2_Conceptos Basicos de FO
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CONCEPTOS CONCEPTOS BSICOSBSICOS
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS PROPIEDADES DE LA LUZ
Rayo de luz reflejado
Rayo de luz refractado
aire (n2)agua (n1)
1. Siempre que incide un rayo luminoso sobre una superficie de separacin entre dos medios, se cumple que se forman al menos dos rayos, uno reflejado y otro transmitido (ms un tercero, refractado).
. El rayo reflejado siempre forma un ngulo con la normal igual al ngulo de incidencia. 3. La refraccin cumple la ley de Snell: n1 . sen i= n2 . sen t
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- REFLEXIN - REFRACCIN
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS PROPIEDADES DE LA LUZ
Rayo de luz directo
Rayo de luz reflejado
Rayo de luz refractado
aire (n2)agua (n1)
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- La velocidad de propagacin de la luz en un medio, viene determinada por un ndice de refraccin: n
- n representa la relacin entre la velocidad de la luz en el vaco (C = 300.000 Km/seg) y la velocidad de la luz en el medio (V)
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS PROPIEDADES DE LA LUZ
n = C/V
Material Velocidad (Km/seg) "V" ndice de refraccin "n"
Vaco 300.000 1,0000Aire 299.900 1,0003Agua 225.000 1,3330Cristal de cuarzo 200.000 1,5000
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- REFLEXIN TOTALPrincipio de la transmisin ptica.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS PROPIEDADES DE LA LUZ
Rayo de luzLuz bajo el agua
Reflexin totalinterna
: ngulo crtico
aire (n2)
agua (n1)
dnde est la luz?
Para que esto se de n1>n2
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Una conexin de FO es un camino para transferir informacion desde un generador de seal a una carga (receptor, usuario).Es diferente de una conexin de cable coaxial porque sta usa luz
Para la seal esta transferencia debe ser insensible al medio
Fibra Optica
Cable Coaxial
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS QUE ES UN CONEXIN DE FO?
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ESPECTRO DE FRECUENCIAS
Ultravioleta Telefona 1015 Hz300 nm Visible 800 nm Datos
1000 nm Com. pticas Vdeo
Infrarrojo 1600 nm Enlaces Submarinos
1014 Hz
1 cmondas
milimtricasNavegacin comunic.
100 GHz
10 cmSHF
Satlite-Satlite Enlaces
microondas Radar
10 GHz
1 mUHF TV UHF,
moviles, aeronaut 1GHz
10 mVHF Radio movil
TV UHFmoviles100 MHz
100 mHF
Negocios Radioaficion Banda civil
10 MHz
1 Km MF AM 1 MHz
10 KmLF
100 KHz
100 KmVLF
10 KHzAudio Telefona
Telegrafa 1 KHz
Frecuencia
Aeronautica cables subm
Navegacion Radio transoceanic
Longitud de onda
Nomenclatura Medio de transmisin Servicios
Radiomicroondas
OndaCorta
Onda Larga
Gua ondas
CableCoaxial
Par Trenzado
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La transmisin de informacin a travs de fibras pticas se realiza mediante la modulacin (variacin) de un haz de luz invisible al ojo humano, que en el espectro ("color" de la luz) se sita por debajo del infra-rojo.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS VENTANAS
(nm)
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Las fibras pticas presentan una menor atenuacin (prdida) en ciertas porciones del espectro lumnico, las cuales se denominan ventanas y corresponden a las siguientes longitudes de onda (), expresadas en nanometros:
Primera ventana 800 a 900 nm utilizada = 850nmSegunda ventana 1250 a 1350 nm utilizada = 1310nmTercera ventana 1500 a 1600 nm utilizada = 1550nm
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS VENTANAS
= C/F : Longitud de onda [nm]F: Frecuencia
C: Velocidad de la luz C =3*108
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Las fibras pticas son conductos, rgidos o flexibles, de plstico o de vidrio (slice), que son capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de s para salir por el otro. Es decir, es una gua de onda y en este caso la onda es de luz.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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Tipos de cable F.O.
