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1 AMPLIACIÓN DE PRÁCTICAS DE OPTOELECTRÓNICA GUIONES DE PRÁCTICAS

2 ÍNDICE ÍNDICE 2 ÍNDICE DE FIGURAS 5 ÍNDICE DE TABLAS 10 PRÁCTICA 1: INTRODUCCIÓN E INVENTARIO 11 OBJETIVOS: 11 EXPERIMENTO A: INVENTARIO 11 PROCEDIMIENTO: 11 EXPERIMENTO B: MONTAJE DEL CUCHILLO CALIENTE 16 PROCEDIMIENTO: 16 EXPERIMENTO C: INSPECCIÓN DE UNA FIBRA ÓPTICA AL MICROSCOPIO 18 PROCEDIMIENTO: 19 EXPERIMENTO D: LIMPIEZA DE LAS TERMINACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA: 21 PROCEDIMIENTO: 21 EXPERIMENTO E: TRANSMISIÓN DE LA LUZ A TRAVÉS DE UNA FIBRA ÓPTICA 23 PROCEDIMIENTO: 23 EXPERIMENTO F: CONECTORES ST EN LAS FIBRAS ÓPTICAS 25 PROCEDIMIENTO: 26 EXPERIMENTO G: CALIBRADO DE CERO DEL MEDIDOR DE POTENCIA DE UNA FIBRA ÓPTICA 28 PROCEDIMIENTO: 28 PRÁCTICA 2: CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRAS ÓPTICAS 30 OBJETIVOS: 30 MATERIAL: 30 EXPERIMENTO A: TRANSMISIÓN DE VOZ 32 PROCEDIMIENTO: 32 EXPERIMENTO B: TRANSMISIÓN DE DATOS CON LUZ VERDE 37 PROCEDIMIENTO 37 EXPERIMENTO C: DETECCIÓN DE LUZ INFRARROJA 40 PROCEDIMIENTO: 40 EXPERIEMENTO D: MANEJO DEL VIDEOTRANSMISOR 43 PROCEDIMIENTO: 43 PRÁCTICA 3: VENTAJAS DEL CABLEADO DE LAS FIBRAS ÓPTICAS 45 OBJETIVOS: 45 MATERIALES: 45 EXPERIMENTO A: INFLUENCIA DE LOS CAMPOS ELECTTROMAGNÉTICOS 46 PROCEDIMIENTO: 46 EXPERIMENTO B: INMUNIDAD A LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS DE LA FIBRA ÓPTICA. 49 PROCEDIMIENTO 49 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 2

3 EXPERIMENTO C: VENTAJAS DEL PESO DE LOS CABLES DE FIBRA ÓPTICA 52 PROCEDIMIENTO: 52 PRÁCTICA 4: RENDIMIENTOS Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS 54 OBJETIVOS: 54 MATERIAL: 54 EXPERIMENTO A: AJUSTE INICIAL DE LA TELEVISIÓN Y EL VIDEO 55 PROCEDIMIENTO: 55 EXPERIMENTO B: VIDEO A TRAVÉS DE FIBRA ÓPTICA 56 PROCEDIMIENTO 57 EXPERIMENTO C: MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA. 59 PROCEDIMIENTO: 61 PRÁCTICA 5: APARATOS DE INTERCONEXIÓN DE FIBRAS ÓPTICAS 65 OBJETIVOS: 65 MATERIALES: 65 EXPERIMENTO A: INSTALAR LOS CONECTORES ST EN FIBRAS ÓPTICAS CON NÚCLEOS DE PLÁSTICOS 67 PROCEDIMIENTO: 67 EXPERIMENTO B: PULIDO DE LA FIBRA ÓPTICA 79 PROCEDIMIENTO: 79 EXPERIMENTO C: MEDIDAS DE LAS PÉRDIDAS EN LA INSERCCIÓN DE CONECTORES. 83 PROCEDIMIENTO 84 EXPERIMENTO D: EFECTOS DEL GEL IGUALADOR DE ÍNDICE 86 PROCEDIMIENTO: 86 PRÁCTICA 6: INSTRUMENTOS PASIVOS EN TECNOLOGÍAS CON FIBRAS ÓPTICAS 88 OBJETIVOS: 88 MATERIAL: 88 EXPERIMENTO A: MEDIDA Y CARACTERIZACIÓN DE UN DIVISOR DE FIBRA ÓPTICA 1 X 2 90 PROCEDIMIENTO: 90 EXPERIMENTO B: FUNCIONAMIENTO DE UN ACOPLADOR DE FIBRAS 94 PROCEDIMIENTO: 94 PRÁCTICA 7: COMUNICACIÓN E INTERRUPTORES 98 OBJETIVOS: 98 MATERIALES: 99 EXPERIMENTO A: TRANSMISIÓN DE UNA SEÑAL AM 100 PROCEDIMIENTO: 100 EXPERIMENTO B: DEPENDENCIA CON LA DISTANCIA 103 PROCEDIMIENTO: 103 EXPERIMENTO C: TRANSMISIÓN DE UNA SEÑAL FM 105 PROCEDIMIENTO: 105 PRÁCTICA 8: EXTENSIÓN Y RED 108 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 3

4 OBJETIVOS: 108 MATERIALES: 108 EXPERIMENTO A: MEDIDA DE LA LÍNEA BASE 110 PROCEDIMIENTO: 110 EXPERIMENTO B: EMPALMANDO UNA FIBRA ÓPTICA 112 PROCEDIMIENTO: 112 EXPERIMENTO C: MEDIDAS DE LAS PÉRDIDAS EN EL EMPALME 118 PROCEDIMIENTO: 118 PRÁCTICA 9: IMPLEMENTACIÓN 120 OBJETIVOS: 120 MATERIALES: 121 EXPERIMENTO A: TRANSMISIÓN DE DOS SEÑALES 122 PROCEDIMIENTO: 122 EXPERIMENTO B: CRUCE DE DATOS Y DE SEÑALES ÓPTICAS 126 PROCEDIMIENTO: 126 EXPERIMENTO C: DESMULTIPLEXAR SEÑALES ÓPTICAS 129 PROCEDIMIENTO: 129 EXPERIMENTO D: MEDIDA DE CRUCES DE SEÑALES ÓPTICAS 132 PROCEDIMIENTO: 132 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 4

5 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Práctica 1-Experimento A Figura 2: Materiales disponibles Figura 3: Práctica 1- Experimento B Figura 4: Elementos necesarios para el montaje del cuchillo caliente Figura 5: Collar estriado, portacuchillas y cuchilla Figura 6: Ensamblaje de la cuchilla Figura 7: Cuerpo del soldador Figura 8 : Unión de la cuchilla al soldador y soporte para evitar quemaduras Figura 9 : Corte a una fibra óptica con el cuchillo caliente Figura 10: Práctica 1- Experimento C Figura 11 : Microscopio para inspeccionar fibras ópticas Figura 12: Objetivo Figura 13 : Acoplador para conectores ST del microscopio Figura 14: Vista frontal del microscopio Figura 15: Fibra óptica acoplada al microscopio para su inspección Figura 16 : Vista de una fibra óptica desde el objetivo del microscopio Figura 17: Práctica 1- Experimento D Figura 18: Limpieza de la fibra óptica Figura 19: Identificación del protector de plástico y de la férrula en un conector ST Figura 20: Conectores ST en los extremos de la Fibra óptica Figura 21: Protectores de plástico para conectores ST Figura 22: Práctica 1-Experimento E Figura 23: Disco de Newton, puntero láser y fibra óptica Figura 24: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 25: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 26: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 27: Extremo de la fibra óptica Figura 28: Práctica 1-Experimento F Figura 29: Conector ST en el extremo de una fibra óptica Figura 30: Funda naranja del conector ST Figura 31: Protector de polvo del ST Figura 32: Protector de presión del conector ST Figura 33: Cuerpo del conector ST Figura 34: Conector ST en el extremo de una fibra óptica Figura 35: Limpieza de la fibra óptica Figura 36: Colocación del conector ST en el receptáculo del módulo transmisor Figura 37 : Colocación de los protectores de plástico en la fibra Figura 38: Colocación de los protectores de plástico en el módulo: Figura 39: Práctica 1-Experimento G Figura 40: Calibrado del medidor de potencia óptica Figura 41: Medidor de potencia óptica calibrado Figura 42: Medidor de potencia óptica Figura 43: Fibra óptica conectada al medidor de potencia Figura 44: Carta de referencia espectral fotónica Figura 45: Reverso de la tarjeta de detección de infrarrojos Figura 46: Anverso de la tarjeta de detección de infrarrojos Figura 47: Módulo Video transmisor para sistemas con fibra ópticas Figura 48: Práctica 2-ExperimentoA Figura 49: Montaje en la localización Figura 50: Montaje para la localización 1 en el experimento de transmisión de voz Figura 51: Montaje en la localización Figura 52: Montaje para la localización 2 en el experimento de transmisión de voz Figura 53: Extendiendo la fibra hacia otra localización Figura 54: Transmitiendo hacia la localización Figura 55: Transmitiendo hasta la localización Grupo Orión. Universidad de Extremadura 5

