Parámetros de la fibra óptica

Parametros de la fibra optica

Alumnos: Mamani Prieto Helbert Antonio. Cortez Zenteno Jose Luis. Hurtado Vidal Miguel Ángel Docente: Ing. Irala Karen.

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índice

1. Introducción

2. Parametros caracteristicos

3. Parametros estaticos

4. parametros Dinamicos

5. parametros estructurales

6. Parámetros de transmisión

Parametros Caracteristicos de la fibra optica

1. Parametros de la fibra optica

Existen cuatro tipos de parámetros: Parámetros estáticos que tienen que ver con las características ópticas y geométricas de la propia fibra, parámetros dinámicos, que tienen que ver con la transmisión de la señal a lo largo de la fibra, refiriéndose básicamente a la atenuación, parámetros estructurales y de transmición, que establecen las condiciones en las que se puede realizar la transmisión de información.

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2. Parametros estaticos de la fibra optica

Los parámetros estáticos son constantes a lo largo de la fibra, dentro de las tolerancias propias de fabricación, y se refiere a las características ópticas y geométricas de la misma.

Parametros Ópticos.

Parámetros Geométricos.

Son los parametros de la fibra optica que determina como se comporta la luz, los mas importantes son:

• Apertura numérica.
• Perfil de indice de refracción.

Estan en función de la tecnología usada en la fabricación de las fibras, y las tolerancias correspondientes serán una consecuencia de la misma, las mas importantes son:

• Diámetro del núcleo.
• Diámetro del revestimiento (Cladding)
• Error de concentricidad.
• No circularidad del núcleo.
• No circularidad del revestimiento.

parámetros ópticos.

diametro del nucleo

perfil de indice de refracción

La apertura numérica.

Determina la cantidad de luz que puede admitir una fibra óptica, independientemente de la calidad de información. Donde: A.N. varía de 0.1 a 0.5 Mientras mayor sea la apertura numérica, mayor será la cantidad de luz que acepta la fibra (mejor acoplamiento); pero la atenuación también aumentará y por ende su ancho de banda disminuirá.

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perfil de indice de refracción.

El perfil de índice de refracción de la fibra es el índice de refracción a lo largo de un diámetro de fibra. Se conoce como índice de refracción a la relación: n = c / v Donde c es la velocidad de la luz en el vacío (3x108 m/s) y v es la velocidad de la luz en otro medio. En el vacío: v = c, por tanto, n = 1. En cualquier otro medio la velocidad de la luz v siempre va a ser menor que c. Por lo general n es constante, aunque posee cierta dependencia con la temperatura, la longitud de onda (λ) y la presión.

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parámetros geométricos.

Apertura númerica

Diámetro del revestimiento (Cladding)

error de concentricidad

no circularidad del nucleo

no circularidad del revestimiento

diámetro del núcleo.

Según recomendación UIT-T G.651, para fibras multimodo de índice gradual, “el valor nominal recomendado del diámetro del núcleo es 50 µm; y la desviación del diámetro del núcleo no debe exceder los límites de ± 6% (±3 µm)”. (UIT, 2014) Según recomendación UIT-T G.652, para fibras monomodo, “el valor nominal del diámetro del campo modal a 1310 nm está en la gama de 8,6 a 9,5 µm; y la desviación del diámetro del campo modal no debe exceder los límites de ± 10% (±0,6 µm)”. (UIT, 2014)

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Diámetro del revestimiento (Cladding)

Según recomendación UIT-T G.651, “El valor nominal recomendado del diámetro del revestimiento es 125 µm. La desviación del diámetro del revestimiento no debe exceder de ± 2,4% (± 3 µm)”. (UIT, 2014) Según recomendación UIT-T G.652, UIT-T G.653 y UIT-T G.655, “El valor nominal recomendado del diámetro del revestimiento es 125 µm. La desviación del diámetro del revestimiento no debe exceder de ± 1 µm”. (UIT, 2014) Según recomendación UIT-T G.657, “El valor nominal recomendado del diámetro del revestimiento es 125 µm. La desviación del diámetro del revestimiento no debe exceder de ± 0,7 µm”. (UIT, 2014)

Error de concentricidad.

• Según recomendación UIT-T G.651, para fibras multimodo de índice gradual, “se pide que el error de concentricidad del núcleo sea inferior al 6%”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.652, para fibras monomodo, “El error de concentricidad para el campo modal no debe exceder de 0,6 µm”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.653, para fibras monomodo, “El error de concentricidad para el campo modal no debe exceder de 0,8 µm para la categoría A y 0,6 µm para la categoría B”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.655, para fibras monomodo, “El error de concentricidad para el campo modal no debe exceder de 0,8 µm para la categoría C y 0,6 µm para la categoría D y E”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.657, para fibras monomodo, “El error de concentricidad para el campo modal no debe exceder de 0,5 µm”. (UIT, 2014).

No circularidad del núcleo.

