LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA

EL3003 – LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Profesor: Nelson Morales

Integrantes: Emilio Moreno

Tomás Lavados

Felipe Gana

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MOTIVACIÓN

"En los 30 años desde que nuestro descubrimiento de la fibra con baja-pérdida, más de 300 millones de km de fibra óptica se ha desplegado anivel mundial. Estas fibras solas pueden manejar más información quetodo los miles de millones de kilómetros de cables de cobre instaladosdurante el último siglo. Sería necesario 2 toneladas de alambre de cobrepara transmitir la información que se puede con un poco más de 1 librade fibra. En laboratorio hoy, una sola fibra puede transmitir elequivalente de 60 millones de llamadas telefónicas simultáneas...”

Dr Donald Keck, investigador que desarrolla en 1970 la fibra óptica de bajas pérdidas junto con Robert Maurier en los Laboratorios Corning. (1999)

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LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA

• INTRODUCCIÓN

• HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

• CARACTERÍSTICAS

• COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA

• APLICACIONES PRINCIPALES

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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¿QUÉ ES LA FIBRA ÓPTICA?

• Medio de Transmisión de Información

• Material muy fino: Vidrio o Plástico.

• Cilindro de Dióxido de Silicio (Cuarzo)

• Usa Pulsos de Luz para representar Datos

• Se basa en el Principio de Reflexión Total

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LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA

• INTRODUCCIÓN

• HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

• CARACTERÍSTICAS

• COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA

• APLICACIONES PRINCIPALES

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• 1790: Claude Chappe idea el telégrafo óptico

• 1880: Graham Bell crea un sistema de teléfonoóptico (Photophone) pero no es producido.

• 1900: Se crean los iluminadores dentales através de varillas de cuarzo dobladas.

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HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• 1961: Elias Snitzer realiza un estudio en el cualdemuestra su similitud de la Fibra Óptica con laGuía de Onda Dieléctrica.

• 1966: Charles Kao, publica avances notables queha logrado con el Cable de Fibra Óptica: Granancho de Banda pero muchas pérdidas (2000dB/Km).

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• 1970: Robert Maurer y Donald Keck, lograalcanzar la meta propuesta inicialmente por Kaode 20 dB/Km para un cable de Fibra óptica.

• 1977: Los cables de fibra óptica alcanzan unnivel de pérdidas menores a los 2 dB/Km.

• 1983: Se construye la primera red nacional deFibra óptica en Estados Unidos

HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

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• INTRODUCCIÓN

• HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

• CARACTERÍSTICAS

• COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA

• APLICACIONES PRINCIPALES

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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Se realiza en tres etapas:

• Fabricación de la Preforma

• Estirado de la Preforma

• Pruebas y Mediciones

Para la Fabricación de la Preforma existen diversos métodos tales como: MCVD, VAD, OVD y PCVD

ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

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FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: MCVD

MCVD: Modified Chemical Vapor Deposition

• Un tubo de cuarzo se deposita en un torno giratorio que se calienta a través de un quemador. (1600 °C)

• Este quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Se agregan aditivos.

• Resultado: Cilindro de Dióxido de Silicio Macizo

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FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: MCVD

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FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: VAD

VAD: Vapor Axial Deposition

• A diferencia del MCVD, no solamente deposita el núcleo sino que también se deposita el revestimiento del cable, lo que hace necesario un cilindro auxiliar de vidrio.

• Resultado: Se obtiene cable de interior hueco con bordes macizos y transparentes. Más eficiente energéticamente y cable más largo.

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FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: OVD

OVD: Outside Vapor Deposition

• En la llama del quemador son introducidos cloruros vaporosos que permiten secar la preforma.

• Resultado: Más homogeneidad para el cable, lo que permite reducir las pérdidas y conseguir una fibra de muy bajas atenuaciones.

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FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: PCVD

PCVD: Plasma Chemical Vapor Deposition

• Se basa en el principio de oxidación del cloruro de silicio y germanio, que permiten crear un plasma a través del cual se puede elaborar la preforma.