6 Figura 56: Práctica 2-ExperimentoB Figura 57: Fibra óptica conectada al emisor verde del módulo Figura 58: Localización del pulsador que controla la entrada de señal en el LED verde Figura 59: Protector de polvo para las conexiones en el módulo transmisor Figura 60: Activando el Led D11 que controla al emisor verde Figura 61 : Activando el Led D19 que controla el altavoz Figura 62: Transmisión con luz verde Figura 63: Comparación de transmisión con diferente emisor Figura 64: Práctica 2 -Experimento C Figura 65: Longitud de onda del IR Figura 66: Colocación de la tarjeta de detección de IR Figura 67: Colocación de la tarjeta de detección de IR Figura 68: Observación del brillo de la parte sensible de la tarjeta detectora de IR Figura 69: Colocación del reverso de la tarjeta Figura 70: Gráfica normalizada de la sensibilidad del Figura 71: Práctica 2- Experimento D Figura 72: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Figura 73: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Figura 74: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Figura 75: Localización de los pulsadores Figura 76: Práctica 3-Experimento A Figura 77: Pulsador D Figura 78: Pulsador D Figura 79: Montaje experimental para demostrar los efectos de los EMI en sistemas de comunicación Figura 80: Transmisión de sonidos con estática Figura 81: Práctica 3-Experimento B Figura 82: Montaje experimental Figura 83: Montaje experimental Figura 84: Activación del pulsador D10 en el módulo Figura 85: Activación del pulsador D19 en el módulo Figura 86: Activación del pulsador D19 en el módulo Figura 87: Transmisión de sonido de modo "limpio" Fibra óptica Inmune a los EMI Figura 88: Práctica 3- Experimento C Figura 89: Peso de una fibra óptica de 10 metros Figura 90: Peso de un cable coaxial de 10 metros Figura 91: Reducción de peso de la fibra Figura 92: Práctica 4 - Experimento A Figura 93: Localización de la salida RF en el vídeo Figura 94: Práctica 4 - Experimento B Figura 95: Posición inicial del equipo para la transmisión de video por fibra óptica Figura 96: Conexiones a realizar en los módulos Figura 97: Conexión entre el módulo y el video Figura 98: Conexión entre el módulo y la TV Figura 99: Activación del LED D Figura 100: Práctica 4 - Experimento C Figura 101: Fibra óptica de 1 m Figura 102: Fibra óptica de 3 metros Figura 103: Fibra óptica de 10metros Figura 104: Calibrado del medidor de potencia óptica Figura 105: Utiliación de la fuente de luz IR y fibra óptica de 1 m Figura 106: Potencia para la Fibra de 1 m a 850 nm Figura 107: Potencia para la fibra de 1 m a 660 nm Figura 108: Potencia para la fibra de 1 metro a 530 nm Figura 109: Selección de la fuente de luz roja Figura 110: Selección de la fuente de luz verde Figura 111: Cuadrícula para la representación gráfica de las pérdidas Figura 112: Potencia medida para la fibra óptica de 3 metros Grupo Orión. Universidad de Extremadura 6

7 Figura 113: Potencia medida para la fibra óptica de 10 metros Figura 114: Tabla de resultados Figura 115: Práctica 5 - Experimento A Figura 116: Elementos del conector ST Figura 117: Cuclillo caliente montado Figura 118: Funda naranja del conector ST Figura 119: Protector de polvo del ST Figura 120: Protector de presión del conector ST Figura 121: Cuerpo del conector ST Figura 122: Vista frontal del pela-fibras Figura 123: Pela-fibras. Paso Figura 124: Pela-fibras. Paso Figura 125: Pela-fibras. Paso Figura 126: Accesorios para la limpieza y cambio de cuchilla del pela-fibras Figura 127: Colocación del protector de presión Figura 128: Colocación de la funda naranja Figura 129: Colocación del cuerpo conector Figura 130: Vista de pájaro de la mordaza compresora cerrada Figura 131: Vista de pájaro de la mordaza compresora abierta Figura 132: Vista de los diferentes agujeros hexagonales en la mordaza Figura 133: Mordaza compresora. Paso Figura 134: Colocación correcta para del conector ST en la mordaza Figura 135: Conector ST tras el uso de la mordaza Figura 136: Conector ST tras el uso de la mordaza Figura 137: Deslizado del protector de presión sobre la férrula Figura 138:Fibra óptica sin funda sobresaliendo tras el conector ST Figura 139: Corte del extremo de la fibra óptica Figura 140: Fibra conectada al microscopio para ser inspeccionada Figura 141: Vista del extremo de la fibra desde el objetivo del microscopio Figura 142: Práctica 5 - Experimento B Figura 143: Materiales necesarios para el pulido de la fibra óptica Figura 144: Colocación de la fibra óptica en el disco de pulido Figura 145: Posición correcta para el manejo del disco pulidor Figura 146: Limpieza del extremo de la fibra tras el pulido Figura 147: Inspección de la fibra al microscopio tras el pulido Figura 148: Vista del extremo de la fibra desde el objetivo del microscopio Figura 149: Pulido de la fibra con la hoja de pulido rosa Figura 150: Limpieza del extremo de la fibra tras el pulido Figura 151: Fibra óptica conectada al microscopio para su inspección Figura 152: Estado del extremo de la fibra visto desde el microscopio Figura 153: Práctica 5 Experimento C Figura 154: Material necesario para esta experiencia Figura 155: Fibra óptica de 3 metros instalada en el medidor de potencia óptica Figura 156: Potencia óptica medida Figura 157: Uso del conector cilíndrico para unir las fibras de 3 y 2 metros Figura 158: Medida de la potencia óptica Figura 159: Medida de la potencia óptica Figura 160: Práctica 5 Experimento D Figura 161: Vial de gel igualador de índice Figura 162: Extremos de la fibra óptica humedecidos con el gel igualador de índice Figura 163: Conexión de los extremos de la fibra impregnados en gel en el empalme cilíndrico Figura 164: Medida de la potencia óptica Figura 165: Cálculo de la pérdida en el conector cilíndrico con gel igualador de índices Figura 166: Práctica Figura 167: Materiales necesarios para la práctica Figura 168: Práctica 6 Experimento A Figura 169: Fibra óptica de 1 metro conectada al medidor de potencia Grupo Orión. Universidad de Extremadura 7

8 Figura 170: Potencia óptica para la fibra de 1 metro Figura 171: Conector cilíndrico para empalmar fibras ópticas con conectores ST Figura 172: Divisor del haz de fibra óptica de 1 entrada y 2 salidas con conectores ST en sus extremos Figura 173: Conexión de la fibra de 1 m en un extremo del conector barril Figura 174: Acoplador de fibras 1 x 2 conectado a la fibra óptica de 1 metro para su caracterización Figura 175: Extremos del divisor del haz de fibras ópticas transmitiendo luz Figura 176: Medidas de la potencia óptica para cada salida del divisor Figura 177:Cálculos de la pérdida en cada salida del divisor Figura 178: Práctica 6 Experimento B Figura 179: Materiales necesarios en la localización Figura 180: Montaje en la localización Figura 181: Activación del LED D6 en el módulo Figura 182: Trasmisión del sonido al altavoz del módulo Figura 183: Conexión de la fibra de 3 metros a un lado del conector para extenderla a otra localización Figura 184: Montaje experimental para el desarrollo de la práctica Figura 185: Ubicación del módulo 3 en una segunda localización Figura 186: Transmisión del sonido hasta la localización Figura 187: transmisión simultánea del sonido en las dos localizaciones Figura 188: Práctica Figura 189: Materiales necesarios para la realización de la práctica Figura 190: Práctica 7- Experimento A Figura 191: Sintonización de una emisora en AM Figura 192: Conexiones a realizar en los módulos Figura 193: Activación del LED D10 para activar el emisor verde Figura 194: Transmisión de la luz verde hasta el extremo de la fibra Figura 195: Transmisión del sonido en el módulo Figura 196: Práctica 7 Experimento B Figura 197: Materiales a utilizar Figura 198: Montaje experimental Figura 199: Transmisión de los sonidos a través de la fibra de 10 metros Figura 200: Conector cilíndrico uniendo las fibras de 3 y 10 metros Figura 201: Práctica 7 Experimento C Figura 202: Sintonización de una emisora FM Figura 203: Sonido a través de la fibra de 3 metros para establecer referencia Figura 204: Fibra óptica de 3 m unida a otra de 10 con un conector cilíndrico Figura 205: Transmisión del sonido a través de la fibra de 10 m unida a la de 3 m Figura 206: Práctica Figura 207: Materiales necesarios para la realización de la práctica Figura 208: práctica 8 Experimento A Figura 209: Materiales necesarios en el experimento A de la práctica Figura 210: Montaje experimental Figura 211: Medida de la potencia óptica Figura 212: Práctica 8 Experimento B Figura 213: Cuchillo caliente montado listo para su uso Figura 214: Corte en la fibra óptica de 2 metros por la mitad Figura 215: Cable de fibra óptica instalado en el cortador profesional listo para cortar Figura 216: Cortador profesional para fibras ópticas con recambios de cuchillas Figura 217: Vista frontal de los diferentes agujeros del cortador Figura 218: Fibra óptica introducida en el cortador Figura 219: Fibra óptica cortada en su zona centro lista para ser empalmada Figura 220: Empalmador tipo capilar de fibras ópticas Figura 221: Pelado del extremo de la fibra Figura 222: Fibra óptica con un recubrimiento de 6.3 mm sin funda Figura 223: Vial de gel igualador de índice Figura 224: Extremos de la fibra óptica impregnados en el gel igualador de índice Figura 225: Extremos de la fibra óptica insertados en el empalmador Grupo Orión. Universidad de Extremadura 8

