Institución Universitaria de Envigado Facultad de Ingenierías Ingeniería Electrónica

1. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Institución Universitaria de Envigado Facultad de Ingenierías Ingeniería Electrónica Docente: José Jaime Cárdenas Tamayo

2. 2do Encuentro • Ley de Snell • Reflexión • Refracción • Tipos de Fibra: • Índice Escalonado • Índice Gradual • Modos de Transmisión: • Multimodo • Monomodo • Espectro lumínico • Ventanas de Tx • Domingo 13 de Febrero Walkout. • Módulo 3: Mapping, Diseño HFC. Diseño de Fibra de distribución de red e hilos en el Área Metropolitana incluido el Nodo HFC a diseño de Envigado FIBRA ÓPTICA

3. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA Las ondas de luz son una forma de energía electromagnética y la idea de transmitir información por medio de luz, como portadora, tiene más de un siglo de antigüedad.

4. FIBRA ÓPTICA • La Fibra Óptica es una varilla delgada y flexible de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción alto, constituida de material dieléctrico (material que no tiene conductividad como vidrio o plástico), es capaz de concentrar, guiar y transmitir la luz con muy pocas pérdidas incluso cuando esté arqueada.

5. GENERALIDADES DE LA FIBRA ÓPTICA Conceptos básicos de ondas Como concepto general se considera a una onda como la propagación de un estado o una excitación en una sustancia, sin que ello implique la necesidad de transportar la propia masa o materia de esa sustancia. En el caso de la onda luminosa, el estado es el campo electromagnético que se propaga en una sustancia transparente, el medio óptico.

6. Reflexión • Cuando una onda luminosa incide sobre la superficie de separación entre dos sustancias, cuyos índices de refracción son diferentes, una parte de la onda se refleja. El ángulo con el cual la proporción de la luz refleja sale del plano de reflexión es igual al ángulo con el cual la onda luminosa incide sobre la superficie reflectante.

7. Refracción  Si un rayo luminoso incide con un ángulo a1 de modo oblicuo en el plano de separación de dos medios, su dirección de propagación cambia y su trayectoria continúa en la segunda sustancia con un ángulo de refracción a2.

8. Refracción La relación entre la velocidad de la luz en el vacío co y la velocidad en la sustancia c, se denomina índice de refracción "n" , de donde se puede obtener la otra relación de la Ley de Snell: El índice de refracción n de una sustancia depende de la correspondiente longitud de onda (l) de la luz. Para ejemplificar esto se tiene el prisma, en el cual, de un haz de luz blanca, se desprenden en diferentes direcciones los distintos colores del espectro visible, debido a que n cambia con cada color (longitud de onda) del espectro.

9. Refracción

10. Birrifrigencia • Algunos cristales, como el cuarzo, la calcita y la turmalina, tienen la capacidad de polarizar la luz, gracias a una propiedad muy curiosa: estos cristales tienen dos índices de refracción. Esto significa que un solo haz incidente es refractado por el cristal de dos maneras, por lo que salen dos haces separados y se forman dos imágenes. Cada una de éstas está hecha con luz polarizada.

11. Reflexión Total Cuando un rayo luminoso incide con un ángulo a, de tal forma que el ángulo de refracción b llegue a ser 90º, se dice que hay reflexión total. El ángulo a se denomina ángulo límite o crítico. Todos los rayos que incidan con ángulos mayores que el ángulo crítico presentarán reflexión total interna, en tanto que los menores a él, presentarán el fenómeno de refracción.

12. Lentes Una lente puede ser usada para enfocar la luz dentro de una región o punto.  Un haz de luz que está viajando paralelo al eje de la lente, converge todos sus rayos en un punto conocido como punto focal, que se encuentra a una distancia f de la lente.

13. ELEMENTOS DE LA FIBRA ÓPTICA Concepto de Fibra óptica La fibra óptica es una estructura básicamente constituida por tres partes: la chaqueta, el núcleo y el revestimiento (cladding).

14. APERTURA NÚMERICA Determina la cantidad de luz que puede aceptar una fibra, y cuyos rayos presentarán reflexión total interna. En consecuencia, representa la energía que puede transportar y, no necesariamente está ligada a la cantidad de la información correspondiente. La apertura numérica está dada en términos de los índices de refracción del núcleo (n1) y del revestimiento (n2), así

15. APERTURA NÚMERICA Se entiende ángulo de aceptación como el máximo valor del ángulo a, en el que los rayos incidentes al interior de la fibra pueden sufrir reflexión total interna. La fibra óptica solo conducirá los rayos que estén dentro del cono de aceptación determinado por a. El ángulo de aceptación representa la mitad del ángulo del cono de aceptación.

