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Introducción Fibra Óptica

UN POCO MÁS DE HISTORIA:

1713-> Rene de Reamur hiló por primera vez el cristal.1790-> Claude de Chappe inventa el "telégrafo óptico" en Francia.1854-> Jonh Tyndall proyecta luz a través de chorros de agua.1888-> Se iluminan las fuentes de las Ferias Internacionales de Glasgow y Barcelona.1931-> Owens-Illinois descubre el método para fabricar en seria fibras de cristal paraFiberglass.1958-> Invención del LASER, primeros estudios de comunicación luminosa a través delaire.1970-> Descubrimiento de la primera Fibra Optica de bajas pérdidas 150 μm.1975-> Corning Inc. Desarrolla el primer cable de Fibra Optica comercial. Primeraspruebas de compañías telefónicas.1980-> Bell anuncia la instalación de 611 millas de Fibra Optica en el corredor noroestede EE.UU. Saskatchewan Telephone instala 3600 Km de Fibra Optica en Canada. Primeratransmisión de señal de TV con motivo de las Olimpiadas de Invierno de Lake Placid.1982-> MCI alquila la red de Fibra Optica de New York a Washington para trabajar a1310nm y poder transmitir 400 mlls bites por segundo.1986-> Se realiza la conexión a través del Canal de la Mancha con un cable submarino.1988-> TAT-8 pone en servicio el primer cable de Fibra Optica trans-Atlántico.1996-> Fujitsu, NTT Labs y Bell Labs en experimentos separados y utilizando tecnologíasdistintas, envían 1 Trillón de bites por segundo a través de Fibra Optica SM

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PRINCIPIO BÁSICO:

TRANSMISIÓN BÁSICA: TRES GRANDES CATEGORÍAS

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

• Gran capacidad.• Reducido tamaño y peso (facilidad de instalación).• No interferencia eléctrica (comunicación limpia libre de EMI o RFI, descargas de

rayos, etc).• Versatilidad (Adecuada a formatos de comunicaciones de datos, voz y video).• Regeneración de la señal (repetición de la señal cada x kms).

DESVENTAJAS

• Conversión Opto-Electrica.• Instalación especial (Equipos y herramientas específicos para su manipulación).• Reparaciones (Adiestramiento técnico específico del personal).

PROPIEDADES DE LA LUZ

1.1.- ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO - Comportamiento similar a onda electromagnética.

- Luz Visible 2,3x1014 ciclos por segundo (hercios).- Frecuencia de la Luz mayor que otras:

· AM=160-800 KHz.· FM=1 MHz - 1 GHz.

FIBRA ÓPTICA- FRECUENCIA:

850 nm .............. 1ª Ventana.1.300 nm ............ 2ª Ventana.1.550 nm ............ 3ª Ventana.1.650 nm ............ 4ª Ventana.

- LUZ VISIBLE:300 nm (azul) ........................ 670 nm (rojo)

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- LONGITUD DE ONDA:

1.2 PROPAGACIÓN DE LA LUZ

- VELOCIDAD:Determinada a partir del índice de refracción "n"; "n" representa la relación entre la velocidad de la luz en el vacio (C 300.000 Km/seg.) y velocidad de la luz en el medio.

n=C/V

La velocidad de la luz en el medio V no es constante, depende de la naturaleza del material en que se propaga la luz.

El índice de refracción n representa la densidad del medio óptico.

MATERIAL VELOCIDAD (Kms/seg) V ÍNDICE DE REFRACCIÓN n

Vacío 300.000 1,0000

Aire 299.900 1,0003

Agua 225.000 1,3333

Cristal Cuarzo 200.000 1,5

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REFRACCIÓN

Cambio de dirección y velocidad de un rayo de luz en la interfaz de dos medios diferentes.

REFLEXIÓN

Parte de la luz es devuelta a su medio de transmisión mientras que otra parte traspasa el medio.

