TP Fibra Óptica
TP
Fibra Óptica
Integrantes: Lucas Romero, Bruno Quiroz, Alex Medina
Asignatura: Redes
Profesor: Javier Kairuz
Curso: 5CP2
Grupo 3
Asignatura: Redes
Profesor: Javier Kairuz
Curso: 5CP2
Grupo 3
Consignas
-Tipos de Fabricación y Materiales Empleados
-Ventajas y Desventajas (10 de c/u)
-
-Tipos De Conectores/Pulido de Terminales
-Tipos y Técnicas de Empalme (Costos de Empalmadoras y sus
diferencias)
-Conversores de Señal
-Velocidades De Transmisión
-Monomodo y Multimodo
1.Tipos de fabricación y materiales empleados
En primer lugar se usan unos grandes tubos de
vidrio que reproducen a escala macroscópica la estructura de la fibra, llamados
preformas. Posteriormente, la preforma se va fundiendo y estirando hasta
obtener un filamento alargado cuyo fino diámetro reproduce a escala microscópica
la preforma original.
Creación de la preforma
Para la generación de la preforma se utilizan
distintos métodos que los podemos englobar en los grupos siguientes:
·
Métodos en fase líquida: sólo
permiten la fabricación de fibras de salto de índice.
o
Método de la varilla en tubo (rod
in tube).
·
Técnicas de deposición de vapor:
son los más empleados en la actualidad y los que permiten una mayor
versatilidad de fabricación, ya que con ellos pueden obtenerse fibras de salto
de índice y de índice gradual.
o
Deposición química modificada en
fase de vapor (MCVD).
o
Deposición química en fase de
vapor activada por plasma (PCVD).
o
Deposición externa en fase de
vapor (OVCD).
o
Deposición axial en fase de vapor
(VAD).
Procedimiento de estirado
Una vez que se dispone de la preforma, entra a
otra fase donde los materiales primos son fabricados por medio de cualquiera de
los métodos reseñados anteriormente se puede proceder al segundo paso, que
consiste en la obtención de la fibra óptica propiamente dicha mediante un
procedimiento de estirado de la preforma y posterior aplicación de un
revestimiento primario.
Pruebas y mediciones
Después del estirado la fibra pasa a la etapa
de prueba y medidas en la cual se verifican todos los parámetros ópticos y
geométricos. Existen tres tipos de pruebas: mecánico, óptico, y geométrico.
Materiales usados para fabricación de Fibra Óptica
Existen varios materiales que pueden ser
utilizados en la fabricación de la fibra, pero solo algunos de ellos tienen las
características especiales requeridas por la fibra.
1) El material debe permitirnos fabricar
fibras, delgadas, flexibles y largas.
2) El material debe ser transparente a una longitud de onda particular para poder guiar la luz de manera eficiente.
3) Compatibilidad física de los materiales que tengan pequeñas diferencias de índice refractivo para el núcleo y el cladding.
4) Finalmente, debe de ser un material que sea abundante y barato
2) El material debe ser transparente a una longitud de onda particular para poder guiar la luz de manera eficiente.
3) Compatibilidad física de los materiales que tengan pequeñas diferencias de índice refractivo para el núcleo y el cladding.
4) Finalmente, debe de ser un material que sea abundante y barato
Los más comunes son:
· - Fibra de vidrio
· - Fibra de vidrio Halide
· -Fibra de vidrio Chalcogenide
· - Active Glass Fiber
· -F. Óptica de plástico
2.Ventajas
y Desventajas (10 de c/u)
Ventajas
·
Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del
orden del GHz).
·
Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio.
·
Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm,
lo que facilita la instalación enormemente.
·
Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo
que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
·
Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que
implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las
tormentas, chisporroteo...
·
Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente
detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además,
no irradia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que
requieren alto nivel de confidencialidad.
·
No produce interferencias.
·
Insensibilidad a las señales parásitas, lo que es una propiedad
principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados
(por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la
coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los
cables de energía eléctrica.
·
Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite
salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede
proporcionar comunicaciones hasta los 70 km antes de que sea necesario
regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km utilizando
amplificadores láser.
·
Gran resistencia mecánica, lo que facilita la instalación.
