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INTEGRANTES: 

  Paul Zambrano Gallardo  José Villamar Ponce

  Gonzalo López Aguirre

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FIBRA ÓPTICA 

Una fibra óptica es un filamento delgado y largo de un material dieléctrico transparente,

usualmente vidrio o plástico de un diámetro aproximadamente igual al de un cabello (entre

50 a 125 micras) al cual se le hace un revestimiento especial, con ciertas características paratransmitir señales de luz a través de largas distancias.

Un cable de fibra óptica está compuesto de las siguientes partes:

  Núcleo: Es propiamente la fibra óptica, la hebra delgada de vidrio por donde viaja

la luz.

  Revestimiento: Es una o más capas que rodean a la fibra óptica y están hechas de

un material con un índice de refracción menor al de la fibra óptica, de tal forma que

los rayos de luz se reflejen por el principio de reflexión total interna hacia el núcleoy permite que no se pierda la luz.

  Forro: Es un revestimiento de plástico que protege a la fibra y la capa media de la

humedad y los maltratos.

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Tipos

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se

denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos

de fibra óptica: multimodo y monomodo.

Fibra multimodo 

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un

modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener

más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en

aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo

orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra

multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor

precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra

multimodo:

  Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción

constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.

  Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene

menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

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Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su

ancho de banda se incluye el formato OM3 (monomodo sobre láser) a los ya existentes

OM1 y OM2 (monomodos sobre LED).

  OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED comoemisores

  OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como

emisores

  OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL)

como emisores.

Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz·Km (10 Gbps), es decir, una velocidades 10

veces mayores que con OM1.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra

reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo

permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia

de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta

400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de

información (decenas de Gb/s).

Tipos de conectores

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un

transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los

que podemos encontrar se hallan los siguientes:

Estos conectores, han de presentar unas características comunes:

  Pérdida de inserción baja (< 1.5 dB) y insensible a cambios de temperatura

  Pérdida de retorno alta

  Conectarse y desconectarse hasta 1000 veces sin degradación de la transmisión

  Protección contra humedad y polvo

  Resistir altas tensiones

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Algunos ejemplos de tipos de conectores que se usan actualmente son:

Conector FC (macho FC): 

Es un conector muy usado en equipos técnicos y en laboratorios. Se atornilla en el

adaptador: la fuerza y así el comportamiento óptico es dependiente del instalador

Adaptador FC (hembra FC): 

Al insertar, el eje de la virola debe estar en línea con el eje de la manguita de la hembra.Sino, se puede dañar a la virola.

Conector ST: 

En este conector, al insertar, el eje de la virola debe ser en línea con el eje de la manguita dela hembra. Sino, se puede dañar a la virola. Se instala empujando y girando por 90°. Esmuy usado en redes LAN.

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Conector SC: 

Es más utilizado en Europa y EEUU, Posee un indicador de final de la instalación mediante

un `click'. Posee un comportamiento

óptico muy estable, se puede conectar y reconectar muchas veces.

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APLICACIONES

Las señales viajan a lo largo de la fibra óptica en forma de impulsos (o destellos) de

luz láser. La fuente de luz láser se enciende y apaga muy rápidamente. Los impulsos

de luz forman un código binario que se decodifica en el receptor.

Dado que la luz láser tiene una frecuencia muy elevada, es posible enviar gran

cantidad de señales diferentes al mismo tiempo. Esto significa que una fibra óptica

permite el transporte de miles de conversaciones telefónicas a la vez. Además, las

señales mantienen su potencia tras largas distancias. Con las fibras ópticas, los

 

amplificadores sólo se necesitan cada 30kilómetros o más. El tamaño de una fibra

óptica es mucho más pequeño que el de un hilo de cobre que cumpla la misma tarea.

A diferencia de los hilos de cobre, en las fibras ópticas no hay interferenciasprocedentes de otras señales eléctricas.

