ARTICULO INFORMATIVO FISICA FIBRA ÓPTICA WISGTON RODRIGO ZAPATA BARRERA1 ü Informe adquirido y divulgado en su mayoría de la página web wikipedia. ü El artículo está disponible bajo la Licencia Creative Commons Reconocimiento Compartir Igual 3.0; podrían ser aplicables cláusulas adicionales, lee los términos de uso para más información. ARTICULO INFORMATIVO FISICA FIBRA ÓPTICA 1 WISGTON RODRIGO ZAPATA BARRERA 1. Estudiante de Ingeniería de Sistemas. Universidad Cooperativa de Colombia, Arauca- Arauca. *Email: wisgton74@hotmail.com Resumen: Son los caballos de batalla de las comunicaciones electrónicas, cada vez que chateamos o enviamos información, hablamos de la fibra óptica, mostrando su importancia, fabricación y utilizaciones. Para crearlos se empieza con unos tubos de vidrios, las cuales se sumergen en un fluido corrosivo (ácido fluorhídrico), luego se calienta en un torno a grandes temperaturas, en su interior se inyecta varios gases, para crear el centro de la fibra. Es un medio de comunicación muy veloz, donde se captura la luz a través de un material cristalina. El ser humano a través de la historia y de las necesidades propias de la tecnología ha exportados sus ideales mediante el estudio del paso de la luz por fibras con baja perdida, resalto una ventaja intachable, la cual consta de que su ancho de banda es muy grande, gracias a técnica de refracción por división de frecuencias que permiten enviar hasta cien veces luz cada uno con una longitud de onda diferente y sumándole a esta es la que es inmune a cualquier interferencia electromagnética y ruido. Abstract: They are the workhorses of electronic communications, each time to chat or send information, we talk about fiber optics, showing its importance, manufacture and uses. To create them start with glass tubes, which are immersed in a corrosive fluid (hydrofluoric acid), then heated in a high temperature around inside it more gas is injected to create the center of the fiber. It is a very fast media, which captures light through a crystalline material. Human beings throughout history and the unique needs of technology has exported its ideals by studying the passage of light with low loss fibers, highlight an advantage beyond reproach, which has its bandwidth is very big thanks to refraction technique for crossover allowing light to send up a hundred times each with a different wavelength and adding to this is the one that is immune to electromagnetic interference and noise. ARTICULO INFORMATIVO INTRODUCCION La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagneticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite una alta confiabilidad y fiabilidad El uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos usaban espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz solar. En 1792, Claude Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que mediante el uso de un código y torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y París, conseguía transmitir un mensaje en tan sólo 16 minutos. Todos estos apartados se describirán a continuación, abriéndonos las puertas al descubrimiento de un nuevo mundo: el mundo de la información sin límite de ancho de banda Como resultado de estudios en física enfocados de la óptica, se descubrió un nuevo modo de empleo para la luz llamado rayo láser. Este último es usado con mayor vigor en el área de las telecomunicaciones, debido a lo factible que es enviar mensajes con altas velocidades y con una amplia cobertura. Sin embargo, no existía un conducto para hacer viajar los fotones originados por el láser. La posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigiéndolo en una trayectoria recta, se conoce desde hace mucho tiempo. En 1820, Augustin-Jean Fresnel ya conocía las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal lisa. Su ampliación a lo que entonces se conocía como cables de vidrio fue obra de D. Hondros y Peter Debye en 1910. El físico FISICA irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar dentro de un material (agua), curvándose por reflexión interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad. A partir de este principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en los que demostraron el potencial del cristal como medio eficaz de transmisión a larga distancia. Además, se desarrollaron una serie de