9 Figura 226: Mordaza compresora en posición abierta y zoom de los agujeros hexagonales de los que dispone Figura 227: Alineación correcta para el uso de la mordaza Figura 228: Fibra óptica empalmada Figura 229: Práctica 8 Experimento C Figura 230: Montaje experimental Figura 231: Medida de potencia óptica obtenida Figura 232: Pérdida producida en el empalme Figura 233: Práctica Figura 234: Materiales necesarios en la localización Figura 235: Localización Figura 236: Localización Figura 237: Práctica 9 Experimento A Figura 238: Montaje en la localización Figura 239: Conexiones en la localización Figura 240: Activación de los pulsadores D10 y D Figura 241: Montaje en la localización Figura 242: Activación del LED D Figura 243: Transmisión del sonido hasta la localización 2 (emisor rojo) Figura 244: Montaje en la localización Figura 245: Activación del LED D19 en el módulo Figura 246: Transmisión del sonido hasta la localización 3 (emisor verde) Figura 247: Práctica 9 Experimento B Figura 248: Desconexión de la fibra de 1 m del módulo Figura 249: Desconexión de las fibras de 1 m de los módulos 1 y Figura 250: Señal cruzada en el divisor del haz de fibras ópticas Figura 251: Conexión de la entrada libre del divisor en el módulo Figura 252: Activación del LED D19 en el módulo Figura 253: Transmisión simultánea del sonido de las emisoras 2 y Figura 254: Práctica 9 Experimento C Figura 255: Receptáculos disponibles en el multiplexador Figura 256: Montaje experimental Figura 257: Multiplexador/ Desmultiplexador Figura 258: Detector rojo/verde del Multiplexador Figura 259: Detector Rojo del Multiplexador Figura 260: Detector verde del Multiplexador Figura 261: Trasmisión del sonido hasta la localización Figura 262: Transmisión de sonidos hasta la localización Figura 263: Transmisión simultánea en las localizaciones 2 y Figura 264: Práctica 9 Experimento D Figura 265: Montaje experimental Figura 266: Transmisión de la señal cruzada en el altavoz Figura 267: Señal observada en el receptáculo rojo del multiplexador Figura 268: Conexiones a realizar en el multiplexador Figura 269: Potencia óptica medida de la fibra conectada al puerto rojo Figura 270: Potencia óptica medida de la fibra conectada al puerto verde Figura 271:Cálculo del valor de la diafonía Grupo Orión. Universidad de Extremadura 9

10 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Material disponible Tabla 2: Descripción de los materiales Tabla 3: Comparación de pesos entre una fibra óptica y el cable coaxial Tabla 4:Potencia óptica para diferentes longitudes de onda y longitudes de fibras Tabla 5: Cálculo de la pérdida por unidad de longitud Tabla 6: Resultados de potencia óptica Tabla 7: Cálculos de la atenuación con el gel igualador de índices Tabla 8: Potencia óptica medida en las salidas de divisor de fibras ópticas Tabla 9: Cálculo de las pérdidas en las salidas del divisor Tabla 10: Medida de la potencia óptica en la unión de fibras de 2 y 3 metros Tabla 11: Cálculo de las pérdidas de potencia debido al empalme Tabla 12: Cálculos para obtener el valor de la diafonía Grupo Orión. Universidad de Extremadura 10

11 PRÁCTICA 1: INTRODUCCIÓN E INVENTARIO OBJETIVOS: 1. Evaluar los conocimientos iniciales sobre las tecnologías con fibras ópticas. 2. Revisar las reglas de seguridad necesarias para el manejo de las fibras ópticas. 3. Familiarizarse con los componentes del equipo 4. Inspeccionar y evaluar el pulido de las fibras ópticas para su uso como amplificador. 5. Ver la transmisión de la luz a través de las fibras ópticas 6. Aprender las técnicas de limpieza de los extremos de las fibras ópticas en los conectores. 7. Revisar la historia y fundamentos de las fibras óptica. EXPERIMENTO A: INVENTARIO Figura 1: Práctica 1-Experimento A PROCEDIMIENTO: En primer lugar debemos identificar e inventariar todos los componentes que forman parte de nuestro material disponible para estudiar las posibles prácticas que podemos realizar con ellos. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 11

12 Tabla 1: Material disponible Descripción Unidades Módulos Video-Transmisores de fibra óptica 3 Adaptadores de corriente de 120 V AC a 14 V DC de 1 amperio 3 Transformadores de 120 V AC a 220 V AC 3 Tarjeta de detección de Infrarrojos 1 Medidor de potencia óptica 1 Cable coaxial con conectores tipo F 2 Radio AM/FM 2 Cables de conexión de audio 2 Micrófonos 2 Conectores Cilíndricos para unir detectores ST en cada extremo 2 Multiplexador/Desmultiplexador óptico 1 Motor DC con soporte 1 Adaptador de corriente de 120 V AC a 14 V DC de 500 miliamperios 1 Acoplador o divisor de fibras ópticas de 1 entrada y 2 salidas (1x2) 1 Gamuzas de limpieza específicas de laboratorio (Caja de 100 unidades) 1 Mordaza compresora 1 Cortador profesional para fibras ópticas 1 Pela-Fibras 1 Cuchillo Caliente : Soldador con cuchilla y soporte 1 Botella de alcohol isopropílico (130 ml) 1 Disco de pulido para conectores ST 1 Papel de lija para pulido de tamaño de grano 2000 (gris) Hoja de pulido de 3 μm (rosa) Varios Varios Placa de vidrio de pulido 1 Botella de líquido para pulido (130 ml) 1 Vial de gel igualador de índice 1 Microscopio para inspeccionar fibras ópticas de 100 aumentos 1 Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 1 metro de longitud Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 3 metro de longitud Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 10 metro de longitud Conectores ST para fibras ópticas y elementos constituyentes Empalmador de Fibras ópticas Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro de longitud indeterminada Varios Varios Varios Cable coaxial de 10 metros de longitud 1 Balanza de precisión 1 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 12

13 Tabla 2: Descripción de los materiales Módulos Video-Transmisores de fibra Adaptadores de corriente de 120 V AC Transformadores de 120 V AC a 220 V óptica a 14 V DC de 1 amperio Tarjeta de detección de Infrarrojos Medidor de potencia óptica Cable coaxial con conectores tipo F Radio AM/FM Cables de conexión de audio Micrófonos Conectores Cilíndricos detectores ST en cada extremo para unir Multiplexador/Desmultiplexador óptico AC Motor DC con soporte Grupo Orión. Universidad de Extremadura 13

14 Adaptador de corriente de 120 V AC a Acoplador o divisor de fibras ópticas Gamuzas de limpieza específicas de 14 V DC de 500 miliamperios de 1 entrada y 2 salidas (1x2) Mordaza compresora Cortador profesional para fibras ópticas Pela-Fibras Cuchillo Caliente : cuchilla y soporte Soldador con Papel de lija (gris) Hoja de pulido Botella de alcohol isopropílico (130 ml) laboratorio (Caja de 100 unidades) Disco de pulido para conectores ST Botella de líquido para pulido (130 ml) (rosa) Placa de vidrio de pulido Grupo Orión. Universidad de Extremadura 14