16. MODOS DE PROPAGACIÓN Se definen  como cada una de las distintas posibilidades que tiene un conjunto de rayos de luz de propagarse al interior de la fibra óptica. Debido a este fenómeno, los tiempos de llegada de unos modos puede ser muy superior a la de otros, dependiendo de la longitud que tengan que recorrer, puesto que la velocidad de propagación es la misma en el mismo medio n.

17. MODOS DE PROPAGACIÓN Suponiendo que el índice de refracción del núcleo es constante; si se incrementa el diámetro del núcleo de una fibra óptica, la cantidad de modos de propagación que pueden viajar por esta será mayor. Si se reduce el mismo al igual que la diferencia entre los índices de refracción (n1» n2), los rayos irán concentrados en un solo haz de luz, de manera que formarían un único modo.

18. TIPOS DE FIBRA ÓPTICA

19. TIPOS DE FIBRA ÓPTICA • Fibras multimodo de Índice Escalonado (SI). • Fibras multimodo de Índice Gradual (GRIN) . • Fibras monomodo (no necesariamente de índice escalonado) .

20. FIBRAS DE ÍNDICE ESCALONADO Son aquellas en las que el índice de refracción del núcleo permanece constante en toda región. Aunque son las menos usadas en comunicaciones, sus aplicaciones son de tipo local y con un ancho de banda muy limitado. El índice del revestimiento también es constante. Por lo general El valor de la apertura numérica para esta fibra es superior a 2,405.

21. FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL Aquí el índice de refracción del núcleo es variable a largo del radio del mismo, presentando su máximo en el centro y disminuyendo hacia la periferia. El índice del recubrimiento permanece constante. La velocidad de propagación en un medio de índice de refracción n es c/n, siendo c la velocidad de la luz en el vacío. Así las ondas que viajen por el centro del núcleo, tendrán una velocidad menor a las ondas que viajen por la periferia, con lo que el menor espacio a recorrer por aquellas se compensa con su menor velocidad, permitiendo así que ondas emitidas en un extremo de la fibra  y en un instante determinado, lleguen casi al mismo tiempo al otro extremo.

22. FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL En este tipo de fibras las trayectorias de los modos son curvas, en lugar de rectas, debido precisamente a la variación del índice, y sus amplitudes dependiendo del ángulo de incidencia. El valor de la apertura numérica para esta fibra es superior a 2,405.

23. FIBRAS MONOMODO En este tipo de fibras sólo puede viajar un modo. También es del tipo de fibra de índice escalonado, solo que el diámetro del núcleo, por lo general 10 veces inferior al diámetro del revestimiento Para que esto sea posible. El valor de la apertura numérica para esta fibra es inferior a 2,405. es una de las fibra más utilizadas en Sistemas de transmisión guiados.

24. Espectro Lumínico • λ = c/f

25. Ventanas

26. Ventanas

27. VALORES TÍPICOS DE ÍNDICES DE REFRACCIÓN Corning 62.5/125: 850nm@1.50140 - 1300nm@1.49660 Corning 50/125: 850@1.48970 - 1300@1.48560 LiteSpect: 1310@1.46600 - 1550@1.46700 - 1625@1.46700 Spectran SM: 1310@1.46750 - 1550@1.46810 - 1625@1.46810 LucentTruewave: 1310@1.47380 - 1550@1.47320 - 1625@1.47320 FitelFurukawa: 1310@1.47000 - 1550@1.47000 - 1625@1.47000 Corning SMF-LS: 1310@1.47100 - 1500@1.47000 - 1625@1.47000 Corning SMF-DS: 1310@1.47180 - 1550@1.47110 - 1625@1.47110 Corning LEAF: 1310@1.46890 - 1550@1.46840 - 1625@1.46840 Corning SMF-28: 1310@1.46750 - 1310@1.46810 - 1625@1.46810 ATT SM: 1310@1.46600 - 1550@1.46700 - 1625@1.46700 

28. Ventajas • Insensibilidad a la interferencia electromagnética • Baja Atenuación • Gran ancho de banda • Peso y tamaño reducidos • Gran flexibilidad y recursos disponibles • Aislamiento eléctrico entre terminales

29. Desventajas • El costo • Fragilidad de las fibras • Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.

30. Bibliografía Teleinformatica para ingenieros en sistemas de información , Antonio Ricardo Castro Lechtaler, Rubén Jorge Fusario, EditorReverte, 1999. ISBN8429143912, 9788429143911. Comunicaciones ópticas: Conceptos esenciales y resolución de ejercicios, María Carmen España Boquera , Ediciones Díaz de Santos, 2005. ISBN847978685X, 9788479786854 Telecomunicaciones ópticas: http://nemesis.tel.uva.es/images/tCO/contenidos/tema2/contenido_tema2.htm

31. 3er Encuentro • Fabricación • Cables • - Tipos • - Código de colores • Tipos de Conectores • Empalmes • Pérdidas • Dispositivos • Cálculos diseño: Ejercicios