REFLEXIÓN TOTAL

Principio de la transmisión óptica. A un cierto ángulo de proyección, la luz emitida desde el interior del agua no traspasaría el medio, quedándose en su totalidad reflejada.

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FIBRA ÓPTICA

•Núcleo•Revestimiento•Buffer

1.3 TIPOS DE FIBRA ÓPTICA

Fibra óptica -> Cristal de Silice (arena de playa).

- 2 Regiones núcleo (n1) ---> Distinto índice de Refracción al revestimiento (n2)

Rayo con incidencia comprendida dentro de Apertura Numérica sufre Reflexión Total Interna

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Los rayos de luzinciden con unagama de ángulosdiferentes posiblesen el núcleo delcable

el rango de ángulosdisminuye hasta quesólo sea posible latransmisión de unrayo , el rayo axial

intermedio entre losdos y consiste encambiar el índice derefracción del núcleo

MULTIMODO (MM): Propagación de más de un modo de luz.MONOMODO (SM): Propagación de un sólo modo de luz.

Perfiles de índice de refracción.

CARACTERÍSTICAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS

2.1 Atenuación

Se pierde parte de la señal en el núcleo, pese a que no exista refracción.Se mide en decibelios (dB) por unidad de longitud (dB/Km).Las pérdidas están causadas por varios factores por lo que pueden clasificarse en: Extrínsecas / Intrínsecas.

EXTRÍNSECAS:

Pérdidas por curvatura:•Defectos de fabricación.•Procedimientos de instalación.•Se denominan microcurvaturas e influyen en largas distancias.

Perdidas por conexión y empalme:•Pérdidas de inserción del conexionado (0,3 - 0,8 dB).•Empalmes mecánicos (0,4 - 0,2 dB).•Empalmes por fusión (<0,2 dB) valor típico (<0,1 dB).•Preparación del empalme o conexión: Corte defectuoso; Suciedad de las superficies a empalmar; Características distintas de las Fibras opticas; Etc.

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EXTRÍNSECAS:

-INTRÍNSECAS:Pérdidas inherentes de la fibra óptica:

Pérdidas por absorción por los metales de transición Fe, Cu, Cr, Ni, Mn.Pérdidas por absorción por el agua en forma de iones de OH.

Irregularidades del proceso de fabricación:

Variación del ø del núcleo.

Reflexión de Fresnel:

Cantidad de luz que es reflejada a causa de un cambio de medio.

Luz reflejada(%)= 100x (n1-n2)2/(n1+n2)2 donde:

n1 - Índice de refracción del núcleo.n2 - Índice de refracción del aire.

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-INTRÍNSECAS:

EJEMPLO ATENUACIÓN FIBRA ÓPTICA: 3dB/Km

Potencia (dBm) = 10 Log Potencia (mW)

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El término ventana utiliza especialmente en la transmisión en fibra óptica y se refiere a las distintas frecuencia en las cuales nosotros transmitimos el haz de luz, es decir, la longitud de onda que tiene nuestro haz de luz.

Se usan los siguiente puntos de trabajos (3 longitudes de ondas distintas):· Primera Ventana: 850 nm.· Segunda Ventana: 1310 nm.· Tercera Ventana: 1559 nm.

El empleo de las distintas ventanas depende de como podemos obtener mejores prestaciones en la transmisión por la fibra óptica.

VENTANAS DE TRANSMISIÓN

Construcción

ESTRUCTURA HOLGADA (Fibra Óptica 250 μm)

Unitubo: aloja una o varias fibras ópticas en un mismo tubo en disposición central

Las fibras ópticas descansan de manera holgada en el interior de cada tubo, generalmente huecos o con un gel hidrófugo resistente al agua que impide el paso de esta.La fibra óptica tiene una sobrelongitud para evitar esfuerzos de tensión cuando estos ejercen sobre el cable.

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Multitubo: aloja una o varias fibras ópticas en distintos tubos formando capasconcéntricas sobre un fiador central o elemento de refuerzo

Los tubos suelen ser coloreados para facilitar su identificación.