El cable de fibra ptica se constituye principalmente de un ncleo rodeado de un revestimiento. La diferencia entre sus indices de refraccin (indicados con n) es lo que hace que el haz de luz se mantenga dentro del ncleo (siempre que el haz haya entrado con el ngulo apropiado y el n del ncleo sea mayor que el del revestimiento).
n1
n2
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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MM 50/125 SM 9/125
9 m
125 m125 m
50 m
NucleoCubierta
SM 9/125MM 50/125
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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MM 50/125
125 m
50 m
MM 50/125
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
Fibras multimodo.
Pueden ser guiados muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente dentro de la fibra ptica.
Este efecto hace que su ancho de bandasea inferior al de las fibras monomodo.
Por el contrario los dispositivosutilizados con las multimodo tienen un coste inferior (LED).
Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en pequeas distancias
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SM 9/125
9 m
125 mSM 9/125
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
Fibras monomodo.El dimetro del ncleo de la fibra es muy pequeo y slo permite la propagacin de un nico modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexin.
Este efecto causa que su ancho de bandasea muy elevado.
Dispositivos de elevado coste (LASER).
Se suele reservar a grandes distancias, superiores a 4 km.
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Existe otra clasificacin, segn la variacin del ndice de refraccin dentro del ncleo, y segn la cantidad de MODOS (haces de luz) :
Fibras multimodo.
Multimodo de ndice escalonado [Multimode step index] MMMultimodo de ndice gradual [Multimode graded index] MM
Fibras monomodo.
Monomodo (ndice escalonado) [Single Mode step index] SM
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICASFibras multimodo indice escalonado.
- Ancho de banda reducido (20 a 200 MHz/Km)- Existencia de dispersin (Para un kilometro de fibra el retrasoDt varia de 20 a 2ns)
- Bajo coste
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICASFibras multimodo indice gradual.
- Gran ancho de banda (500 a 1500 MHz/Km)- Mas costosa- Reduccin de la dispersin (el retraso Dt varia de 800 a 200 ps )- Mas difcil de fabricar.- Se utiliza en enlaces de mas alta capacidad
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICASFibras monomodo indice escalonado.
- Gran ancho de banda (50 Ghz/Km)- Un slo modo de propagacin y no existe dispersin- Enlaces de grandes distancias- Las ms utilizadas para sistemas de tx ptica de gran capacidad
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FIBRA OPTICA Nucleo/cubierta
TRANSMISION LONGITUD DE
ONDA ATENACIN ANCHO DE
BANDA
62,5/125 m Multi-mode 1st window 850 nm
4 dB/km 160 MHz/km
62,5/125 m Multi-mode 2nd window 1310 nm
2 dB/km 200 MHz/km
50/125 m Multi-mode 1st window 850 nm
3 dB/km 400 MHz/km
50/125 m Multi-mode 2nd window 1310 nm
1 dB/km 800 MHz/km
9/125 m Single-mode 2nd window 1310 nm
0,4 dB/km >20 GHz/km
9/125 m Single-mode 3rd window 1550 nm
0,2 dB/km >200 GHz/km
Hoy en dia las fibras pticas telecomunicaciones est hechas de silice. Los estndares son:
Fracarro a escogido y desarrollado sus equipos pticospara monomodo en 2 ventana.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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A la FO desnuda (ncleo+revestimiento+color) se le agregan protecciones adicionales contra esfuerzos de traccin, aplastamiento y humedad.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS FIBRAS PTICAS
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ATENUACIN
CONCEPTOS BSICOSCONCEPTOS BSICOS
DISPERSIN
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Es la prdida de potencia ptica en una fibra, y se mide en dB y dB/Km.
Una prdida del 50% de la potencia de entrada equivale a -3dB.
Las prdidas pueden ser:
- Intrnsecas- Extrnsecas
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
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IntrnsecasDependen de la composicin del vidrio, impurezas, etc., y no las podemos eliminar.