aplicaciones basadas en dicho principio para iluminar corrientes del agua en fuentes públicas. Más tarde, J. L. Baird registró patentes que describían la utilización de bastones sólidos de vidrio en la trasmisión de luz, para su empleo en un primitivo sistema de televisión de colores. El gran problema, sin embargo, es que las técnicas y los materiales usados no permitían la trasmisión de luz con buen rendimiento. Las pérdidas eran tan grandes y no había dispositivos de acoplamiento óptico. Solamente en 1950 las fibras ópticas comenzaron a interesar a los investigadores, con muchas aplicaciones prácticas que estaban siendo desarrolladas. En 1952, el físico Narinder Singh Kapany, apoyándose en los estudios de John Tyndall, realizó experimentos que condujeron a la invención de la fibra óptica. Uno de los primeros usos de la fibra óptica fue emplear un haz de fibras para la transmisión de imágenes, que se usó en el endoscopio médico. Usando la fibra óptica, se consiguió un endoscopio semiflexible, el cual fue patentado por la Universidad de Míchigan en 1956. En este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con un material de bajo índice de refracción, ya que antes se impregnaban con aceites o ceras. En esta misma época, se empezaron a utilizar filamentos delgados como el pelo que transportaban luz a distancias cortas, tanto en la industria como en la medicina, de forma que la luz podía llegar a lugares que de otra forma serían inaccesibles. El único problema era que esta luz perdía hasta el 99% de su intensidad al atravesar distancias de hasta de 9 metros de fibra. Charles K. Kao, en su tesis doctoral de 1956, estimó que las máximas pérdidas que debería tener la fibra óptica, para que resultara práctica en enlaces de comunicaciones, eran de 20 dB/km. En 1966, en un comunicado dirigido a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, los investigadores Charles K. Kao y G. A. Hockham, de los laboratorios de Standard Telecommunications, en Inglaterra, afirmaron que se podía disponer de fibras de una transparencia mayor y propusieron el uso de fibras de vidrio y luz, en lugar de electricidad y conductores metálicos, en la trasmisión de mensajes telefónicos. La obtención de tales fibras exigió grandes esfuerzos de los investigadores, ya que las fibras hasta entonces presentaban pérdidas de orden de 100 dB por kilómetro, además de una banda pasante estrecha y una enorme fragilidad mecánica. Este estudio ARTICULO INFORMATIVO constituyó la base para mejorar las pérdidas de las señales ópticas que hasta el momento eran muy significativas y no permitían el aprovechamiento de esta tecnología. En un artículo teórico, demostraron que las grandes pérdidas características de las fibras existentes se debían a impurezas diminutas intrínsecas del cristal. Mientras tanto, como resultado de los esfuerzos, se hicieron nuevas fibras con atenuación de 20 dB por kilómetro y una banda pasante de 1 GHz para un largo de 1 km, con la perspectiva de sustituir los cables coaxiales. La utilización de fibras de 100 µm de diámetro, envueltas en nylon resistente, permitirían la construcción de hilos tan fuertes que no podían romperse con las manos. Hoy ya existen fibras ópticas con atenuaciones tan pequeñas de hasta 1 dB por kilómetro, lo que es muchísimo menor a las pérdidas de un cable coaxial. El artículo de Kao-Hockman estimuló a algunos investigadores a producir dichas fibras con bajas pérdidas. El gran avance se produjo en 1970, cuando los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que trabajaban para Corning Glass, fabricaron la primera fibra óptica aplicando impurezas de titanio en sílice, con cientos de metros de largo con la claridad cristalina que Kao y Hockman habían propuesto. Las pérdidas eran de 17 dB/km. Durante esta década las técnicas de fabricación se mejoraron, consiguiendo pérdidas de tan solo 0,5 dB/km. Poco después, Panish y Hayashi, de los laboratorios Bell, mostraron un láser de semiconductores que podía funcionar continuamente a temperatura ambiente. En 1978 ya se transmitía a 10 Gb km/segundos. Además, John MacChesney y sus colaboradores, también de los laboratorios Bell, desarrollaron independientemente métodos de preparación de fibras. Todas estas actividades marcaron un punto decisivo ya que ahora, existían los medios para llevar las comunicaciones