La cubierta o protección exterior del cable puede estar formada, entre otros materiales, por polietileno, dearmadura o coraza de acero, goma o refuerzo de aramida, o combinación de distintos materiales según suaplicación (interiores y/o exteriores).

ESTRUCTURA AJUSTADA

La estructura ajustada de la fibra óptica consiste en una capa de material plástico de 900 μm de diámetro, depositada sobre el recubrimiento primario de 250μm.

•Proporciona una protección adicional individualmente a cada fibra.•Mismas contracciones y dilataciones en fibra óptica que en cable.•Permite ser conectada directamente.•Aporta mayor flexibilidad y menor radio de curvatura (cable conjunto).•Es aconsejable para instalaciones interiores.

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· Monofibra:

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.A su alrededor se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin deaportar una mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.La cubierta exterior (Ø 3mm) es de material flexible y resistente (PVC, GOMA, etc).Ideal para la confección de cordones de parcheo (patch-cord, jumper) y rabillos (pigtails).

· Bifibra (dos fibras ópticos en disposición paralela):

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.A su alrededor se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin deaportar una mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.La cubierta exterior es de un material flexible y resistente (PVC, GOMA, etc) y dispuestaen forma de ocho (paralelo).Ideal para la confección de cordones de parcheo (patch-cord, jumper).Se recomienda para instalaciones interiores.

· Monofibra:

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.A su alrededor se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin deaportar una mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.La cubierta exterior (Ø 3mm) es de material flexible y resistente (PVC, GOMA, etc).Ideal para la confección de cordones de parcheo (patch-cord, jumper) y rabillos (pigtails).

· Bifibra (dos fibras ópticos en disposición paralela):

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.A su alrededor se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin deaportar una mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.La cubierta exterior es de un material flexible y resistente (PVC, GOMA, etc) y dispuestaen forma de ocho (paralelo).Ideal para la confección de cordones de parcheo (patch-cord, jumper).Se recomienda para instalaciones interiores.

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Multifibra:

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.Se distribuyen dos o más fibras ópticas en ligera disposición helicoidal y sobre elconjunto se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin de aportaruna mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.Cada uno de los recubrimientos secundarios es identificado por coloración.La cubierta exterior es de un material flexible y resistente (PVC, GOMA, etc).Ideal para cableado vertical y horizontal en edificios.

· Cable Breakout:

Sobre el recubrimiento se dispone un segundo recubrimiento a 900 μm.A su alrededor se dispone de forma lineal hebras de fibra de aramida con el fin deaportar una mayor resistencia a esfuerzos de tracción y flexión.A cada una de las fibras ópticas se le aplica una cubierta (Ø aprox. 2,8mm) de unmaterial flexible y resistente (PVC, GOMA, etc).Se aplica una cubierta de las mismas características al conjunto de los cablecillos yfibra de aramida como elemento de refuerzo.Ideal para el conexionado directo de equipos opto eléctricos.

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Elección del cable

-Se considerará el tipo de instalación:

- Interior: vertical / horizontal.- Exterior: canalización subterránea; soportada aérea; enterrada directamente;

etc.- Elementos envolventes y acabado: armarios, paneles de conexión, cajas de

distribución y empalme, conexionado.

-Condiciones de tendido:

- Agresiones mecánicas: tensión de tracción máxima, resistencia a impactos (disparos).

- Agresiones térmicas: fluctuaciones de temperatura, microcurvaturas.- Agresiones químicas: contaminación por hidrógeno (protección hidrofuga).

- Condiciones de instalación:

Directamente enterrados (estructura):

•Soporte metálico.•Nº de fibras ópticas.•Protección holgada con relleno de gel antihumedad.•Conjunto del cableado con relleno de gel o similar.•Cintas de protección y sujeción del cableado.•Cubierta termoplástica.•Armadura de acero coarrugado o similar (Alta resistencia).•Cubierta exterior termoplástica (Antihumedad e ignifuga).