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ESTIRADO DE LA PREFORMA

Se utiliza un horno tubular abierto, a una temperatura cercana a los 2000 °C, que permite reblandecer el cuarzo y forzando que el diámetro de la fibra óptica se mantenga constante mediante una tensión sobre la preforma, se puede estirar el cable.

Requiere de delicadeza para no causar contaminación con materiales o fisuras en el cable.

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• INTRODUCCIÓN

• HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA

• MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

• CARACTERÍSTICAS

• COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA

• APLICACIONES PRINCIPALES

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA ÓPTICA

Principio de Transmisión: Reflexión Total Interna

VENTAJAS DE SU USO

• Medio de transmisión confiable y de mayor vida útil

• Mayor protección contra humedad que otros cables

• Es más fácil de Instalar, debido a su ductilidad y flexibilidad

• Ancho de Banda mucho mayor: multiplexación por división de frecuencias

• Inmunidad a Interferencias Electromagnéticas

• Seguro: No se puede acceder a los datos sin tener que destruir la fibra óptica

• No transmite electricidad, aplicación en sustancias altamente conductoras

• Materiales para Construcción de F.O. son abundantes en la Naturaleza

• Baja atenuación

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DESVENTAJAS DE SU USO

• Las fibras son frágiles

• Se requiere transmisores y receptores mucho más caros

• Muy difícil reparación ante una ruptura.

• No se puede transmitir electricidad

• No permite alimentar a los repetidores con el mismo cable.

• Necesidad de efectuar conversión electro-óptica

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COMPARACIÓN CON CABLE COAXIAL

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COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA

Emisor de Luz Conector LT de Fibra Óptica Conector

Receptor: Conversión

Opto-Eléctrica

CONECTORES

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Nombre Uso

FC (Fiber Conector) Telecomunicaciones y transferencia de datos

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Redes de fibra óptica

LC – MT Array Transmisión de alta densidad de datos

SC Transmisión de datos

ST Redes para edificios y sistemas de seguridad

EMISORES DE LUZ

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Diodo LED

Eficiencia EnergéticaMulti-Modo

Diodo Laser

Menor Vida ÚtilMono-Modo

CONVERSIÓN ELECTRO-ÓPTICA

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• Transforman las señales ópticas de la fibra a señales eléctricas. La corriente se obtiene a partir de la luz, y es proporcional a la potencia recibida.

• Generalmente se utilizan circuitos Foto-detectores que utilizan uniones semiconductoras PN, que en general están conformados por silicio o germanio.

• Detectores APD y PIN

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• CONCLUSIONES

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APLICACIONES: COMUNICACIONES

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• Transmisión de Internet : Mayor ancho de banda permite mayores velocidades

• Redes de Área Local (LAN)

• Telefonía de Banda Ancha, que incluso permiten Video-Conferencia y Video-Telefonía.

APLICACIONES: SENSORES

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• Hidrófonos: Transductores de Sonido a Electricidad que se usan en agua.

• Sonares: Recepción y Generación de Sonido a través del agua

• Sensores de Temperatura y Presión

• Giroscopios Ópticos para Aviones

MÁS APLICACIONES

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• Endoscopios: Guían un haz de luz a través de zonas que no tienen líneas de visión. Se utilizan tanto en medicina, como en industria (permiten inspección de turbinas)

• Iluminación

• Hormigón translucido

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• APLICACIONES PRINCIPALES

• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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EXPERIENCIA EN LABORATORIO

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MODULACIÓN EN LÍNEAS DE FIBRA ÓPTICA

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Modulación de Pulso con Corriente de Polarización

Modulación de Intensidad Directa

Señal que se modula

directamente en proporción a la

potencia o intensidad óptica

entregada por la fuente.

Alimentar al Diodo Laser o LED

con una corriente que represente

un estado ON y un estado OFF.

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• EXPERIENCIA DE LABORATORIO

• CONCLUSIONES

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RESUMEN Y CONCLUSIONES

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• Conceptos Clave Fibra Óptica – Características: Pocas Pérdidas, Ancho de Banda.

– Modo de Transmisión: Reflexión Total Interna

– Construcción: Formación de la Preforma y Estiramiento

• Aplicaciones Fibra Óptica– Comunicaciones

– Sensores

– Endoscopios: Guía de Onda

– Hormigón Traslucido