15 Vial de gel igualador de índice Microscopio para inspeccionar fibras ópticas de 100 aumentos Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 1 metro de longitud Cable de Fibra óptica con núcleo de Cable de Fibra óptica con núcleo de Conectores ST para fibras ópticas y plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 3 metro de longitud Cable de Fibra óptica con núcleo de plástico de 980/1000μm de diámetro de longitud indeterminada plástico de 980/1000μm de diámetro con conectores ST en sus extremos de 10 metro de longitud Cable coaxial de 10 metros de longitud Figura 2: Materiales disponibles elementos constituyentes Balanza de precisión Grupo Orión. Universidad de Extremadura 15

16 EXPERIMENTO B: MONTAJE DEL CUCHILLO CALIENTE Figura 3: Práctica 1- Experimento B PROCEDIMIENTO: 1. Elige un lugar de trabajo adecuado con una superficie amplia para poder trabajar de manera cómoda. 2. Localiza los componentes que constituyen el cuchillo caliente, que es un elemento que proporciona calor con 25 watios de potencia y que debemos ensamblar para tenerlo listo para cortar las fibras ópticas de plástico en prácticas posteriores. Figura 4: Elementos necesarios para el montaje del cuchillo caliente 3. Realiza el montaje de la cuchilla, para ello ensambla los siguientes elementos: a. Collar estriado (cilindro exterior) b. Cuchilla c. Portacuchillas Grupo Orión. Universidad de Extremadura 16

17 Figura 5: Collar estriado, portacuchillas y cuchilla 4. Introduciremos el portacuchillas en el cilindro de forma que sobresalga la parte roscada y llevaremos estos dos elementos al cuchillo. 5. Colocaremos a continuación la cuchilla en el portacuchillas enroscándolo con cuidado de no cortarnos. Figura 6: Ensamblaje de la cuchilla Figura 7: Cuerpo del soldador Figura 8 : Unión de la cuchilla al soldador y soporte para evitar quemaduras Figura 9 : Corte a una fibra óptica con el cuchillo caliente Grupo Orión. Universidad de Extremadura 17

18 EXPERIMENTO C: INSPECCIÓN DE UNA FIBRA ÓPTICA AL MICROSCOPIO Figura 10: Práctica 1- Experimento C En esta experiencia usaremos el microscopio para inspeccionar las terminaciones de los conectores de fibra óptica. Un extremo del microscopio tiene un capuchón transparente de plástico con un adaptador en el cual se introduce el conector ST. Una bombilla pivotante ilumina el extremo de la fibra óptica, el otro extremo del microscopio tiene un ocular a través del cual se observa la fibra óptica. En uno de los extremos del microscopio puede haber un ajuste deslizante, es el zoom que mueve el ocular. En el centro del microscopio hay un dial de enfoque; también puede haber un pequeño ajuste deslizante en una de las caras del microscopio que varía el ángulo de la bombilla. PRECAUCIÓN: Nunca inspecciones al microscopio una fibra óptica que tenga conectado un LED o un láser ya que te puede producir un daño permanente en la retina! Figura 11 : Microscopio para inspeccionar fibras ópticas Grupo Orión. Universidad de Extremadura 18

19 PROCEDIMIENTO: 1. Localiza un conector ST en una fibra óptica. El cuerpo del conector es un conjunto con un tubo cilíndrico largo, que llamáremos férrula y una arandela de fijación con un muelle que se mantiene fija mediante otra arandela. 2. Inserta la férrula de la fibra óptica en el adaptador del microscopio hasta que el cuerpo de la misma este perfectamente acoplado. 3. Enciende el microscopio y ajusta el ángulo de la bombilla para que esté iluminado. 4. Ajusta el enfoque y observa por el ocular la fibra óptica. 5. Apaga el microscopio cuando acabes. Figura 12: Objetivo Figura 13 : Acoplador para conectores ST del microscopio Figura 14: Vista frontal del microscopio Figura 15: Fibra óptica acoplada al microscopio para su inspección Grupo Orión. Universidad de Extremadura 19

20 Figura 16 : Vista de una fibra óptica desde el objetivo del microscopio Grupo Orión. Universidad de Extremadura 20

21 EXPERIMENTO D: LIMPIEZA DE LAS TERMINACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA: Figura 17: Práctica 1- Experimento D Es importante mantener limpias las terminaciones de las fibras ópticas antes de insertarlas en cualquier fotodetector para que la transmisión de la luz sea los más perfecta posible. PROCEDIMIENTO: 1. Quita el protector de plástico de un extremo de la Fibra óptica de 1 metro y limpia la fibra. 2. Utilizaremos alcohol isopropílico y gamuzas específicas para la limpieza de los extremos de las fibras. Figura 18: Limpieza de la fibra óptica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 21

22 3. Es aconsejable limpiar los extremos antes de insertarlos en los receptáculos de los módulos. 4. Acuérdate de colocar el protector de polvo en la fibra después de cada experimento! Protector de plástico Férrula Figura 19: Identificación del protector de plástico y de la férrula en un conector ST Figura 20: Conectores ST en los extremos de la Fibra óptica Figura 21: Protectores de plástico para conectores ST Grupo Orión. Universidad de Extremadura 22

23 EXPERIMENTO E: TRANSMISIÓN DE LA LUZ A TRAVÉS DE UNA FIBRA ÓPTICA Figura 22: Práctica 1-Experimento E PROCEDIMIENTO: 1. Quita los protectores de los extremos de la fibra óptica de 1 metro. 2. Coge la fibra óptica de 1 m cerca de sus extremos con la punta de los dedos. 3. Apunta con ella a una fuente de luz y a objetos coloreados mientras observas en el otro extremo de la Fibra óptica. 4. Fíjate en los cambios de luminosidad en el extremo que estás observando cuando mueves la fibra óptica y lo que ocurre cuando tapas con el dedo uno de los extremos. Figura 23: Disco de Newton, puntero láser y fibra óptica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 23

24 Figura 24: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 25: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 26: Transmisión de luz a través de la fibra Figura 27: Extremo de la fibra óptica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 24

25 EXPERIMENTO F: CONECTORES ST EN LAS FIBRAS ÓPTICAS Figura 28: Práctica 1-Experimento F Los conectores estándar que vamos a utilizar en estas prácticas se llaman Conectores ST. Estos conectores los usaremos para la interconexión de las fibras en los diferentes instrumentos, como por ejemplo en el video-transmisor que usaremos en las prácticas posteriores. Figura 29: Conector ST en el extremo de una fibra óptica Figura 30: Funda naranja del conector ST Grupo Orión. Universidad de Extremadura 25

26 Figura 31: Protector de polvo del ST Figura 32: Protector de presión del conector ST Figura 33: Cuerpo del conector ST Figura 34: Conector ST en el extremo de una fibra óptica PROCEDIMIENTO: Pasos para instalar el conector ST de una Fibra óptica en los receptáculos de los módulos: 1. En primer lugar limpia el extremo de la fibra óptica con una gamuza y alcohol isopropílico. Figura 35: Limpieza de la fibra óptica 2. Quita el protector de uno de los leds de un módulo y alinea la llave en el cuerpo del conector y presiona suavemente. 3. Gira y presiona el anillo estriado Grupo Orión. Universidad de Extremadura 26

27 4. Continua presionando hasta que oigas un pequeño click Figura 36: Colocación del conector ST en el receptáculo del módulo transmisor Figura 37 : Colocación de los protectores de plástico en la fibra Figura 38: Colocación de los protectores de plástico en el módulo: Grupo Orión. Universidad de Extremadura 27

28 EXPERIMENTO G: CALIBRADO DE CERO DEL MEDIDOR DE POTENCIA DE UNA FIBRA ÓPTICA Figura 39: Práctica 1-Experimento G En algunas prácticas usaremos el medidor de potencia y atenuación de fibras ópticas. Cada vez que lo usemos debemos calibrar el instrumento y ponerlo a cero. PROCEDIMIENTO: 1. Comprueba que el capuchón protector está en el receptáculo DETECTOR 2. Gira el selector hasta el rango que vas a usar 3. Enciende y espera un minuto aproximadamente hasta que se estabilice. 4. Inserta un pequeño destornillador no metálico en el agujero ZERO y muévelo hasta que el selector marque cero. Figura 40: Calibrado del medidor de potencia óptica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 28