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-Instalación aérea (estructura):

•Soporte dieléctrico.•Nº de fibras ópticas.•Protección holgada con relleno de gel antihumedad.•Conjunto del cableado con relleno de gel o similar.•Cintas de protección y sujeción del cableado.•Cubierta termoplástica.•Armadura de trenzado de aramida.•Cintas de protección contra impactos.•Cubierta exterior termoplástica•ELEMENTOS AUTOPORTANTES (Protección anticazadores).•ADOSADOS A LINEA A.T.•SPAM

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-Instalación Canalizada (estructura):

•Soporte dieléctrico.•Nº de fibras ópticas.•Protección holgada con relleno de gel antihumedad.•Conjunto del cableado con relleno de gel o similar.•Cintas de protección y sujeción del cableado.•Cubierta termoplástica.•Armadura de trenzado de aramida.•Cubierta exterior termoplástica.•SIN PROTECCIÓN ADICIONAL.•LOS CABLES EXTERIORES SON CANALIZABLES.•ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ANTIRROEDORES.

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Manipulación

Precauciones durante la manipulación.

- Seguridad en el manejo:Corte y pelado del cable (uso de guantes y gafas de seguridad).Trozos de fibra óptica (depositados en contenedores, utilización de pinzas).Luz de láser (no se deber mirar al extremo de una fibra óptica. Preveer la conexión del láser).Tensión del cable (precaución a la tracción mecánica, efecto latigazo).Disolventes y soluciones de limpieza (evitar exposición prolongada, riesgo incendio e intoxicación).Empalmadora de fusión (alto riesgo de exposición a chispa eléctrica).

- Cuidado en el manejo:Respetar radios de curvatura:

- Variable según el Ø EXT. del cable (Ej. 20 x Ø E).- Distinto durante la instalación (mayor que después de la misma).- Variable según la longitud de onda ( a 1.550 nm mayor que a 1.310 nm).

Tensión del tendido:- Menor a la de los cables convencionales (generalmente especificada por el fabricante).- Preferiblemente tendido manual (siempre que sea posible).- Tendido asistido (control de la tracción: manual o automática).- Mantener las cargas por debajo de las especificadas.

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HERRAMIENTAS NECESARIAS PARA LA MANIPULACIÓN DE CABLES DE FIBRA OPTICA

Peladora de cubierta con fleje de acero (Fig. 1).Peladora de cubierta de PVC, PE, etc (Fig. 2).Navaja o cuchillo (cutter).Tijeras corta aramida (Fig. 3).Guantes resistentes.Gafas de protección (Fig. 4).Alicates corta acero (Fig. 5).Cortadora de tubo de Fibra optica holgada (Fig. 6).Peladora fibra óptica 900 μm.Peladora fibra óptica 250 μm.Cortadora de precisión.Solución limpiadora de gel del cable (limonelo).

Técnicas De Conexión De Fibra Óptica

Movible

CONECTORESManguitos centradores (ferrule) con alineamiento central de gran precisión.

Guías opuestas en forma de V para el alineamiento de las fibras ópticas de dimensiones iguales.

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Fija

EMPALMES POR ADHESIVOGuía de fibra óptica de gran precisión con elemento de fijación mediante adhesivotransparente.

-EMPALMES POR FUSIÓN

Unión permanente de ambas fibras ópticas mediante la alineación y fusión controlada de gran precisión, de muy bajas pérdidas.Sistema de alineación geométrico o LID System.Pérdidas de empalme muy bajas: <0,2 dB.Tiempos de fusión muy rápidos.Muy importante el corte de las fibras ópticas a empalmar (cortadora de precisión).

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TIPOS DE CONECTORES

-CONECTORES SMAMULTIMODO.Sistema de anclaje: roscado.Ferrule: Zirconia 3,4 mm Ø.Tipo Fibra óptica: 125-140μm.Tipo cable: Breakout/Ajustado/holgado.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,35 dB)Compatibilidad: SMA 905.Aplicaciones: instalaciones de Redes Locales (LAN), sistemas cerrados de TV/CCTV, control industrial.