• Según recomendación UIT-T G.651, para fibras multimodo de índice gradual, “se recomienda que la no circularidad del núcleo sea inferior al 6%”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.652, UIT-T G.653, UIT-T G.655, UIT-T G.657. “En la práctica, la no circularidad del campo modal de las fibras que tienen campos modales nominalmente circulares es lo suficientemente baja como para que la propagación y los empalmes no se vean afectados. En consecuencia, no se considera necesario recomendar un valor determinado de no circularidad del campo modal. En general, no es necesario medir la no circularidad del campo modal con fines de aceptación”. (UIT, 2014).

No circularidad del revestimiento.

• Según recomendación UIT-T G.651. “La no circularidad del revestimiento debe ser inferior al 2%”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.652. “La no circularidad del revestimiento debe ser inferior al 1%”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.653. “La no circularidad del revestimiento debe ser inferior al 2% en la categoría A y 1% en la categoría B”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.655. “La no circularidad del revestimiento debe ser inferior al 2% en la categoría C, 1% en la categoría D y E”. (UIT, 2014)
• Según recomendación UIT-T G.657. “La no circularidad del revestimiento debe ser inferior al 1%”. (UIT, 2014)

Parametros dinamicos de la fibra optica

Son características de la fibra óptica que afectan la progresión de la señal a lo largo de la misma. Dentro de los parámetros dinámicos de la fibra se encuentran las atenuaciones, pérdidas extrínsecas e intrínsecas, así como las dispersiones de tipo modal, del material, por efecto de guía de ondas.

Atenuación.

Dispersión temporal.

La atenuación en la fibra óptica es la pérdida de potencia luminosa que sufren los impulsos de luz a lo largo de la fibra.

• Pérdidas por absorción intrínseca.
• Pérdidas por esparcimiento intrínseco.
• Pérdidas extrínsecas.

Es un fenómeno que ocurre cuando un impulso luminoso se transmite a través de una fibra óptica y experimenta un ensanchamiento en el tiempo.

• Dispersión modal.
• Dispersión espectral o del material.
• Dispersión por efecto de guía de ondas.

parámetros de atenuación.

Pérdidas por absorción intrínseca.

Pérdidas por esparcimiento intrínseco.

Pérdidas extrínsecas.

Pérdidas por absorción intrínseca.

La absorción intrínseca es un mecanismo por el cual, parte de la potencia óptica se disipa en la fibra en forma de calor. Se debe a la interacción entre fotones y vibraciones moleculares. Esta absorción es importante por debajo de 0,8µm (ultravioleta) y por encima de 1,1µm (infrarrojo), como se muestra en la siguiente figura:

PÉRDIDAS POR ESPARCIMIENTO INTRÍNSECO.

También se conoce como “pérdidas por esparcimiento de Rayleigh”. Están originadas por fluctuaciones aleatorias en el índice de refracción, de tamaño menor que el de la longitud de onda. Estas irregularidades provocan que una parte de la señal óptica sufra pequeñas reflexiones, originándose de este modo una atenuación que es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. Las fluctuaciones del índice que motivan el esparcimiento Rayleigh se producen por irregularidades en el material, pequeñas burbujas, etc.

Pérdidas extrínsecas.

Se deben a defectos de fabricación. Se clasifican en:

• Por contaminación del vidrio.
• Por curvado de la fibra.
• Por irregularidades periódicas en la geometría de la fibra.

parámetros de dispersión temporal.

Es un fenómeno que ocurre cuando un impulso luminoso se transmite a través de una fibra óptica y experimenta un ensanchamiento en el tiempo. Este ensanchamiento, cuya magnitud estará en función de la longitud de la fibra, limita el ancho de banda y por tanto la capacidad de la fibra para transmitir información. El fenómeno de dispersión se debe principalmente a los siguientes mecanismos:

Dispersión modal.

Dispersión espectral o del material.

Dispersión por efecto de guía de ondas.

Dispersión modal.

La dispersión modal se debe a que en cada uno de los modos en que se descompone la mediación luminosa que accede al núcleo, sigue una trayectoria distinta, ver en la siguiente figura. Esta diferencia se traduce en que los distintos modos emplean tiempos diferentes en recorrer la misma longitud de fibra, con lo que aparecen retardos relativos entre modos en el extremo distante de la fibra, dando lugar a un ensanchamiento de los impulsos. A este tipo de dispersión, por producirse entre modos distintos también se le conoce como dispersión intermodal.

Dispersión espectral o del material.

La dispersión espectral o del material, que se traduce también en un ensanchamiento del pulso, se debe a que el ancho espectral de los emisores ópticos utilizados en la práctica (LED o LD) no es cero y a que el índice de refracción no varía con la longitud de onda.

Dispersión por efecto de guía de ondas.