29 5. Ajusta la potencia hasta que en el display consigas el valor más próximo a cero que puedas. Figura 41: Medidor de potencia óptica calibrado 6. En condiciones de luz ambiental, puede que haya suficiente luz residual como para que pase a través del capuchón y se falseen las medidas. Si este fuese el caso, quita el tapón protector y pon el cable del Test en el detector y receptor pero no pulses el botón de activación del LED; si lo haces sin querer, apaga el aparto completamente y vuélvelo a encender. Figura 42: Medidor de potencia óptica Figura 43: Fibra óptica conectada al medidor de potencia Grupo Orión. Universidad de Extremadura 29

30 PRÁCTICA 2: CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRAS ÓPTICAS OBJETIVOS: 1. Aprender sobre los procesos de manufactura de las fibras ópticas MATERIAL: 2. Revisar las principales operaciones con fibras ópticas 3. Descubrir los dos tipos de fibras ópticas según su estructura modal. 4. Comprender los efectos de la atenuación y la dispersión en las fibras ópticas 5. Describir los diferentes tipos de absorción en las fibras ópticas 6. Comparar las características más representativas de varios tipos de fibras ópticas. 7. Analizar el equipo necesario para enviar señales de voz a través de fibras ópticas. 8. Demostrar las habilidades de las fibras ópticas para portar señales de diferentes longitudes de onda. 9. Aprender a usar la tarjeta de detección de infrarrojos. 1 Carta de referencia espectral fotónica 2 Adaptadores de corriente de 120 V AC a 14 V DC de 1 amperio 2 Transformadores de corriente de de 120 V AC a 220 V AC 2 Transmisores de video de fibras ópticas 2 Micrófonos 2 Cables de fibras ópticas de 10 metros 1 Tarjeta de sensibilidad de infrarrojos Figura 44: Carta de referencia espectral fotónica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 30

31 Figura 45: Reverso de la tarjeta de detección de infrarrojos Figura 46: Anverso de la tarjeta de detección de infrarrojos Figura 47: Módulo Video transmisor para sistemas con fibra ópticas Grupo Orión. Universidad de Extremadura 31

32 EXPERIMENTO A: TRANSMISIÓN DE VOZ Figura 48: Práctica 2-ExperimentoA PROCEDIMIENTO: 1. Elige dos localizaciones diferentes separadas 6 o 7 metros (es más espectacular si están ubicadas en habitaciones diferentes o separadas por una puerta para que el efecto de transmisión sea más notorio). 2. En cada localización realizaremos los siguientes montajes: LOCALIZACIÓN 1: Figura 49: Montaje en la localización 1 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 32

33 Figura 50: Montaje para la localización 1 en el experimento de transmisión de voz. 1. Inserta la clavija de uno de los micrófonos en la conexión de Audio 1 situado en la parte superior izquierda transmisora. 2. Conecta una fibra óptica de 10 metros en la conexión del emisor del LED rojo realízalo de acuerdo a las normas de conexión con conectores ST! 3. Localiza la conexión para la entrada de la señal óptica en el panel frontal del transmisor. 4. Quita la protección para el polvo e inserta un extremo de otra fibra óptica de 10 metros. 5. Conecta a la red eléctrica el módulo con el adaptador de corriente y el transformador. 6. Enciende el interruptor del módulo y verifica el encendido con el LED verde. En caso contrario, asegúrate de que los adaptadores y transformadores están bien conectados. 7. Coloca el controlador del volumen en la posición 12 en punto. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 33

34 8. Presiona el pulsador central colocado en la porción del transmisor en el módulo hasta que se encienda el LED verde titulado D6. 9. Presiona el pulsador ubicado en la porción receptora hasta que se ilumine el LED D Extiende la fibra óptica de 10 metros hasta la localización 2. LOCALIZACIÓN 2: Figura 51: Montaje en la localización 2 Figura 52: Montaje para la localización 2 en el experimento de transmisión de voz. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 34

35 1. Inserta la clavija de otro micrófono en la entrada de audio 1 del transmisor. 2. Identifica la fibra óptica de 10 metros que estaba conectada al LED rojo del módulo 1 e introduce el final de esta fibra en le entrada óptica en el módulo Identifica la fibra óptica que proviene de la señal óptica del 1 e introdúcela en el LED rojo del módulo 2. Figura 53: Extendiendo la fibra hacia otra localización. 4. Conecta a la red eléctrica el módulo con el adaptador y el transformador de corriente adecuado. 5. Enciende el módulo 2 y verifica en encendido con el LED verde. 6. Coloca el controlador del volumen en la posición 12 en punto. 7. Presiona el pulsador de la porción transmisora del módulo y verifica el encendido del LED D6. 8. Presiona el pulsador ubicado en la porción receptora hasta que se ilumine el LED D Si en ese momento se comienza a oír ruido de fondo en la señal, aleja los micrófonos de los altavoces de los módulos y reduce la amplificación interna de los dos módulos controlando el volumen. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 35

36 Figura 54: Transmitiendo hacia la localización 2 Cada una de las dos localizaciones puede actuar como emisores o como receptores de ondas acústicas, consiguiendo un eficiente transmisor óptico. El micrófono convierte las ondas sonoras en señales eléctricas que son amplificadas y convertidas a señales ópticas en el circuito interno del módulo. Figura 55: Transmitiendo hasta la localización 1 La señal óptica es dirigida a través de la fibra óptica hasta el receptor. El fotodetector del receptor decodifica la señal óptica y convierte la luz en señal eléctrica, la cual es conducida hasta el altavoz del transmisor y reconvertida en señal sonora. PRUÉBALOS! Ya están listos para transmitir y recibir. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 36

37 EXPERIMENTO B: TRANSMISIÓN DE DATOS CON LUZ VERDE Figura 56: Práctica 2-ExperimentoB En esta práctica vamos a reconfigurar uno de los transmisores de fibras ópticas para transmitir voz usando la luz verde en vez de luz roja como se ha hecho en el experimento A de esta práctica PROCEDIMIENTO LOCALIZACIÓN 1: 1. En primer lugar localizaremos donde se encuentra el receptáculo de la luz verde en el transmisor, ubicado en la porción derecha central del panel frontal. Figura 57: Fibra óptica conectada al emisor verde del módulo Grupo Orión. Universidad de Extremadura 37

38 Figura 58: Localización del pulsador que controla la entrada de señal en el LED verde 2. Separa la fibra óptica de 10 metros conectada a la conexión de la luz roja e introdúcela en la conexión de la luz verde. 3. Presiona el botón de encendido que se encuentra debajo de la conexión verde. 4. Comunícate con tu compañero de prácticas que se encuentra el la localización 2 para determinar o evaluar si el sistema de transmisión de voz funciona como en el caso anterior del experimento A en el que usamos la luz roja. 5. Desconecta los cables de las fibras ópticas de los transmisores e instala en ellos los protectores de polvo en todas las conexiones. 6. Desconecta los equipos y desmonta la localización 2. Figura 59: Protector de polvo para las conexiones en el módulo transmisor Figura 60: Activando el Led D11 que controla al emisor verde Grupo Orión. Universidad de Extremadura 38

39 Figura 61 : Activando el Led D19 que controla el altavoz Figura 62: Transmisión con luz verde Figura 63: Comparación de transmisión con diferente emisor Grupo Orión. Universidad de Extremadura 39

40 EXPERIMENTO C: DETECCIÓN DE LUZ INFRARROJA Figura 64: Práctica 2 -Experimento C Las radiaciones del IR permiten la comunicación de datos con fibras ópticas a altas velocidades, las longitudes de onda del IR más comunes son 850nm, 1300 nm y 1500 nm. Para transmisiones a largas distancias, se utiliza casi exclusivamente la longitud de onda de 1550 nm. En esta experiencia, vamos a utilizar una tarjeta espectral sensible al infrarrojo para convertir la luz IR en visible. PROCEDIMIENTO: 1. Quita el protector de polvo de la conexión del LED de IR del transmisor ubicado en la localización Coloca la tarjeta como se indica en la siguiente figura, de modo que el recuadro sensible de la tarjeta quede enfrentado en la salida de la conexión de IR y manténgalo en esta posición aproximadamente unos 10 segundos. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 40

41 Figura 65: Longitud de onda del IR Figura 66: Colocación de la tarjeta de detección de IR Figura 67: Colocación de la tarjeta de detección de IR 3. Se puede trabajar con luz incandescente o fluorescente, pero es mejor con la luz fluorescente 4. Al enfrentar la parte sensible de la tarjeta contra el LED de IR, deberías ver brillando un área de la tarjeta correspondiente a la energía que proviene del LED de IR; para ello necesitas que la iluminación del laboratorio sea lo más débil posible. 5. Modifica la distancia de la conexión del LED y el sensor de la tarjeta y date cuenta de cómo se ve modificado el tamaño de la zona brillante. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 41