·
Resistencia al calor, frío y corrosión.
·
Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la
reflectometria, lo que permite detectar rápidamente el lugar donde se hará la
reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.
·
Factores ambientales.
Desventajas
· La alta fragilidad de las fibras.
· Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos.
· Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
· No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
· La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.
· La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.5
· No existen memorias ópticas.
· La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su
aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.
· Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.
· Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a
los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.
Estructura ajustada
Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.
Estructura holgada
6.Conversores de señal
Un conversor o convertidor de señal analógica a digital (Conversor Analógico Digital, CAD; Analog-to-Digital Converter, ADC) es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular. Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente.
Conversor de rampa
3.Estructura Holgada/Ajustada
Estructura ajustada
Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.
Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.
Estructura holgada
Es un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.
Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.
El pulido de la férula determina la pérdida de retorno de un cable de fibra óptica.
La pérdida de retorno es la cantidad de energía pérdida que ocurre cuando la luz se devuelve de la fibra a la fuente de luz debido a la discontinuidad o espacio entre una férula y la otra. Es medida en decibeles.
Según el Pulido de la Férula los conectores se pueden clasificar en:
4.Tipos De Conectores/Pulido de Terminales
Hay diferentes tipos de conectores, pero todos
están integrados por estos tres mecanismos:
Férula: Es el
componente más importante, se encarga de sujetar, proteger y alinear la fibra
de vidrio. Las férulas usualmente son hechas con cerámica y plástico o metal de
alta calidad.
Mecanismo de acoplamiento: Mantiene el conector en su lugar cuando está conectado a otro
dispositivo.
Cuerpo: Es la
estructura que sostiene la férula, el mecanismo de acoplamiento y la bota. Está
hecho de plástico o metal.
Tipos
de conectores:
·
SC (Standard Connector): Tienen
una pérdida de inserción promedio de 0.25dB y están calificados para soportar
1000 ciclos de conexión y desconexión. Tienen férulas de cerámica, que
funcionan con un sistema push y pull.
·
LC (Little Connector): Los
conectores LC tienen férulas de 1.25mm que utilizan un mecanismo de push y
pull. Tienen una pérdida de inserción típica de 0.10dB.
·
ST (Straight Tip): Tiene una
pérdida por inserción de 0.25dB y sostienen la fibra con una férula de 2.5mm
que se mantiene con un sistema de anclaje por bayoneta.
·
FC (Ferrule Connector): Tiene
férula de cerámica de 2.5mm con un sistema de rosca. Tiene una pérdida por
inserción de 0.3dB.
·
MTRJ (Mechanical
Transfer-Registered Jack): Es un conector dúplex, sostiene dos fibras al mismo tiempo. Su
cuerpo y férulas están hechos de polímero y tiene versiones hembra y macho. Son
mayormente utilizados con fibra multimodo.
·
MPO (Multi-fiber Push-on): Es un conector
multi-fibra que puede sostener desde 12 hasta 24 fibras en una sola férula
rectangular. La pérdida por inserción es de 0.25dB.
El pulido de la férula determina la pérdida de retorno de un cable de fibra óptica.
La pérdida de retorno es la cantidad de energía pérdida que ocurre cuando la luz se devuelve de la fibra a la fuente de luz debido a la discontinuidad o espacio entre una férula y la otra. Es medida en decibeles.
Según el Pulido de la Férula los conectores se pueden clasificar en:
·
PC (Physical Contact): Son pulidos
con una ligera curvatura, lo que elimina el espacio de aire entre las férulas.
La pérdida de retorno de estos conectores está entre -30 dB y -40 dB.
·
UPC (Ultra Physical Contact): Los
conectores UPC también tienen una curvatura, pero esta es mucho más
pronunciada. Son ideales para transmitir señales de TV y data. Su pérdida de
retorno va desde -40 dB to -55 dB.
·
APC (Angled Physical Contact): Las
férulas de los conectores APC tienen un ángulo de 8°, que hace que las
conexiones sean mucho más unidas. Tienen una pérdida de retorno de -60dB.
Tambien se pueden clasificar según terminaciones de la fibra:
·
Conectores de epoxy: Puede ser
difícil de instalar pero tienen poca pérdida de inserción y son más económicos.