Está asociada con los efectos de guía de la estructura de la fibra, y solo es importante en las fibras monomodo. Esta dispersión es también de carácter intramodal, estando unida en su origen físico a la dispersión cromática, y debida principalmente a la dependencia de la longitud de onda con la frecuencia normalizada.

Parametros estructurales y parametros de transmisión de la fibra optica

Los parámetros estructurales y de transmisión que establecen las condiciones en las que se puede realizar la transmisión de información.

Parámetros estructurales.

Parámetros de transmisión.

Los parámetros estructurales también son parte de los parámetros estáticos, son los siguientes:

• El perfil de índice de refracción.
• El diámetro del núcleo.
• La apertura numérica.
• Longitud de onda de corte.

Los parámetros transferencia también son parte de los parámetros dinámicos, son los siguientes:

• Atenuación.
• Ancho de banda.
• Inmunidad a las interferencias.

parámetros estructurales.

Los parámetros estructurales también son parte de los parámetros estáticos, son los siguientes:

El perfil de índice de refracción.

El diámetro del núcleo.

• La apertura numérica.

Longitud de onda de corte.

longitud de onda de corte.

La longitud de onda de corte para cualquier modo se define como la máxima longitud de onda a la que un modo se propaga. La longitud de onda de corte (λc) del modo LP11 es una especificación importante para una fibra monomodo. El valor de la longitud de onda debe ser mayor que el de la longitud de onda de corte del modo LP11 para que la fibra opere en el régimen monomodo. La λc puede ser determinada de forma analítica para algunas especificaciones de perfiles de fibras ópticas. Para un perfil de fibra general, un calculador numérico de modos con un alto nivel de exactitud puede ser utilizado para obtener la longitud de onda de corte (λc). Para determinar matemáticamente la resolución de la longitud de onda de corte, se implementan dos métodos diferentes y en consecuencia, dos valores diferentes pueden ser calculados para cada modo:

• Un valor teórico de longitud de onda de corte.

• Un valor estimado por la UIT-T.

Un valor teórico de longitud de onda de corte.

Este es la longitud de onda por encima de la cual un modo no puede propagarse aún en un tramo pequeño de fibra sin perturbaciones. Este valor se calcula utilizando un método numérico general para la resolución de modos que está presente entre los algoritmos que emplea el software OptiFiber. Este valor se define como la longitud de onda por encima de la cual los valores formulados para el diseño de una fibra determinada no tienen solución en el dominio de los números reales R.

Un valor estimado por la UIT-T.

Estos valores se obtienen mediante la simulación de las mediciones experimentales de longitudes de onda de corte, tal y como se muestran en las recomendaciones de la UIT-T. Emplea una fórmula para pérdidas por macro curvaturas, aplicable a cualquier modo en un perfil de índice de refracción de fibras ópticas. Las recomendaciones de la UIT-T están formuladas solo para la longitud de onda de corte del modo LP11. De acuerdo con las dos definiciones citadas, una longitud de onda de corte no está definida para el modo fundamental. Además, en ocasiones para eliminar combinaciones inapropiadas de parámetros, el modo fundamental se puede resolver mediante una condición que se denomina “longitud de onda de corte numérica”.

parámetros de transmisión.

Es un fenómeno que ocurre cuando un impulso luminoso se transmite a través de una fibra óptica y experimenta un ensanchamiento en el tiempo. Este ensanchamiento, cuya magnitud estará en función de la longitud de la fibra, limita el ancho de banda y por tanto la capacidad de la fibra para transmitir información. El fenómeno de dispersión se debe principalmente a los siguientes mecanismos:

atenuación

ancho de banda

inmunidad a las interferencias

ancho de banda

Es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él como serían los Kbit/s, Mbit/s y Gigabit/s. La velocidad de luz en el vacío es de 300.000 Km/s. En un cristal de silicio la velocidad es menor, 200.000 Km/s. El ancho de banda de la fibra óptica se expresa en MHz por km. Un ancho de banda de 400MHz-km indica que a 400MHz la señal pude ser transmitida sobre 1 km de distancia. - El ancho de banda para fibras multimodo suele der de 500Mhz por Km. - El ancho de banda de las fibras monomodo está en el rango de los GHz, normalmente 100GHz sobre 1 km de distancia. Para empezar, mientras que la velocidad de navegación que se puede conseguir de ADSL es de hasta 30Mb/s, con la fibra óptica se pueden alcanzar velocidades de hasta 1 Gbps, es decir, que con la fibra óptica se disfruta del Internet real que se contrata y no de una velocidad máxima que se puede alcanzar.

Inmunidad a las interferencias.

La fibra óptica es eléctricamente no conductora, por lo que no actúa como una antena para captar señales electromagnéticas. La información que viaja dentro de la fibra óptica es inmune a la interferencia electromagnética, incluso a los pulsos electromagnéticos generados por dispositivos nucleares. La fibra óptica es absolutamente inmune a las radio-interferencias e impulsos electromagnéticos, presentando un menor índice de errores en la transmisión de señales digitales.

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