42 Figura 68: Observación del brillo de la parte sensible de la tarjeta detectora de IR 6. Gira la tarjeta y coloca el lado de atrás de la tarjeta contra el LED de IR y comprueba si en esta situación es posible o no apreciar alguna zona brillante. Figura 69: Colocación del reverso de la tarjeta Figura 70: Gráfica normalizada de la sensibilidad del Grupo Orión. Universidad de Extremadura 42

43 EXPERIEMENTO D: MANEJO DEL VIDEOTRANSMISOR Figura 71: Práctica 2- Experimento D En las dos primeras experiencias de esta práctica, hemos aprendido como usar los pulsadores de los módulos para dirigir la señal de corriente desde la entrada del audio 1 a la salida del LED rojo y después a la salida del LED verde. PROCEDIMIENTO: Vamos a estudiar ahora de un modo esquemático el seguimiento de las líneas blancas en el panel frontal del transmisor. Deberías observar que no todos los LEDs tienen acceso a todas las señales Figura 72: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Grupo Orión. Universidad de Extremadura 43

44 Figura 73: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Figura 74: Localización de los pulsadores utilizados para controlar las entradas de los LED s Figura 75: Localización de los pulsadores Grupo Orión. Universidad de Extremadura 44

45 PRÁCTICA 3: VENTAJAS DEL CABLEADO DE LAS FIBRAS ÓPTICAS OBJETIVOS: 1. Entender por qué las fibras ópticas son cableadas antes de su uso en determinadas aplicaciones. 2. Describir las diferencias físicas entre diferentes cables. 3. Identificar todos los componentes de un cable de fibras ópticas. 4. Aprender qué materiales son los usados en las fibras ópticas 5. Entender por qué el KEVLAR es usado en los cables de fibras ópticas. 6. Buscar información sobre los diferentes tipos de cables de fibras ópticas. 7. Saber identificar las muchas ventajas de las tecnologías de las fibras ópticas en contraposición con el cobre. 8. Estudiar y comparar los efectos de los campos electromagnéticos en las fibras ópticas y en el cobre. 9. Observar cómo la tecnología de fibras ópticas es inmune a los efectos de los campos electromagnéticos. 10. Comparar el peso de la fibra óptica con un cable coaxial de la misma longitud. MATERIALES: 3 Transmisores de fibras ópticas 3 Adaptadores de corriente de 120 V AC a 14 V DC de 1 amperio Transformadores de corriente para los aparatos 1 Adaptador de corriente de 120 V AC a 12 V DC de 500 miliamperios 1 Motor DC con soporte 1 Balanza de precisión 1 Fibra óptica de 10 metros 1 Fibra óptica de 3 metros 1 Cable coaxial de 10 metros de longitud 2 Micrófonos Grupo Orión. Universidad de Extremadura 45

46 EXPERIMENTO A: INFLUENCIA DE LOS CAMPOS ELECTTROMAGNÉTICOS Figura 76: Práctica 3-Experimento A PROCEDIMIENTO: 1. Conecta el cable de fibra óptica de 3 metros de longitud en la conexión del LED rojo y el otro extremo de la fibra en la conexión del la entrada de señal óptica. 2. Inserta la clavija del micrófono en el motor. 3. Inserta el extremo final del cable del motor en la entrada de audio 1 en el transmisor. 4. Conecta el adaptador de 120 V AC a 14 DC en el transmisor. (Asegúrate de usar el adaptador de 1 amperio en el transmisor, y el de 500 miliamperios en el motor) 5. Enciende el transmisor y verifica en encendido con los LED s 6. Presiona el pulsador central de la conexión del LED rojo y verifica que se ilumina el LED D6. 7. Gira el controlador del volumen en la posición de las 12 en punto. 8. Presiona el pulsador del receptor hasta que se ilumine el LED D19. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 46

47 Figura 77: Pulsador D6 9. A continuación, tú o tu compañero de laboratorio puede hablar por el micrófono; se debe oír el sonido proveniente del altavoz del transmisor. Si no se oye, gira el controlador del volumen en el sentido de las agujas del reloj y deje de incrementar el volumen hasta que el sonido tenga un nivel moderado. Figura 78: Pulsador D Inserta el adaptador de 120 V AC a 12 V DC en la entrada del motor y enchúfelo a la red eléctrica. 11. Cuando se enciende el motor, se debe notar estática o ruido proviniendo del altavoz, de modo que ahora es mucho más difícil de entender lo que está diciendo tu compañero por el micrófono. Intercámbiate con tu compañero escuchando mientras tú hablas por el micrófono. 12. Desenchufa el motor. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 47

48 Figura 79: Montaje experimental para demostrar los efectos de los EMI en sistemas de comunicación Figura 80: Transmisión de sonidos con estática Grupo Orión. Universidad de Extremadura 48

49 EXPERIMENTO B: INMUNIDAD A LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS DE LA FIBRA ÓPTICA. Figura 81: Práctica 3-Experimento B En este apartado vamos a añadir dos transmisores más y un segundo micrófono para observar la inmunidad de la fibra óptica frente a los campos electromagnéticos. El transmisor original que hemos usado en la experiencia A, será usado de referencia como el transmisor 1 a partir de ahora. PROCEDIMIENTO 1. Inserta los adaptadores de 120 V AC a 14 V DC en las entradas de los transmisores dos y tres y conéctalos a la red eléctrica. 2. Enciende los transmisores con sus correspondientes interruptores y coloca el controlador del volumen en la posición de las 12 en punto. 3. Desconecta el cable de la fibra óptica de la entrada del transmisor 1 e introdúcelo en la entrada óptica del transmisor Inserta el segundo micrófono en la señal de audio 2 de transmisor 1 y presiona el pulsador del transmisor 1 hasta que se ilumine el LED D10. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 49

50 Figura 82: Montaje experimental Figura 83: Montaje experimental Figura 84: Activación del pulsador D10 en el módulo 1 5. Conecta uno de los extremos del cable de 10 metros en le LED verde del transmisor Cuidadosamente, enrolla unas ocho vueltas alrededor del motor y conecta el otro extremo del cable de la fibra óptica en la entrada óptica del transmisor Presiona el pulsador central de la porción receptora de los transmisores 2 y 3 hasta que se iluminen los LED s D19. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 50

51 Figura 85: Activación del pulsador D19 en el módulo 2 Figura 86: Activación del pulsador D19 en el módulo 3 8. Enchufa el adaptador del motor a la corriente y nota cómo debe provenir la voz desde el transmisor 2 como ocurría en el experimento A de esta práctica, es decir, con ruidos o estática. Figura 87: Transmisión de sonido de modo "limpio" Fibra óptica Inmune a los EMI 9. Sin embargo, se debe oír de una forma limpia el sonido en el módulo Desenchufa todos los adaptadores de corriente y coloca en material. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 51

52 EXPERIMENTO C: VENTAJAS DEL PESO DE LOS CABLES DE FIBRA ÓPTICA Figura 88: Práctica 3- Experimento C En este apartado de la práctica vamos a comparar los pesos de una fibra óptica y de un cable coaxial de la misma longitud. PROCEDIMIENTO: Localiza una balanza y completa la siguiente tabla: Tabla 3: Comparación de pesos entre una fibra óptica y el cable coaxial CABLE PESO (g) Coaxial Fibra Óptica 45.4 Figura 89: Peso de una fibra óptica de 10 metros Grupo Orión. Universidad de Extremadura 52

53 Figura 90: Peso de un cable coaxial de 10 metros Podemos calcular el porcentaje del peso que es menor la fibra óptica % de reducción del peso = Luego la fibra óptica es un 85.73% más ligera que el cable coaxial de su misma longitud. Figura 91: Reducción de peso de la fibra Grupo Orión. Universidad de Extremadura 53