La pérdida de inserción promedio de un conector de fibra óptica esta entre
0.1dB y 0.3dB.
·
Conectores pre-pulidos: No es
necesario utilizar adhesivo. Tienen un empalme de fibra pequeño pegado en su
interior y ya vienen pulidos de fábrica. Se unen a la fibra con un empalme
mecánico cubierto con un gel que tiene un índice de refracción parecido al de
la fibra de vidrio encargado de reducir la pérdida. Son fáciles de instalar y
su pérdida de inserción típica está entre 0.5dB y 0.7dB.
5.Tipos y Técnicas de Empalme (Costos de Empalmadoras y sus
diferencias)
Empalmes
Los empalmes crean una unión permanente entre dos fibras, por lo que su uso
está limitado a aquellos lugares donde no se espera que los cables estén
disponibles para realizar mantenimientos en el futuro. Hay dos tipos de
empalmes: por fusión y mecánicos.
Empalmes por fusión
Son los más utilizados ya que es el que brinda las pérdidas más bajas y la
menor reflectancia, y una unión más fuerte
Los empalmes por fusión se hacen “soldando” dos fibras utilizando un arco
eléctrico. Por cuestiones de seguridad,
los empalmes por fusión no deben realizarse en espacios cerrados como
alcantarillas o cualquier atmósfera que pueda ser explosiva. El equipo para
realizar el empalme por fusión en general es muy voluminoso para los tendidos
aéreos, por lo que los empalmes por fusión en general se realizan en un camión
o tráiler equipado especialmente para ello.
Solamente la fusionadora cuesta alrededor de 65.000 pesos.
Solamente la fusionadora cuesta alrededor de 65.000 pesos.
Empalmes mecánicos
El empalme mecánico se utiliza para restauraciones
temporarias y empalmes de fibras multimodo. Los empalmes
mecánicos se realizan con un dispositivo que alinea los extremos de las dos
fibras y los mantiene unidos con un gel igualador de índice o pegamento. Hay varios tipos de empalmes mecánicos, como
las pequeñas varillas de cristal o las abrazaderas de metal en forma de “v”.
Las herramientas necesarias para realizar los empalmes mecánicos no son muy
costosas, pero los empalmes en sí pueden ser más costosos.
Para tener una idea, un kit de 6 empalmes cuesta 500 pesos, mientras que el Kit esta a 37.500 pesos.
Para tener una idea, un kit de 6 empalmes cuesta 500 pesos, mientras que el Kit esta a 37.500 pesos.
6.Conversores de señal
Un conversor o convertidor de señal analógica a digital (Conversor Analógico Digital, CAD; Analog-to-Digital Converter, ADC) es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular. Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente.
En la cuantificación de la señal se produce pérdida de la información que no puede ser recuperada en el proceso inverso, es decir, en la conversión de señal digital a analógica y esto es debido a que se truncan los valores entre 2 niveles de cuantificación, mientras mayor cantidad de bits mayor resolución y por lo tanto menor información pérdida.
Se utiliza en equipos electrónicos como computadoras, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones
Tipo de conversor
Conversor de aproximaciones sucesivas
Es el empleado más comúnmente cuando se requieren velocidades de conversión entre medias y altas del orden de algunos microsegundos a décimas de microsegundos. Usa un comparador para estrechar sucesivamente un rango que contenga el voltaje de entrada. En cada paso sucesivo, el conversor compara el voltaje de entrada con la salida de un conversor de digital a analógico interno, que puede representar el punto medio del rango de voltaje seleccionado.
Se emplea en aquellos casos en los que no se requiere una gran velocidad, pero en los que es importante conseguir una buena linealidad.2 Este conversor produce una onda de sierra que sube o baja y regresa rápidamente a cero. Cuando comienza la subida o la bajada (con la "rampa"), un temporizador empieza a contar. Cuando el voltaje de la rampa alcanza el voltaje de entrada, se dispara un comparador, y se graba el valor del temporizador. Este tipo de convertidores necesitan el menor número de transistores.
7.Velocidad de Transmisión
8.Monomodo y Multimodo
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 (10 Gbit/s).
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 2 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.
Fuentes
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