- Las ondas de luz en el vaco no sufren ninguna perturbacin. Pero si se propagan por un medio no vaco, interactan con la materia producindose un fenmeno de dispersin debida a dos factores:
Por absorcin: la luz es absorbida por el material transformndose en calor.
Por difusin: la energa se dispersa en todas las direcciones.
- Variacin del dimetro del ncleo
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
Esto significa que parte de la luz se ir perdiendo en el trayecto, y por lo tanto resultar estar atenuada al final de un tramo de fibra.
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ExtrnsecasSon debidas al mal cableado y empalme.
Las prdidas por curvaturas se producen cuando le damos a la fibra unacurvatura excesivamente pequea (radio menor a 4 o 5 cm) la cual hace que los haces de luz logren escapar del ncleo, por superar el ngulo mximo de incidencia admitido para la reflexin total interna.
Tambin se dan cuando, al aumentar la temperatura y debido a la diferencia entre los coeficientes de dilatacin trmica entre fibras y buffer, las fibras se curvan dentro del tubo.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
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Insertion loss < 0.2 dB typ< 0.3 dB max
Return loss PC < -30dB
Return loss Super PC < - 40dB
Return loss Ultra PC < -50dB
Atenuacin por empalmeCuando empalmamos una fibra con otra, en la unin se produce una variacin del ndice de refraccin lo cual genera reflexiones y refracciones, y sumandose la presencia de impurezas, todo esto resulta en una atenuacin.
Por insercin: es la atenuacin que agrega a un enlace la presencia de un conector o un empalme. (0,4 dB)
De retorno o reflactancia: es la prdida debida a la energa reflejada, se mide como la difrencia entre el nivel de seal reflejada y la seal incidente, es un valor negativo y debe ser menor a -30 dB (tpico -40dB). En ocasiones se indica obviando el signo menos.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
Ejemplo para un conector:
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Empalmes atenuadosEn algunos casos, la atenuacin de un tramo de FO es tan baja que en el final del mismo la seal ptica es demasiado alta y puede saturar o daar el receptor. Entonces es necesario provocar una atenuacin controlada y esto se hace con la misma empalmadora, con la funcin de empalme atenuado.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
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Difusin
Absorcin
850 1300 1550
1000 1400 16001200
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
Atenuacin: 1ventana > 2 ventana > 3 Ventana
0.40.2
dB/Km
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Parmetros de medicin:= 1556 nmIndice= 1.465Ancho de pulso= 1000 ns
Span (rango) = 0 a 6 kmPromedios = 15Cursor A = 3.976 kmCursor B = 2.529 km
Resultado de la medicin:A-B = 1.447 kmLSA Attn = 0.185 dB/km
Atenuacin por tramoEs debida a las caractersticas de fabricacin propia de cada fibra (naturaleza del vidrio, impurezas, etc.) y se mide en dB/Km, lo cual nos indica cuntos dB se perdern en un kilmetro.
Medicin con OTDR
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
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EJEMPLO ATENUACIN FIBRA PTICA : 3 dB/Km
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
Potencia (dBm) = 10 Log Potencia (mW)
Cable FO 3 dB/Km
- 7,5 dBm-6 dBm-3 dBm0 dBmPot dBm0,25 mW
2 Km0,177 mW0,5 mW1 mWPot mW
2,5 Km1 Km0 KmDistancia
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN
ATENUACIN FIBRA PTICA vs COAXIAL
0
20
40
60
80
100
120
140
50 100 200 400 600 800 1000 2150
RG-6
RG-11
FO
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS DISPERSIN
-Intermodal: Fibras multimodo
-Intramodal: Fibras monomodo
La dispersin produce un ensanchamiento de la seal a transmitir, reduciendo la capacidad y por tanto la velocidad de transmisin de la fibra
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Atenuacin: 1ventana > 2 ventana > 3 Ventana
850 1300 1550
1000 1400 16001200
1.6
0.40.2
dB/Km
1100 1400 15001200 1300
0
-20
30
Pseg/Km.nm
ATENUACIN DISPERSIN
Dispersin mnima 2 ventana
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS ATENUACIN-DISPERSIN
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Las secciones de las fibras pticas se conectan a travs de emplames, mecnicos o por fusin.