54 PRÁCTICA 4: RENDIMIENTOS Y CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS OBJETIVOS: 1. Aprender acerca de los componentes usados en comunicaciones por fibras ópticas. 2. Describir un amplificador de semiconductor óptico 3. Estudiar porqué se usan amplificaciones de fibras ópticas. 4. Desarrollar y entender los problemas que pueden causar los diodos láser 5. Aprender sobre las aplicaciones de los moduladores externos y los diodos láser. 6. Demostrar una de las principales ventajas respecto al ancho de banda de las fibras ópticas. 7. Aprender cómo se mide y se caracteriza la atenuación en una fibra óptica. 8. Observar que la atenuación de la luz para una fibra óptica no es la misma para todas las longitudes de onda. MATERIAL: 2 Transmisores 2 Adaptadores de 1 amperio de 120 V AC a 14 V DC 2 Transformadores de corriente 1 Fibra óptica de 10 metros de longitud 1 Fibra óptica de 3 metros 1 Fibra óptica de 1 metro 2 Cables coaxiales con conectores tipo F en sus dos extremos 1 Medidor de potencia óptica 1 Televisión 1 Reproductor de videocasete La fibra óptica tiene mayor ancho de banda que el cable coaxial. Exploraremos en esta práctica las enormes posibilidades de la fibra óptica frente al cable coaxial en el ancho de banda, transmitiremos videos a través de una fibra óptica con núcleo de plástico. Mediremos y caracterizaremos la luz verde, roja e infrarroja a través de diferentes longitudes de onda para entender el concepto de la atenuación. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 54

55 EXPERIMENTO A: AJUSTE INICIAL DE LA TELEVISIÓN Y EL VIDEO PROCEDIMIENTO: 1. Enchufa el vídeo y la televisión. Figura 92: Práctica 4 - Experimento A 2. Encuentra la salida de radiofrecuencia (RF) en el video Figura 93: Localización de la salida RF en el vídeo 3. Enciende el video y la televisión en un canal que no se use en la zona de emisión. 4. La clave es sintonizar en el video y la televisión en el mismo canal. 5. Pon una cinta en el video y da al play, asegurándote de que se ve muy bien el video y la TV; en caso contrario comprueba las conexiones. 6. Deja todo colocado, apagua el video, la televisión y desconecte el cable coaxial de la parte trasera de la televisión. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 55

56 EXPERIMENTO B: VIDEO A TRAVÉS DE FIBRA ÓPTICA Figura 94: Práctica 4 - Experimento B En este experimento vamos a transmitir la señal del video a la televisión a través de la fibra óptica usando dos transmisores. La frecuencia de la señal del video es de aproximadamente 50MHz. Aunque lejos de las capacidades de los sistemas modernos con fibras ópticas, esta frecuencia es lo suficientemente alta y puede haber una atenuación significativa cuando se usa el cable coaxial en lugar de la fibra óptica. Video Módulos 1 y 2 Figura 95: Posición inicial del equipo para la transmisión de video por fibra óptica Grupo Orión. Universidad de Extremadura 56

57 PROCEDIMIENTO 1. Se conecta el cable coaxial desde el VCR hasta la entrada de video del transmisor 1. Figura 96: Conexiones a realizar en los módulos 2. Inserta uno de los extremos de la fibra óptica de 3 metros de longitud en la conexión del LED infrarrojo en el transmisor 1, y el otro extremo de la fibra óptica en la conexión de la entrada óptica en el transmisor Conecta el final del cable coaxial a la TV y el otro extremo final a al conexión del la salido de video del transmisor 2. Figura 97: Conexión entre el módulo y el video Figura 98: Conexión entre el módulo y la TV Grupo Orión. Universidad de Extremadura 57

58 4. Conecta los adaptadores de 120 V a los dos transmisores, enchúfalos a la red y presiona sus interruptores. 5. Presiona el pulsador de la parte central del transmisor 1 hasta que se iluminen el LED D3. Figura 99: Activación del LED D3 6. Enciende el video y la televisión. 7. Inserta una cinta de video en el VCR y pulse el play. Se debe ver la imagen y oír el sonido en la TV 8. Apague y desconecte Grupo Orión. Universidad de Extremadura 58

59 EXPERIMENTO C: MEDIDA DE LA ATENUACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA. Figura 100: Práctica 4 - Experimento C La fibra óptica presenta numerosas ventajas frente al cable de cobre, como un menor peso, capacidad para transmitir mayor cantidad de información con muy baja pérdida de señal a elevadas velocidades Sin embargo, a veces ocurre que la luz que viaja a través de la fibra óptica sufre atenuaciones o alguna pérdida en la señal; siendo las dos causas principales de atenuación óptica el Scattering y la absorción. El Scattering es la redistribución del rayo de luz desde una dirección a todas direcciones. En la fibra óptica, el scattering es el resultado de las imperfecciones en la densidad y composición producidas en los procesos de fabricación de las fibras ópticas; los rayos de luz que sufren el scattering son dispersados reduciendo la direccionalidad en el área deseada. La absorción es un proceso donde las impurezas de la fibra óptica absorben la energía óptica y se disipa en forma de calor. Es muy importante conocer el grado de atenuación de una fibra óptica, ya que esto permite a los sistemas de fibra óptica predecir la potencia de la pérdida de señal en la transmisión por fibra óptica. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 59

60 Para comunicaciones y transmisiones a largas distancias, se usan enlaces ópticos con repetidores para sustituir la potencia perdida en la atenuación. Los repetidores amplifican las señales débiles y restauran la potencia hasta un nivel lo suficientemente alto para enviar la señal hasta el próximo enlace. Conociendo la atenuación y otras pérdidas en los enlaces de cables de fibras ópticas, un diseñador puede planear la cantidad y localización de los sistemas repetidores. En esta práctica, vamos a medir la señal óptica a la salida de una fibra óptica de 1 metro, de 3 y de 10 metros operando a tres longitudes de onda diferentes, de λ = 530 nm. λ = 650 nm y λ = 850 nm. Las tres fuentes de luz diferentes serán los LED s que estamos usando en los transmisores ópticos, el rojo, verde e infrarrojo. Figura 101: Fibra óptica de 1 m Figura 102: Fibra óptica de 3 metros Figura 103: Fibra óptica de 10metros Grupo Orión. Universidad de Extremadura 60

61 PROCEDIMIENTO: 1. Enciende el medidor de potencia de fibra óptica, gira el selector a 200 μw y selecciona un λ de 850 nm. 2. Ajusta el indicador LCD del display en cero usando el procedimiento de cero descrito en una práctica anterior para el correcto calibrado. Figura 104: Calibrado del medidor de potencia óptica 3. Quita el capuchón protector del detector del aparato medidor de potencia. 4. Conecta uno de los extremos de la fibra óptica de 1 metro con la conexión del LED de IR en la zona transmisora del transmisor. 5. Conecta el otro extremo de la fibra óptica a la conexión del detector en el aparato medidor de potencia óptica. 6. Completa la tabla siguiente con la lectura que vayas obteniendo en el display. Tabla 4:Potencia óptica para diferentes longitudes de onda y longitudes de fibras Cable LED IR (μw) 1 m 3 m 10 m λ = 850 nm LED ROJO (μw) λ = 650 nm LED VERDE (μw) λ = 530 nm 7. Desconecta la fibra óptica de 1 metro del transmisor y del medidor de potencia Figura 105: Utiliación de la fuente de luz IR y fibra óptica de 1 m Grupo Orión. Universidad de Extremadura 61

62 Figura 106: Potencia para la Fibra de 1 m a 850 nm Figura 107: Potencia para la fibra de 1 m a 660 nm Figura 108: Potencia para la fibra de 1 metro a 530 nm 8. Instala uno de los extremos de la fibra óptica de 3 metros en el LED de IR y el otro extremo en el detector. Si en algún momento de la práctica la lectura del display es menor de 20 μw, coloca la escala en 20 μw en vez de en 200 μw como se dijo al principio y pon a cero el instrumento antes de continuar. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 62

63 Figura 109: Selección de la fuente de luz roja 9. Apunta los nuevos datos en la tabla. 10. Repetimos los mismos pasos con la fibra óptica de 10 metros. 11. A continuación vamos a tomar las mediadas para los tres tipos de fibras ópticas pero cambiando la longitud de onda, seleccionando para esta ocasión λ = 650 nm. Para ello colocaremos en esta ocasión los extremos de las fibras ópticas en el LED rojo del transmisor. 12. Apuntaremos ahora los datos en la segunda columna de la tabla. 13. Por último, repetiremos las medidas pero con los extremos de la fibras conectados al LED verde. Figura 110: Selección de la fuente de luz verde 14. Realiza los cálculos necesarios para obtener la atenuación. Tabla 5: Cálculo de la pérdida por unidad de longitud Cable IR Rojo Verde P( 10metros ) P( ) 1metro P( 10metros ) log P( ) 1metro P( 10metros ) log P( 1metro) 9 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 63

