• AVILA CATAÑO FERNANDO MANUEL

• BARRON GONZALEZ JOSE ANTONIO

• Es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos, consistente en 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 interior 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 superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales donde se necesiteaprovechar las ventajas de la fibra óptica por sobre otros medios de transmisión.

• La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

• En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias. A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son: (Cobertura más resistente, Uso dual (interior y exterior), Mayor protección en lugares húmedos y Empaquetado de alta densidad)

• Su uso es muy variado, desde comunicaciones digitales y joyas, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares. Aplicaciones de la fibra monomodo (Cables submarinos, cables interurbanos, etc.)

• Comunicaciones con fibra óptica: La fibra óptica se emplea como medio de transmisión en redes de telecomunicaciones ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de vidrio y algunas veces de los dos tipos. Por la baja atenuación que tienen, las fibras de vidrio son utilizadas en medios interurbanos.

• Sensores de fibra óptica: Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir: tensión, temperatura, presión y otros parámetros. Su tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica les dan ciertas ventajas respecto a los sensores eléctricos. Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sonar. Se han desarrollado sistemas hidrofóbicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica.

• Los hidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La compañía alemana Sennheiserdesarrolló un micrófono que trabaja con láser y fibras ópticas. Se han desarrollado sensores de fibra óptica para el temperatura y presión de pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

• Iluminación: Otro uso que le podemos dar a la fibra óptica es la iluminación de cualquier espacio. En los últimos años las fibras ópticas han empezado a ser muy utilizadas debido a las ventajas que este tipo de iluminación representa. Entre las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar:

• Ausencia de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de transmitir los haces de luz, además de que la lámpara que ilumina la fibra no está en contacto directo con la misma.

• Se puede cambiar el color de la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin importar el color de la fibra.

• Por medio de fibras, con una sola lámpara se puede hacer una iluminaciónmás amplia : Esto es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en diferentes lugares.

• Más usos de la fibra óptica

• Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.

• La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.

• Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.

• Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad.

• Líneas de abonado

• Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.

• Es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeño tamaño al transmitirse por el vacío en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.

• Un láser típico consta de tres elementos básicos de operación. Una cavidad óptica resonante, en la que la luz puede circular, que consta habitualmente de un par de espejos de los cuales uno es de alta reflectancia (cercana al 100%) y otro conocido como acoplador, que tiene una reflectancia menor y que permite la salida de la radiación laser de la cavidad.

• Dentro de esta cavidad resonante se sitúa un medio activo con ganancia óptica, que puede ser sólido, líquido o gaseoso (habitualmente el gas se encontrará en estado de plasma parcialmente ionizado) que es el encargado de amplificar la luz. Para poder amplificar la luz, este medio activo necesita un cierto aporte de energía, llamada comúnmente bombeo. Este bombeo es generalmente un haz de luz (bombeo óptico) o una corriente eléctrica (bombeo eléctrico).

1. Medio activo con ganancia óptica 2. Energía de bombeo para el láser 3. Espejo de alta reflectancia4. Espejo de acoplamiento o salida 5. Emisión del haz láser

Aplicaciones• Conexiones LAN-to-LAN en Campus con velocidades de Fast Ethernet o Gigabit

Ethernet.

• Conexiones LAN-to-LAN en una ciudad. ejemplo, Red de área metropolitana.

• Para cruzar una vía pública u otras barreras imposibles para emisor y receptor.

• Rápido acceso a servicios de banda ancha de alta velocidad en las redes de fibra óptica.

• Conexión Voice-data convergente.

• Instalación de redes Temporales (para eventos o para otros fines).

• Restablecer la conexión de alta velocidad rápidamente (en caso de desastres).

• Como una alternativa o complemento de actualización a las actuales tecnologías inalámbricas.

• Como complemento de seguridad para las importantes conexiones de fibra óptica.

• Para las comunicaciones entre naves espaciales, incluidos los elementos de una constelación de satélites.

• Para comunicaciones inter- e intra[4]-chip.

Ventajas• Fácil instalación.

• Licencia libre de operación.

• Altas tasas de bits.

• Bajas tasas de error a nivel de bits.

• Inmunidad a las interferencias electromagnéticas.

• Operación de dúplex completo.

• Protocolo transparente.

• Muy seguro debido a la alta direccionalidad y bajo espesor del rayo.

• No se necesita de una zona de Fresnel.

Telescopio reflector

• En el espacio exterior, el alcance de las comunicaciones ópticas de espacio libre en la actualidad es del orden de varios miles de kilómetros, pero tiene el potencial de alcanzar distancias interplanetarias de millones de kilómetros, utilizando telescopios ópticos como expansores de haz.