de fibra óptica fuera de los laboratorios, al campo de la ingeniería habitual. Durante la siguiente década, a medida que continuaban las investigaciones, las fibras ópticas mejoraron constantemente su transparencia. El 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión telefónica a través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California. El amplificador que marcó un antes y un después en el uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue el amplificador óptico inventado por David Payne, de la Universidad de Southampton, y por Emmanuel Desurvire en los Laboratorios Bell. A ambos se les concedió la medalla Benjamin Franklin en 1988. FISICA Cable submarino de fibra óptica. En 1980, las mejores fibras eran tan transparentes que una señal podía atravesar 240 kilómetros de fibra antes de debilitarse hasta ser indetectable. Pero las fibras ópticas con este grado de transparencia no se podían fabricar usando métodos tradicionales. El gran avance se produjo cuando se dieron cuenta de que el cristal de sílice puro, sin ninguna impureza de metal que absorbiese luz, solamente se podía fabricar directamente a partir de componentes de vapor, evitando de esta forma la contaminación que inevitablemnte resultaba del uso convencional de los crisoles de fundición. El progreso se centraba ahora en seleccionar el equilibrio correcto de componentes del vapor y optimizar sus reacciones. La tecnología en desarrollo se basaba principalmente en el conocimiento de la termodinámica química, una ciencia perfeccionaba por tres generaciones de químicos desde su adopción original por parte de Willard Gibbs, en el siglo XIX. También en 1980, AT&T presentó a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos un proyecto de un sistema de 978 kilómetros que conectaría las principales ciudades del corredor que iba de Boston a Washington. Cuatro años después, cuando el sistema comenzó a funcionar, su cable, de menos de 25 centímetros de diámetro, proporcionaba 80.000 canales de voz para conversaciones telefónicas simultáneas. Para entonces, la longitud total de los cables de fibra únicamente en los Estados Unidos alcanzaba 400.000 kilómetros (lo suficiente para llegar a la luna). Pronto, cables similares atravesaron los océanos del mundo. El primer enlace transoceánico con fibra óptica fue el TAT-8 que comenzó a operar en 1988, usando un cristal tan transparente que los amplificadores para regenerar las señales débiles se podían colocar a distancias de más de 64 kilómetros. Tres años después, otro cable transatlántico duplicó la capacidad del primero. Los cables que cruzan el Pacífico también han entrado en funcionamiento. Desde entonces, se ha empleado fibra óptica en multitud de enlaces transoceánicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales. ARTICULO INFORMATIVO Hoy en día, debido a sus mínimas pérdidas de señal y a sus óptimas propiedades de ancho de banda, la fibra óptica puede ser usada a distancias más largas que el cable de cobre. Además, la fibra por su peso y tamaño reducido, hace que sea muy útil en entornos donde el cable de cobre sería impracticable PROCESO DE FABRICACION La fabricación de una fibra óptica consiste básicamente en calentar arena, sílice y otros compuestos químicos hasta que se fundan, para después remover hasta que se mezclen. FISICA quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el perfil final del índice de refracción del núcleo. La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sin tezado el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1.700 °C y 1.800 °C. Precisamente es esta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior. § Una vez obtenida mediante procesos químicos la materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación. Proceso continuo en el tiempo que básicamente se puede describir a través de tres etapas; la fabricación de la preforma, el estirado de esta y por último las pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados. La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos: § M.C.V.D Modifield Chemical Vapor Deposition Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un V.A.D Vapor Axial Deposition Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas. La materia prima que utiliza es la misma que el método M.C.V.D, su diferencia con este radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Por esta razón debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de esta, depositándose ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así conformada la llamada "preforma porosa”. Conforme su tasa de crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El siguiente paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una temperatura comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose así el relanzamiento del cuarzo. Quedando convertida la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele describir la preforma. Entre sus ventajas, comparado con el método anterior (M.C.V.D) permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud a la vez que precisa un menor aporte energético. Como inconveniente se destaca como uno el de mayor connotación, la sofisticación que requiere en equipo necesarios para su realización. ARTICULO INFORMATIVO § O.V.D Outside Vapor Deposition Desarrollado por Corning Glass Work. Parte de una varilla de substrato cerámica y un quemador En la llama del quemador son introducidos los cloruros vaporosos y esta caldea la varilla .A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma. Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de deposición que se alcanzan son del orden de 4.3g / min, lo que representa una tasa de fabricación de FO de 5km / h, habiendo sido eliminadas las pérdidas iníciales en el paso de estirado de la preforma. También es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, porque los perfiles así obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible. § FISICA sobre la preforma, para lograr esto precisamente la constancia y uniformidad en la tensión de tracción y l ausencia de corrientes de convección en el interior del horno, son los factores que lo permiten. En este proceso se ha de cuidar que en la atmósfera interior del horno esté aislada de partículas provenientes del exterior para evitar que la superficie reblandecida de la FO pueda ser contaminada, o se puedan crear micro fisuras, con la consecuente e inevitable rotura de la fibra. También es aquí donde se aplica a la fibra un material sintético, que generalmente es un polimerizado viscoso, el cual posibilita las elevadas velocidades de estirado, comprendidas entre 1m / sg y 3m / sg, conformándose así una capa uniforme sobre la fibra totalmente libre de burbujas e impurezas. Posteriormente se pasa al endurecimiento de la protección antes descrita quedando así la capa definitiva de polímero elástico. Esto se realiza habitualmente mediante procesos térmicos o a través de procesos de reacciones químicas mediante el empleo de radiaciones ultravioletas. P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior. ESTRUCTURA DE LA FIBRA ÓPTICA La estructura de la fibra óptica es relativamente LA ETAPA DE ESTIRADO DE LA PREFORMA Sea cualquiera que se utilice de las técnicas que permiten la construcción de la preforma es de común a todas el proceso de estirado de esta. Consiste básicamente en la existencia de un horno tubular abierto, en cuyo interior se somete la preforma a una temperatura de 2.000 °C, logrando así el reblandamiento del cuarzo y quedando fijado el diámetro exterior de la FO. Este diámetro se ha de mantener constante mientras se aplica una tensión sencilla, aunque la mayor complejidad radica en su fabricación. La fibra óptica está compuesta por dos capas, una de denominada Núcleo (Core) y la otra denominada Recubrimiento (Clad). La relación de diámetros es de aproximadamente 1 de recubrimiento por 3 de núcleo, como se ilustra en la figura 1. El extra delgado hilo de vidrio está cubierto por una capa plástica que le brinda la protección necesaria, aunque normalmente un gran conjunto de fibras se unen entre sí para obtener mayor seguridad como veremos un poco más adelante. Para manipular la fibra óptica, esta se incorpora dentro de una estructura mayor que asegura su funcionalidad y conservación. Este grupo de varias fibras ópticas es conocido con el nombre de cable óptico. Un elemento central de tracción con un recubrimiento de polietileno es empleado para evitar tensiones y tracciones que ARTICULO INFORMATIVO FISICA puedan romper una o varias de las fibras contenidas en su interior. Las fibras están recubiertas por una cinta Helicoidalmente dispuesta, con una vaina exterior