64 Figura 111: Cuadrícula para la representación gráfica de las pérdidas Figura 112: Potencia medida para la fibra óptica de 3 metros Figura 113: Potencia medida para la fibra óptica de 10 metros Figura 114: Tabla de resultados Grupo Orión. Universidad de Extremadura 64

65 PRÁCTICA 5: APARATOS DE INTERCONEXIÓN DE FIBRAS ÓPTICAS OBJETIVOS: 1. Ser capaz de definir las interconexiones con fibras ópticas 2. Aprender acerca de la evolución de los conectores de fibras ópticas a partir de las dificultades iniciales. 3. Identificar los componentes básicos que componen un conector de fibra óptica. 4. Estudiar los diferentes tipos de conectores de fibras ópticas y estudiar las ventajas y desventajas de cada uno. 5. Estudiar el procedimiento general para instalar conectores de fibra óptica en los cables de fibra óptica y el pulido de sus extremos para la correcta instalación 6. Aprender sobre los empalmes mecánicos y de fusión de fibra ópticas. 7. Instalar los conectores ST en los extremos de las fibras ópticas incluyendo el apretado y pulido en dos pasos. 8. Medir las pérdidas en las intersecciones de los cables de fibras ópticas 9. Observar cómo el gel para igualación de índice de refracción puede reducir las pérdidas en los conectores. MATERIALES: 1 Pela-fibras o una pinza de corte 1 Herramienta para enlazar fibras mediante compresión 1 Soldador con una cuchilla que se le conecta para cortar fibras y soporte 1 Disco de pulido para el conector ST 1 Placa de vidrio de pulido 1 Microscopio para inspeccionar las fibras ópticas de 100 aumentos 1 Botella de líquido pulidor Láminas para pulido: Hoja de tamaño de grano de 2000 (papel de lija) y hoja de pulido de 3 μm. 1 Fibra óptica de núcleo de plástico de 2 metros de longitud 2 Conectores ST para fibras ópticas 1 Fibra óptica de 3 metros con conectores ST Grupo Orión. Universidad de Extremadura 65

66 1 Conector cilíndrico para conectar a cada lado conectores ST Algodón y alcohol isopropílico. En esta práctica vamos a aprender cómo se instala un conector ST en un cable de fibra óptica. Uno de los pasos que desarrollaremos es el pulido de la fibra óptica, que es muy importante para el proceso. Después de ensamblar los conectores se debe medir la atenuación! Grupo Orión. Universidad de Extremadura 66

67 EXPERIMENTO A: INSTALAR LOS CONECTORES ST EN FIBRAS ÓPTICAS CON NÚCLEOS DE PLÁSTICOS Figura 115: Práctica 5 - Experimento A En esta experiencia vamos a ensamblar los cuatro elementos que constituyen un conector ST. Figura 116: Elementos del conector ST PROCEDIMIENTO: 1. Elige una zona de trabajo adecuada. 2. Si la cuchilla que se conecta al soldador no está conectada, realiza los pasos de la práctica 1 en la que se explicaba cómo se debía instalar. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 67

68 Figura 117: Cuclillo caliente montado 3. Coloca el extremo de la cuchilla en su soporte en una superficie no inflamable y enchúfalo, deja que se caliente durante unos 15 minutos. 4. Las piezas para el montaje del conector ST que utilizaremos en esta práctica son: a. El tubo protector b. Una funda naranja c. El cuerpo del conector de acero esmaltado d. El protector de plástico para protegerlo del polvo Figura 118: Funda naranja del conector ST Figura 119: Protector de polvo del ST Figura 120: Protector de presión del conector ST Figura 121: Cuerpo del conector ST Grupo Orión. Universidad de Extremadura 68

69 5. El cuerpo conector es un conjunto con un tubo cilíndrico largo (férrula) y una arandela de fijación estriada con un muelle que se mantiene fijo mediante otra arandela. 6. Sujeta el pela-fibras en una mano y un extremo del cable de fibra óptica en la otra, pero no aprietes el pela-cables. Figura 122: Vista frontal del pela-fibras Figura 123: Pela-fibras. Paso 1 7. Inserta el cable por el orificio hasta que el extremo de la fibra óptica se alinee con los 22 milímetros de la escala graduada. Figura 124: Pela-fibras. Paso 2 8. Aprieta firmemente el pela-cables hasta cerrarlo del todo y después reduce un poco la presión sobre ellos manteniéndola constante. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 69

70 9. Tira entonces del resto del cable en dirección contraria a la herramienta, (un tirón fuerte debería bastar) Figura 125: Pela-fibras. Paso Puedes limpiar la herramienta con los siguientes accesorios, que se introducen en los dos orificios, permitiendo sacar la cuchilla para limpiarla con la escobilla o cambiarla. Figura 126: Accesorios para la limpieza y cambio de cuchilla del pela-fibras 11. Deberías haber obtenido al pelar la fibra, un cable con su núcleo y recubrimiento expuestos unos 22 milímetros. 12. Desliza el extremo pequeño del protector de presión en el cable que acabamos de pelar. Figura 127: Colocación del protector de presión Grupo Orión. Universidad de Extremadura 70

71 13. Desliza la funda naranja sobre la parte expuesta de la fibra óptica, empuja la funda hasta que quede empalmado con el recubrimiento original. Figura 128: Colocación de la funda naranja 14. Desliza el extremo mayor del cuerpo conector (férrula) sobre la fibra óptica expuesta y la funda naranja hasta que salga la fibra óptica por su extremo. Unos 3 o 10 milímetros de funda naranja sobresaliendo por un extremo y de 1 a 2 milímetros de fibra pelada por el otro extremo como se muestra en la figura anterior. Figura 129: Colocación del cuerpo conector 15. Toma la mordaza compresora 16. Usaremos a continuación el agujero hexagonal de 0,128 pulgadas (el más pequeño) de la mordaza (tenaza compresora) para engarzar la férrula al cable. Grupo Orión. Universidad de Extremadura 71

72 Figura 130: Vista de pájaro de la mordaza compresora cerrada Figura 131: Vista de pájaro de la mordaza compresora abierta Figura 132: Vista de los diferentes agujeros hexagonales en la mordaza 17. Coloca el extremo ancho del final de la férrula en el agujero de 0,128 y aprieta hasta que haga contacto, pero no apliques más presión. Asegúrate de que los lados de la mordaza está, apretados firmemente contra la arandela de fijación. Figura 133: Mordaza compresora. Paso 1 Grupo Orión. Universidad de Extremadura 72

73 18. Esto nos asegurará que todo el extremo de la férrula será apretado. (Asegúrate también de que la fibra óptica está bien firme y no se mueve) Figura 134: Colocación correcta para del conector ST en la mordaza 19. Aprieta lentamente hasta que no puedas más y se abra la mordaza sola. Figura 135: Conector ST tras el uso de la mordaza Grupo Orión. Universidad de Extremadura 73

74 Figura 136: Conector ST tras el uso de la mordaza 20. Desliza el protector de goma negro hasta que no se vea la férrula. Figura 137: Deslizado del protector de presión sobre la férrula 21. Coloca la cuchilla caliente contra el extremo de la fibra óptica que sobresale y córtalo todo salvo unos 0.5 mm. Figura 138:Fibra óptica sin funda sobresaliendo tras el conector ST 22. Inserta el extremo de la fibra óptica cortada en el extremo del microscopio. Precaución: Nunca inspecciones al microscopio una fibra óptica que tenga conectado un LED o un Láser ya que puede provocar en tu retina un daño permanente! Grupo Orión. Universidad de Extremadura 74

75 Figura 139: Corte del extremo de la fibra óptica 23. Enciende el microscopio y enfoca hasta que se vea claramente el extremo de la fibra óptica que acabamos de cortar. Figura 140: Fibra conectada al microscopio para ser inspeccionada 24. Podemos ver mejor el extremo de la fibra óptica si apuntamos el otro extremo a al luz del sol, pero nunca a un LED o a un Láser. Figura 141: Vista del extremo de la fibra desde el objetivo del microscopio Grupo Orión. Universidad de Extremadura 75

76 25. Identifica cuál es el estado del acabado con los siguientes patrones: 26. Casos: a. Si se ve bien: Caso Ideal b. Pequeños arañazos: Pulir con la película de 3 μm (rosa) c. Muchos arañazos: Volver a pulir por completo el extremo d. Superficie rugosa: Volver a pulir por completo e. Partida o con núcleo dañado: Descartar la fibra o realizar un corte nuevo. Pulido realizado de forma correcta Pulido de calidad satisfactoria Se ven restos de goma y suciedad Se pueden ven restos de goma, el centro de la fibra no está muy deteriorado Grupo Orión. Universidad de Extremadura 76