• La luz de un láser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequeña reducción de la intensidad de la señal. Debido a su alta frecuencia, la luz láser puede transportar, por ejemplo, 1.000 veces más canales de televisión de lo que transportan las microondas. Por ello, los láseres resultan ideales para las comunicaciones espaciales. Se han desarrollado fibras ópticas de baja pérdida que transmiten luz láser para la comunicación terrestre, en sistemas telefónicos y redes de computadoras. También se han empleado técnicas láser para registrar información con una densidad muy alta. Por ejemplo, la luz láser simplifica el registro de un holograma, a partir del cual puede reconstruirse una imagen tridimensional mediante un rayo láser.

Problemas e inconvenientes

• Dispersión

• Dispersión de Rayleigh

• Esparcimiento de Mie

• Absorción atmosférica[editar]

• Fenómenos meteorológicos• Lluvia• Nieve• Niebla

• Turbulencias y fuentes de calor

• Centelleo (ingles: Scintillation)

• Luces de fondo

• Sombra

• Puntos de estabilidad del viento.

• Polución / smog

• Si el sol esta exactamente detrás del transmisor, puede bloquear la señal.

• En general los sistemas de comunicaciones infrarrojos ofrecen ventajas significativas respecto a los sistemas de radio frecuencia. Al utilizar luz, los sistemas Infrarrojos de comunicaciones cuentan con un canal cuyo potencial de ancho de banda es muy grande y no están regulados en ninguna parte del planeta. Además, los sistemas infrarrojos de comunicaciones son inmunes a interferencias y ruido de tipo radioeléctrico.

• La comunicación por infrarrojos utiliza luz infrarroja para transferir datos. La luz infrarroja se utiliza casi universalmente en los mandos a distancia de televisión y vídeo. En equipos, la comunicación por infrarrojos es una alternativa a los discos y cables. La comunicación por infrarrojos proporciona una forma rentable de punto a punto de conectar equipos entre sí o con dispositivos y aparatos eléctricos. Muchos teléfonos celulares están equipados con puertos de infrarrojos que permiten su conexión a un equipo para las conexiones de redes de acceso telefónico.

• Como la luz infrarroja no puede atravesar paredes, es posible (en comunicaciones interiores) operar al menos un enlace (celda) en cada cuarto de un edificio sin interferencia con los demás, permitiendo así una alta densidad de reúso del sistema, obteniéndose una gran capacidad por unidad de área. El confinamiento de las señales infrarrojas hace difícil que escuchas clandestinos las puedan captar.

IM/DD• En los sistemas infrarrojos de comunicaciones de corto alcance, el

esquema de modulación/demodulación mas practico, es el de Modulación de Intensidad y Detección Directa (IM/DD). Al utilizar IM/DD los circuitos del transmisor y del receptor son relativamente simples comparados con los requeridos en los esquemas coherentes. Además, con la longitud de onda tan corta de la portadora y la gran área activa del detector, se obtiene una eficiente diversidad espacial que previene el desvanecimiento de las señales causado por la propagación en múltiples trayectorias.

Sistemas IR punto a punto.

• En un enlace punto a punto, el transmisor concentra su potencia en una pequeña región del espacio, por lo cual, para una potencia dada, este sistema es el que mayor distancia puede alcanzar. De una manera parecida, el receptor capta luz infrarroja solo de una pequeña región del espacio, produciéndose así un mínimo de distorsión por multitrayectorias y de ruido causado por las fuentes de luz ambiental. La combinación de estas características da como resultado altas razones de transmisión y grandes alcances. Además de esto, los sistemas punto a punto son relativamente baratos y simples.

Sistemas IR cuasi-difusos.• En el modo casi-difuso, el tipo de emisión es radial; esto

es, la emisión se produce en todas direcciones, al contrario que en el modo punto a punto. Para conseguir esto, lo que se hace es transmitir hacia distintas superficies reflectantes, las cuales redirigirán el haz de luz hacia la/s estación/es receptora/s. De esta forma, se rompe la limitación impuesta en el modo punto a punto de la direccionalidad del enlace. En función de cómo sea esta superficie reflectante, podemos distinguir dos tipos de reflexión: pasiva y activa. En la reflexión pasiva, la superficie reflectante simplemente refleja la señal, debido a las cualidades reflexivas del material. En la reflexión activa, por el contrario, el medio reflectante no sólo refleja la señal, sino que además la amplifica. En este caso, el medio reflectante se conoce como satélite. Destacar que, mientras la reflexión pasiva es más flexible y económica, requiere de una mayor potencia de emisión por parte de las estaciones, debido al hecho de no contar con etapa repetidora.

Sistemas IR difusos• Como se analizó anteriormente, entre todos los tipos de sistemas IR, los sistemas IR difusos son los mas fáciles de utilizar y también los más robustos, no se requiere apuntar tanto al transmisor como al receptor, ni se requiere que haya línea de vista entre estos. Sin embargo, los sistemas IR difusos tienen más altas perdidas de propagación que sus contrapartes de línea de vista, requiriendo altas potencias de transmisión y un receptor que tenga una gran área de colección de luz.