que recubre todo el conjunto. Como se propaga la información (luz) en la Fibra Óptica. La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, razón por la cual, y debido a la diferencia de índices la luz introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. Se produce por ende el efecto denominado de Refracción Total, tal como se ilustra en la figura 2. Los rayos de luz pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla contenido dentro de un cierto ángulo denominado CONO DE ACEPTACIÓN. Un rayo de luz puede perfectamente no ser transportado por la fibra óptica si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica ha sido construida. La figura 3 ilustra todo lo dicho. Respecto a atenuaciones producidas dentro de otros medios de transmisión, la fibra óptica presenta niveles de atenuación realmente bajos que permiten transmitir luz por varios kilómetros sin necesidad de reconstruir la señal (regenerar). LONGITUD DE ONDA.- Todo rayo de luz se halla dentro de un espectro posible. El espectro incluye en la parte más izquierda, los rayos de luz de menor longitud de onda, pero que poseen más energía, denominados ultravioletas. En el otro extremo, se halla las luces de mayores longitudes de onda, pero que poseen menor energía, a las que se denomina infrarrojas. Un intervalo relativamente pequeño de todo este espectro, que se halla entre los colores violeta y rojo, es el que el ojo humano puede apreciar. Son precisamente las luces que se hallan dentro del espectro correspondiente a los infrarrojos los que se emplean para transmitir información por el interior de las fibras ópticas. La dispersión de la luz, un problema en las Fibras Ópticas Este es uno de los fenómenos típicos perjudiciales que se producen Dentro de la transmisión por fibra óptica. Por el efecto de la dispersión, todo rayo que viaja por una fibra se va "ensanchando" a medida que avanza por la misma. Los cálculos para la introducción de repetidores regenerativos deben contemplar este fenómeno. Es cierto que la fibra más que ningún otro medio de transmisión es ideal para transmitir a largas distancias, sin embargo el fenómeno de dispersión de la luz se produce y debe ser tenido muy en cuenta. ARTICULO INFORMATIVO FISICA ¿Qué es un sistema Optoelectrónicas y de que se compone? Un sistema optoelectrónica es aquel conjunto de componentes necesarios para formar un sistema de comunicación que emplea como medio básico de comunicación a la fibra óptica. Para transmitir la información, se requiere de un dispositivo emisor de luz como puede ser en LED - LIGHT EMITED DIODE DIODO EMISOR DE LUZ, o bien un LASER - LIGHT AMPLIFICATION STIMULATED EMISSION RADIATIONS AMPLIFICACIÓN DE LUZ, POR ESTIMULACIÓN DE EMISIÓN DE RADIACIÓN. En el otro extremo del vínculo, y para poder detectar esa luz, se usan foto detectores, que pueden ser: APD – AVALANCHE PHOTO DIODE - FOTODIODO DE AVALANCHA, PIN - PHOTO DETECTOR - FOTODETECTOR, o bien PIN-FET - PHOTO DETECTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR FOTODETECTOR Y TRANSISTOR POR EFECTO DE CAMPO. Hasta ahora, existe una gran cantidad de dispositivos que están destinados a convertir todo tipo de señales: sonido, voz, vídeo, etc., a señales ópticas. EMISORES DE LUZ: LED Y LASER.- Se emplean como emisores de luz, tanto diodos LED como diodos LASER. Ambos son semiconductores de estado sólido y emiten espontáneamente luz cuando se los somete a una corriente eléctrica. Sin embargo, la potencia del LED es inferior a la del LASER. El problema es que el LASER requiere de un conjunto de circuitos de enfriamiento, dado el elevado calor generado a partir de su uso. De ambos, el LASER es más caro, aunque evidentemente es el mejor. El ancho espectral del LED y del LASER varían, el LASER particularmente tiene un ancho espectral menor, lo que significa que tiene mayor potencia, dada su baja disipación, como se ilustra en la figura 2. Las fibras ópticas son realmente inmunes a cualquier tipo de ruido, sin embargo, tanto el transmisor como el receptor son sensibles al mismo, razón por la cual deben tener el blindaje adecuado, a fin de introducir la información a la fibra de forma correcta. RECEPTORES DE LUZ: APD, PIN, PIN-FET.