Otra ventaja de las fibras ópticas es que las materias primas que se emplean para

fabricar el vidrio, son abundantes, al contrario de lo que sucede con el cobre. Con

todas estas ventajas, se está sustituyendo el hilo de cobre por la fibra óptica. Las fibras

se agrupan en cables y se colocan bajo tierra. Toda la red telefónica entre ciudades,

así como los anillos de las mismas, se han tendido con fibra óptica. En Zaragoza, por

ejemplo, está en proyecto la instalación de un anillo periférico con 256 fibras en cadacable, lo que supondrá una longitud de cable de algo más del doble del perí- metro de

la ciudad. Con ello mejorarán notablemente las comunicaciones. La previsión es que

este tipo de instalación llegue hasta las manzanas de casas (agrupaciones de varios

edificios), manteniéndose, de momento, el hilo de cobre desde

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APLICACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA MEDICINA: 

En este campo son evidentes las ventajas que puede aportar el uso de la fibra óptica comoayuda a las técnicas endoscópicas clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemastradicionales por los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios,

rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya estatecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas delcuerpo humano.

Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas opticoelectrónicas cuentan con unextremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, pinzas para toma de muestras,electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación delíquidos, etc. Una fibra se encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra

lleva la imagen a un monitor.Para la obtener las imágenes de la región corporal que se explora, el endoscopio emite unaseñal luminosa que, tras iluminar la zona observada, esta es recogida por el haz de fibrasópticas. La imagen se recoge en la lente que maneja el especialista. No se producendistorsiones de la imagen ya que la alineación de las fibras se mantiene a lo largo del tubo.

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Además, gracias al tubo flexible del endoscopio, y a la maniobrabilidad de 180º que estenos permite, el campo de acción se nos multiplica notablemente.

Los campos generales de empleo en medicina son:

 Diagnóstico: complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas yamplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio esparticularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que noson visibles a través de rayos X.

  Terapéutico: permiten la actuación quirúrgica en vías biliares para eliminarcálculos, extraer cuerpos extraños, etc.

  Postoperatorio: observación directa y prácticamente inmediata a la operación de laszonas afectadas.

Otra interesante aplicación de la fibra en la cirugía es cuando se emplea el láser pararealizar operaciones extremadamente delicadas, donde se exige una precisión exacta de unbisturí-láser, el cual, mediante métodos convencionales es escasamente manejable, por loque se recurre a la tecnología óptica con el fin de transportar el láser sobre el lugar de laoperación, colimando el rayo sobre el punto a operar mediante un sistema de lentes.

Otra importante aplicación de la fibra óptica aparecida hace relativamente poco tiempo sonlas operaciones transatlánticas. Gracias a los inmensos anchos de banda y a la velocidad ala que viaja la información a través de este medio, hoy en día ya es posible que, un cirujanopueda operar a un paciente interactuando en tiempo real mediante altas tecnologías sobreun paciente que se encuentra en otro continente. Esto es un gran avance en la medicina, ya

que en un futuro evitará los costosos traslados que supone a un paciente -y en la mayoría delos casos a sus familiares- el trasladarse a otro continente y la estancia de estos durante larecuperación de dicho paciente

APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA ILUMINACIÓN: 

Es obvio que, ante todo, lo que la fibra óptica transporta es luz. Al margen de lainformación que esta pueda enviar, esta aplicación es bastante importante, ya que, debido asus particulares características nombradas anteriormente, nos permite con suma facilidadiluminar zonas especiales sometidas a toxicidades, riesgos de incendio,... tales comoindustrias petrolíferas, explotaciones mineras, industrias de altos componentes

inflamables,...Otra aplicación en la que la fibra está tomando importancia, es en la señalización en lascarreteras, aumentando considerablemente la visión de estas a los conductores nocturnos.

En cuanto a ocio, y para mayor seguridad en cuanto a la no necesidad de uso de laelectricidad, la fibra a tomado gran relevancia en lo que a iluminaciones de fuentes y

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piscinas se refiere, evitando así el riesgo de electrocutarse como puede suceder en piscinasque son iluminadas mediante sistemas convencionales.

Siguiendo con las aplicaciones de la fibra para iluminación cabe destacar el factible uso quese le da en museos, ya que puede filtrar los componentes ultravioletas de la luz,consiguiendo así evitar el deterioro de las pinturas.

APLICACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA EN SENSORES:

Los sistemas eléctricos convencionales son a menudo inadecuados en entornos de altastensiones y zonas con campos interferentes, locales de industrias con emanaciones, La fibraóptica no nos plantea este problema.

Por otra parte, la aplicación de esfuerzos mecánicos, alteraciones térmicas y camposeléctricos o magnéticos modifica determinadas características de las fibras, como su índicede refracción o su forma, que a su vez provocan cambios en la intensidad de la luz guiada,su fase, plano de polarización o frecuencia. La amplitud de variación de estos agentesexternos es, por tanto, medíble por medio de fibras ópticas y aplicable a los entornoscitados. La información requerida será proporcionada por sensores que incluyen fibras yaprovechan su receptividad a los estímulos mencionados.

Gracias a la exactitud que nos proporciona este medio, los sensores son un punto bastanteimportante en el que se aplica la tecnología de la fibra óptica.

Hay sensores de muchos tipos que incluyen esta tecnología, tales como:

  Sensores acústicos,  Sensores eléctricos y magnéticos  Sensores de rotación,  Sensores de aceleración,  Sensores de presión  Sensores de temperatura.

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Todo esto es continuamente aplicado a instrumentos de la vida cotidiana, tales comohidrófonos, magnetómetros, giroscopios, acelerómetros, y otros dispositivos. Estosdispositivos y exhibe numerosas ventajas, la más importante de las cuales son flexibilidadgeométrica, inmunidad interferencia electromagnética y pulsos electromagnéticos, granancho de banda y una gran sensibilidad , como por ejemplo habilidad para detectar señales

de niveles muy bajos y con pequeños cambios, así como su reducido tamaño.SENSORES DE PRESIÓN:

Aquí, la fibra no actúa como sensor en sí, sino que detecta las variaciones de características

de un sensor mecánico que está bajo el efecto de una presión. El sensor clásico de presiónes aquel en el que la intensidad de la luz sobre la fibra es modulada directamente por ladeformación de un sensor de presión convencional, lo que aleja el peligro de las temidaschispas. Esto permite la aplicación de fibras ópticas a sistemas de seguridad deinstalaciones con riesgos de incendios

Otro tipo de sensores de presión, en el cual, aquí si que ya actúa la fibra como sensor sonlas esterillas de detección. Aquí, una débil presión sobre la esterilla activará la fibra,provocando una señal de alarma, control, parada de máquinas, ... Otras aplicaciones de lasesterillas son las de detectores militares, sensor de contacto de los parachoques,acotamiento de espacios, ...

El hidrófono, en un principio, consistía en transductores que reciben oscilaciones sonorasde un líquido y las transforma en corriente eléctrica mediante sistemas piezoeléctricos,

amplificándolas posteriormente y levándolas a registradores gráficos. Fueron muy usadasen aplicaciones militares, para detectar la proximidad de buques enemigos por el ruido desus hélices. Pero con la aparición del radar dejaron de usarse. Actualmente, ya seconstruyen hidrófonos con fibras. Su funcionamiento se basa en la propiedad que tienen lasfibras de que el camino óptico recorrido varía de acuerdo a las fuerzas externas aplicadas;la fuerza externa, procedente del frente de ondas del medio líquido, produce una presión, y,si la fibra no está sujeta entre sus extremos, producirá un cambio en su curvatura.

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SENSORES DE TEMPERATURA:

Estos sensores están basados en el hecho de que el núcleo y la envoltura de la fibra varíansegún el índice de refracción al cambiar la temperatura del medio en que está envuelta lafibra. Cuando la temperatura aumenta, disminuye la diferencia de índices, con lo que semodifican las condiciones para la reflexión total, y, parte de la luz que antes permanecía en

el núcleo ahora escapa refractada por el revestimiento, dando origen a una disminución dela intensidad lumínica en el extremo de medida de la fibra.