CONECTORES STMultimodo (MM); Monomodo (SM).Sistema de anclaje: bayoneta.Ferrule: cerámica 2,5 mm ØTipo Fibra óptica: 125-140μm Ø cladding.Tipo de cable: breakout/ajustado/holgado.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,35 dB) MM.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,30 dB) SM.Pérdidas Retorno PC; SPC; UPC: -30; -40; -50 dB.Compatibilidad: ST standard.Aplicaciones: sistemas informáticos, y redes de área local (LAN), Instrumentación y Control industrial, CCTV.

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-CONECTORES FC/PC, FC/APCMultimodo (MM); Monomodo (SM).Sistemas de anclaje: roscado con guía.Ferrule: Cerámica 2,5 mm Ø.Tipo Fibra óptica: 125 μm Ø cladding.Tipo de cable: breakout/ajustado/holgadoPérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,40 dB) MM.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,30 dB) SM.Pérdidas Retorno PC; SPC; UPC; <-30; -40; -50 dB.Pérdidas Inserción APC: <0,50 dB (Typ. 0,35 dB) SM.Pérdidas Retorno APC: < -60 dB.Aplicaciones: redes de área local (LAN), Instrumentación y control, redes de telecomunicaciones y CATV.

-CONECTORES SC/PC, SC/APCMultimodo (MM); Monomodo (SM).Sistema de anclaje: push-pull.Ferrule: cerámica 2,5 mm Ø.Tipo Fibra óptica: 125 μm Ø cladding.Tipo cable: breakout/ajustado/holgado.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,35 dB) MM.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,25 dB) SM.Pérdidas Retorno PC; SPC; UPC; <-30; -40; -50 dB.Pérdidas Inserción APC: <0,50 dB (Typ. 0,30 dB) SM.Pérdidas Retorno APC: < -60 dB.Aplicaciones: redes de área local (LAN), redes de telecomunicaciones y CATV.

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-CONECTORES LCMultimodo (MM); Monomodo (SM).Sistema de anclaje: push-pull.Ferrule: cerámica 1,25 mm Ø.Tipo Fibra óptica: 125 μm Ø cladding.Tipo cable: breakout/ajustado/Mini Zip-Cord.Pérdidas inserción: <0,50 dB (Typ. 0,25 dB) MM.Pérdidas Retorno: <-20 dB MM.Pérdidas Inserción : <0,50 dB (Typ. 0,20 dB) SM.Pérdidas Retorno: < -45 dB SM.Cumplen los standares GR 326 y IEC 874.Aplicaciones: redes de área local (LAN), redes de telecomunicaciones y CATV.

Protegen los extremos del cable de fibra óptica según la técnica de conexión.Organización de la fibra óptica debidamente conexionada.

Facilita el interconexión entre los cables de fibra óptica y los equipos optoelectrónicos(mediante cordones de parcheo).

LOS MÁS HABITUALES SON:

Paneles de distribución y parcheo 19", 21" (ETSI).Cajas murales de distribución.Cajas de empalmes y torpedos.Sistemas modulares de alta densidad.

ENVOLVENTES

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Paneles de distribución

"OPD" Caja Telescópica Rack 19" 1U."OPPD" Caja Telescópica Rack 19" 2U."OPP" Caja fija Rack 19" 2U."OPP-EXT210" Caja extensible Rack 19" 1U F-210 mm."OPP-EXT270" Caja extensible Rack 19" 1U F-270 mm.

Cajas Murales

"OTB" Cajas terminales para puestos de trabajo."SOWB" Mini cajas murales de pared."OWB" Cajas murales de pared."DOWB-254" Cajas murales de doble puerta.

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Cajas Empalmes y Torpedos

"EWB" Cajas murales estancas."OSC" Torpedos de empalme estancos."OSM" Cassettes soporte empalmes.Protectores de empalmes por fusión.