- Son dispositivos capaces de convertir las señales fotónicas en señales eléctricas. El diodo PIN tiene una capacidad lo suficientemente buena para trabajar con transmisiones analógicas. La velocidad del APD lo convierte en el ideal para trabajar con transmisiones digitales. El APD requiere adicionalmente de estabilización de tensión y temperatura. Dentro del tema de los receptores existe una cantidad de términos muy interesantes. A continuación los mismos. FOTÓN / ELECTRÓN.- Dentro de la transmisión eléctrica, la unidad se denomina electrón. Dentro del sistema óptico, la unidad óptica se denomina fotón. RESPONSABILIDAD Y EFICIENCIA CUÁNTICA.- Es el número de electrones generados por la incidencia de un cierto número de fotones recibidos. La eficiencia de una foto detectora APD es mucho mayor que la correspondiente a un PIN o PIN-FET. CORRIENTE DE PÉRDIDA.- Es la corriente que circula a través de la juntura sin la presencia de luz incidente. Todo receptor ARTICULO INFORMATIVO tiene algún voltaje que lo mantiene operativo, la corriente de pérdida hace referencia a la misma. FISICA pérdida de información en este segundo caso, es ligeramente mayor al primer caso, de 0.5dB. RUIDO CUÁNTICO.- El ruido cuántico es el producto de la conversión del sistema fotónico al sistema eléctrico. Está compuesto por ligeras variaciones producto de este cambio. En este caso también un APD es mejor que un PIN o PIN-FET. TIEMPO DE CRECIMIENTO.- Es el tiempo que un receptor tarda en predisponerse para la captura de información. El APD tiene un tiempo muy breve, y se convierte en el dispositivo ideal para capturar información a alta velocidad. ELEMENTOS ACCESORIOS PARA INSTALACIONES OPTOELECTRÓNICAS.Aparte del transmisor, el receptor y el cable óptico, son necesarios algunos otros elementos que se ilustran en la siguiente figura: Los mismos son los siguientes. REPETIDORES.- Aunque en baja escala, la señal que se transmite por la fibra óptica es atenuada. A fin de que la señal no se convierta en imperceptible, se deben instalar repetidores en sistemas que cubran grandes distancias. EMPALMES.- Son interconexiones permanentes entre fibras. En este caso, los núcleos de las fibras que se unan deben estar perfectamente alineados a fin de que no se produzca ninguna pérdida. Dentro de los empalmes, existen dos formas de los mismos. Los primeros son los EMPALMES POR FUSIÓN, en la cual las dos fibras ópticas son calentadas hasta obtener el punto de fusión, y ambas quedan unidas. Este método siempre tiene una ligera pérdida de 0.2dB. El segundo tipo es el EMPALME MECÁNICO, en el cual, por elementos de sujeción mecánicos, las puntas adecuadamente cortadas de las fibras se unen, permitiendo el pasaje de la luz de una fibra a otras. La CONECTORES.- Son conexiones temporales de fibras ópticas. Este sistema debe tener una precisión grande para evitar la atenuación de la luz. Suelen emplear los denominados Lentes Colimadores, produciendo pérdidas de 1dB. ACOPLADORES.- Existen dispositivos que permiten distribuir la luz proveniente de una fibra, hacia otras. Son dos tipos de acopladores los que existen: en T y en estrella. Los acopladores en T permiten distribuir la luz proveniente de una fibra, hacia dos salidas, por lo general una entra a una computadora, y la otra prosigue hacia las siguientes. Los acopladores en estrella permiten distribuir una sola entrada de información hacia muchas salidas. Estos últimos pueden ser de 3 a 40 puertas. Todo acoplador tiene una pérdida aproximada de 5dB. Tipos de Fibras Ópticas. Las fibras ópticas se clasifican de acuerdo al modo de propagación que dentro de ellas describen los rayos de luz emitidos. En esta clasificación existen tres tipos. Los tipos de dispersión de cada uno de los modos pueden ser apreciados en la figura ARTICULO INFORMATIVO FISICA 10 mil circuitos por cable, los de fibra óptica pueden tolerar hasta 100 mil. Los costos de obtener el cobre son infinitamente mayores que la obtención de la fibra óptica, cuya materia prima es muy abundante, pues el silicio se obtiene de la arena y su peso es de apenas 30 gramos por kilómetro. MONOMODO.- En este tipo de fibra, los rayos de luz transmitidos por la fibra viajan linealmente. Este tipo de fibra se puede considera como el modelo más sencillo de fabricar, y sus aplicaciones son concretas. MULTIMODO - GRADED INDEX.