Distancia contra tamaño de objeto (mm) de con lente patrón BFL-30

Distancia contra tamaño de objeto (mm) sin lente

Distancia contra tamaño de objeto (mm)con lente opcional BFL-01

Distancia contra tamaño de objeto (mm)con lente opcional BFL-02

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SENSORES DE CAMPO MAGNÉTICO:

Es sabido que un campo magnético hace variar el plano de polarización de la luz en unángulo proporcional a la intensidad de campo y a la longitud recorrida por el rayo dentro deeste. Si aplicamos a esta propiedad la tecnología óptica, podremos perfectamente medircorrientes en corrientes en sistemas de alta tensión, con tan solo disponer de un sensor

compuesto de unas vueltas de fibra alrededor de los conductores.Existen otras numerosas aplicaciones de la fibra óptica en sensores, y cada día aparecenmás. Estos son algunos ejemplos:

  Perforación de pozos

  Detector de escapes

  Electrónica

 Aparatos de microondas y alta frecuencia

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APLICACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA EN LA INSPECCIÓN DE PIEZAS: 

Una de las fases del control de calidad de los procesos de fabricación de piezas es elanálisis de huecos provocados por burbujas de aire atrapadas en el proceso. Para ello se usaun método similar al empleado en la arqueología. Se usa un endoscopio provisto de un

monocular, objetivo y fuente de alimentación alógena o de cuarzo, pero muchas veces lainspección de estas piezas es imposible, lo cual se solucione con el análisis mediantefibroscopios.

VENTAJAS DE LA FIBRA OPTICA 

Es interesante la pregunta: ¿por qué la fibra óptica ha revolucionado

las telecomunicaciones?. 

Comparado al alambre de metal convencional (alambre de cobre), las fibras ópticas

son: 

- Menos costosa: Es más barato por unidad de longitud que el alambre de cobre,

haciendo que las compañías de telecomunicaciones tengan que invertir menos en el

cableado que si fuesen cables normales, de esta forma también pueden tener

un servicio mas económico para el cliente. 

- Diámetro reducido: Las fibras ópticas se pueden hacer de un diámetro más pequeño que

el alambre de cobre.

- Capacidad de carga más alta: Como las fibras ópticas son más finas que los alambres de

cobre, se puede "meter" un mayor número de fibras en un cable de cierto diámetro que

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alambres de cobre. Esto permite que haya más líneas telefónicas en un mismo cable o que a

una casa llegue un mayor número de canales de televisión que si fuesen cables de cobre.

- Menos degradación de la señal: la pérdida de señal en fibra óptica es significativamente

menor que en el alambre de cobre.

- Señales de luz: A diferencia de señales eléctricas en los alambres de cobre, las señales luz

en un fibra óptica no interfieren con las de otras fibras en el mismo cable, pues no

existe inducción magnética. Esto significa que las conversaciones de teléfono no tendrán

interferencia entre sí o los canales de televisión.

- Menor gasto de energía: Como las señales de luz en las fibras ópticas se degradan menos

que las señales eléctricas en los cables de metal, los transmisores no necesitan ser

transmisores de alto voltaje sino transmisores de luz de poca potencia, lo cual da el mismoresultado o mejor y es más económico.

- Señales digitales: Las fibras ópticas son ideales para transmitir información digital, ya

que dependen solamente de que haya luz o no la haya, por eso son muy utilizadas en las

redes de computadoras. 

- No Inflamable: Al no pasar electricidad a través de fibras ópticas, no hay riesgo de

incendios.

- Ligero: Un cable óptico pesa menos que un cable de alambre de cobre de la misma

longitud.

- Flexible: Por ser flexible y poder transmitir y recibir luz, se utilizan en muchas cámaras

fotográ- ficas digitales flexibles para varios propósitos:

- Medicina: En los endoscopios y laparoscopios

- Mecánica: En la inspección de tuberías y motores (en aviones, cohetes, carros, etc.)

Por todas estas ventajas, la fibra óptica se ha popularizado en muchas industrias, pero sobre

todo en las telecomunicaciones y redes de computadoras. Por ejemplo, en las llamadas por

teléfono internacionales que se realizan a través de satélites se oye a menudo un eco en la

línea mientras que con los cables de fibra óptica transatlánticos, se tiene una conexión

directa sin ecos.