Un empalme es una unin permanente que alinea perfectamente el final de dos fibras.
Los conectores pticos se usan para conectar las fibras pticas a equipos u otros dispositivos
Al igual que otros medios de transmisin
fsicos, las fibras opticas necesitan
dispositivos de interconexin y empalme.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS CONEXIN Y EMPALMES
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Fase 1, alineamientoFase 1, alineamiento Fase 2, LimpiezaFase 2, Limpieza
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALMES
Fase 3, UninFase 3, Unin
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Misaligned
Air gap Axial defect
Defectos tpicos en empalmesDefectos tpicos en empalmesCONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALMES
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Son empalmes rpidos, permanentes o temporarios, que pueden usarse, por ejemplo, para probar bobinas. Producen atenuaciones altas, del orden de 0.20 a 1dB.
Vienen rellenos con gel para mejorar la continuidad de la luz.Pueden ser cilindros con un orificio central, o bandejitas cerradas con dos pequeas llaves que nos permiten introducir las fibras.
A las fibras se les retira unos 3 cm del coating (color), se limpian con alcohol isoproplico, y luego se les practica un corte perfectamente recto a unos 5 o 6 mm, con un cortador (cutter o cleaver) especial, con filo de diamante.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALMES MECNICOS
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Son empalmes permanentes y se realizan con mquinas empalmadoras, manuales o automticas, que luego de cargarles las fibras sin coating y cortadas a 90 realizan un alineamiento de los ncleos de una y otra, para luego fusionarlas con un arco elctrico producido entre dos electrodos.Llegan a producir atenuaciones casi imperceptibles (0.01 a 0.10 dB)
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALMES MECNICOS
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EQUIPOS DE EMPALME
FUSIONADORA CLEAVER (CORTADOR)
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALME POR FUSIN
Se limpia (clean) la fibra con un papel suave embebido en alcohol isoproplico
Con una pinza especial (125) se pela (strip) unos 5cm de coating (color)
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Se corta (cleave) la fibra a unos 8 a 16mm con un cutter o cleaver, con hoja de diamante, apoyando la fibra dentro del canal, haciendo coincidir el fin del coating con la divisin correspondiente a la medida. Una vez cortada, la fibra no se vuelve a limpiar ni tocar.
Cuidando que la fibra no contacte con nada, se introduce en la zapata de la empalmadora, sobre las marcas indicadas.
Repetir el procedimiento con la otra fibra.
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALME POR FUSIN
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS EMPALME POR FUSIN
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS CONECTORES
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Cada conector consta de:
Ferrule: es el cilindro que rodea la fibra a manera de PIN.Body: el cuerpo del conectorBoot: el mango
CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS TIPOS DE CONECTORES
SC FC
ST
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS TIPOS DE PULIDOSEl pulido consiste en dejar la fibra ptica a ras del extremo de la Ferrule, adems de quedar la fibra libre de toda rugosidad e imperfecciones.
El pulido proporciona diferentes curvaturas y ngulos que confieren a los conectores diferentes propiedades pticas, en relacin con las prdidas de insercin y de retorno
PC SPC - UPC APC
Perdidas insercin
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CONCEPTOS BSICOS CONCEPTOS BSICOS OTROS ELEMENTOS
Pig-tails: Cordn de fibra ptica en cuyo extremo hay monyado un conector y el otro queda libre. Proteccin de 900 mm. Uso habitual: empalmes
Jumper: Cordn de fibra ptica en cuyos extremos hay montado un conector. Proteccin de 3 mm. Uso habitual: Interconexin
Adaptadores Son como pequeos tambores o cajas que reciben un conector de cada lado produciendo el acople ptico, con la mnima prdida posible
Cajas de empalme y reparto