- Este tipo de fibra es más costosa, y tienen una capacidad realmente amplia. La tecnología de fabricación de las mismas es realmente importante. Sus costos son elevados ya que el índice de refracción del núcleo varía de más alto, hacia más bajo en el recubrimiento. Este hecho produce un efecto espiral en todo rayo introducido en la fibra óptica, ya que todo rayo describe una forma helicoidal a medida que va avanzando por la fibra MULTIMODO - STEP INDEX.- Este tipo de fibra, se denomina de multimodal índice escalonado. La producción de las mismas resulta adecuada en cuanto a tecnología y precio se refiere. No tiene una capacidad tan grande, pero la calidad final es alta. El índice de refracción del núcleo es uniforme para todo el mismo, en realidad describe la forma general de la fibra óptica. El uso de las Fibras Ópticas en nuestros días y sus ventajas La capacidad de la fibra óptica multiplica la del cable de cobre, pues para una llamada telefónica se necesitan dos cables de cobre, pero un par de fibras ópticas pueden realizar casi 2 mil llamadas simultáneamente. Su alta capacidad de conducción no se pierde por curvas o torsiones, por lo que se utiliza para tender desde redes interurbanas hasta transoceánicas. Mientras que las redes de cobre toleran un máximo de También, respecto de las comunicaciones por satélite ofrece algunas ventajas. Una conversación por cable entre Europa y América del Norte tiene un retraso aproximado de 65 milésimas de segundo, que no se llega a apreciar por las personas, pero si esa conversación se realiza por satélite, el retraso se multiplica por 10, convirtiéndose en más de medio segundo. Este retardo es visible cuando se realiza una entrevista de televisión por satélite. Inicialmente las fibras ópticas se usaron solamente para conectar centrales telefónicas en áreas de mucho tráfico de las grandes ciudades. A medida que la tecnología de las comunicaciones avanzó, las fibras empezaron a penetrar en las redes de larga distancia. Ya se tienen en áreas locales entre las centrales telefónicas y el equipo de los clientes. Muchos nuevos edificios comerciales son cableados con fibra óptica para apuntalar las redes telefónicas y las redes de cómputo de alta velocidad. También ya se encuentran en las centrales telefónicas y los tableros de circuitos de conexión. El ideal es que lleguen a todas las casas de los clientes del servicio telefónico y provean sobre la misma red de fibra óptica el servicio de voz y vídeo. Sin embargo, la real explotación de las fibras ópticas para transmisiones electrónicas y las transmisiones ópticas completas, que llevarán a mayores incrementos en las capacidades de las redes, están todavía en camino. En el futuro cercano deberán desarrollarse mejores fuentes de luz y detectores de fibra de vidrio especial ARTICULO INFORMATIVO que incrementaran las capacidades de transmisión en un factor arriba de 1000. Los chips ópticos darán mayor velocidad a las computadoras y al equipo de comunicación. La evolución de las redes de telecomunicación al ideal de redes completamente ópticas (con líneas con conexiones ultrarrápidas y dispositivos de almacenamiento también ópticos), se vislumbra compleja. Asimismo, la homologación de los soportes tecnológicos para el establecimiento de lo que se ha denominado como autopistas de información o redes integradas ya no depende tanto de la capacidad de desarrollo tecnológico, sino más bien de factores económicos, políticos y regulatorios de organización y funcionamiento de las empresas de telecomunicaciones. Aunque nos enfocamos más en las fibras ópticas en su modulo como medio de información su uso es muy variado, algunos ejemplos de donde se emplea comúnmente la fibra óptica son: Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Automatización Aparatos fotográficos Vidrio Vinos y alimentos Pinturas Teléfonos Caracterización de dialectos Constantes dieléctricas en aceites aislantes Parámetros de cable Sensores de microondas Meteorología electromagnética FISICA BIBLIOGRAFÌA · http://lanic.utexas.edu/la/Mexico/telecom/c ap2.html · http://utama.bolnet.bo/eldiario/Sucre56.htm l · http://telecommunication.msu.edu/classes/t c201/slides/wire&cab/sld001.htm · http://info.cwru.edu/projects/mids409/fall97 /fiber/Page2.html · http://www.goodwork.com.ar/luminica · http://orion.ciencias.uniovi.es/~sdv/docencia /numer/pdetool/guia/index.htm · http://www.sisib.uchile.cl · http://www.youtube.com/watch?v=5v48pCU yq6U · www.wikipedia.com