

- Alta atenuación, se limitan a tramos cortos (dentro de un edificio o un complejo de edificios)

VIDRIO

- Aplicaciones de larga distancia – menos perdidas por la pureza

- Bajas atenuaciones características

- Las PCS se afectan menos por la radiación, se usan para aplicaciones militares

- Las SCS mejores características de propagación y más fáciles de terminar, menos robustas y susceptibles a la radiación

CONTRUCCION DE LOS CABLES DE F.O.

CABLE DE TUBO HOLGADO

- Todo el esfuerzo de jalar el cable recae en los elementos de resistencia del cable.

- La fibra tiene libertad de expandirse y contraerse con la temperatura un ritmo diferente del resto del

- cable.

- En aplicaciones donde es importante su mayor resistencia. Por ej: cables telefónicos jalados por los

- ductos.

CABLE DE REVESTIMIENTO AJUSTADO

- Son más pequeños y más baratos y generalmente más fáciles de usar

PROPAGACIÓN DE LA LUZ

PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA F.O.

LEY DE SNELL

“Ley de Snell”: n1 Sen θ1 = n2 Sen θ2

n1: índice de refracción del primer medio ; n2: índice del segundo medio

“Angulo de refracción”: θ2=arcoseno[ (n1/n2)Sen θ1 ]

“Angulo Critico”: θC = arcoseno (n2/n1)

La propagación en la F.O. se basa en la REFLEXIÓN INTERNA TOTAL

En la F.O. el primer medio es el núcleo y el segundo medio es el revestimiento y siempre el índice de refracción en el revestimiento es menor que en el núcleo, esto es: n1 < n2

Apertura Numérica: seno del ángulo máximo que un rayo que entra a la F.O. tiene con el eje de la fibra

Sen (θN.A.)= √( n12- n22)

Angulo y Cono de Aceptación: dos veces el ángulo de apertura numérica A.A.= 2(θN.A.)

MODOS DE DE PROPAGACIÓN

Si el diámetro es grande => diferentes modos de propagación (mas de una trayectoria en el cable)

Si el diámetro es estrecho => soporta solo un modo de propagación (una sola trayectoria de luz en el cable)

MULTIMODO

- Mayor dispersión

- Ancho de Banda limitado

MONOMODO

- Poca dispersión

- Fabricación costosa

- Diámetro pequeño

- N.A. es menor

- LA luz es mas difícil de acoplar hacia dentro y fuera de la fibra

- Diámetro máximo: rmax= 0.383λ / N.A.

PERFIL DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN

Varía desde el núcleo hacia el revestimiento

- ESCALONADO (I.E.): el núcleo tiene un índice uniforme y el revestimiento uniforme pero menor. El cambio es abrupto

- GRADUAL (I.G.): no hay revestimiento y el índice del núcleo es gradual, máximo en el centro y disminuye gradualmente hacia el exterior

CONFIGURACIONES DE LA F.O.

MONOMODO I.E.

- Núcleo estrecho, para que solo exista una trayectoria de propagación para la luz.

- Revestimiento de aire

- Núcleo n=1.5 Aire=1

- Angulo de aceptación grande

- Mas fácil de acoplar

- Revestimiento dist. aire

- Dispersión mínima

- Tardan los mismo, exactitud en la reproducción de la luz en el RX

- Mayor Ancho de Banda y capacidad de información.

- Mas difícil de acoplar por el tamaño del núcleo

- Requiere una fuente de luz más direccional. Por ej: LASERs

- Costosas y difíciles de fabricar

MULTIMODO I.E.

- Núcleo central, es mucho mayor, permite la entrada de mas luz al cable. Existen varias trayectorias.

- No todos los rayos siguen la misma trayectoria

- Los rayos no tardan lo mismo

- Son poco costosas y su fabricación es sencilla

- Tiene apertura grande, por lo que son más

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