UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CÓRDOBA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL CÓRDOBA FIBRAS ÓPTICAS CÁTEDRA DE COMUNICACIONES FERNANDO MIRALLES 1

2 MARCO TEÓRICO 2

3 Evolución de la Teoría Atómica -Tales de Mileto, Demócrito y Aristóteles, entre otros año 600 a.c. -John Dalton elaboró el primer modelo atómico con bases científicas Modelo atómico de Joseph John Thomson (1897). -Modelo atómico de Bohr - Rutherford (1911) -Modelo mecánico-cuántico del átomo ( ) Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger 3

4 PARTÍCULAS SUB NUCLEARES QUARKS - LEPTONES QUARKS up (arriba) down (abajo) charm (encanto) strange (extraño) top (cima) y bottom (fondo). Grupos hadrones 2 mesones 3 bariones 4

5 TABLA PERIÓDICA (Dmitri Mendeléyev) 5

6 ESTRUCTURAS CRISTALINAS 6

7 ESTRUCTURAS CRISTALINAS 7

8 ESTRUCTURAS CRISTALINAS DIÓXIDO DE SILICIO SILICIO 8

9 QUE ES LA LUZ? 9

10 Carga eléctrica Es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones en las interacciones eléctricas. 10

11 Ley del Coulomb La ley de Coulomb es la que define y describe la fuerza eléctrica entre dos cargas. Establece que es directamente proporcional a las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. La unidad de carga es el Coulomb y se escribe C, r es la distancia de separación entre una carga y otra. 11

12 Campo eléctrico Es una región del espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza eléctrica. 12

13 Campo magnético generado por una corriente eléctrica. Cuando una corriente eléctrica (cargas eléctricas en movimiento) circula a través de un conductor, genera a su alrededor un efecto no visible llamado campo magnético. Dicho campo se representa por líneas imaginarias alrededor del conductor. El campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia respecto al conductor. 13

14 Comportamiento Ondulatorio de la luz 14

15 Comportamiento corpuscular de la Luz Cuando la luz de energía (E=hf) muy elevada, como la UV, incide sobre una superficie interactúa con los átomos como si esta fuera una partícula que golpea a los electrones desvinculándolos de su núcleo. A esta partícula elemental se le llama fotón. El fotón se puede entender como un paquete, de energía electromagnética o de luz. Éste fue propuesto por Albert Einstein para explicar el efecto fotoeléctrico 15

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17 CIRCUITO DE TRANSMISIÓN Electrones Luz Electrones Tx MOD. C.E.O. F.O. C.E.O. MOD. Rx 17

18 Espectro electromagnético 18

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20 Definición del espectro visible Se definen los límites del ancho de banda de la luz visible 20

21 Estructura cristalina 21

22 Regularidad de la estructura cristalina (nm) 22

23 PROPAGACIÓN DE LA LUZ GEOMÉTRICA Superficie de separación ÓPTICA ONDULATORIA Fenómeno de interferencia coherencia 23

24 ESTRUCTURA COAXIAL DE UNA FIBRA ÓPTICA ƞ1 ƞ2 ƞ1 > ƞ2 SiO2 CORTE TRANSVERSAL DE LA FIBRA ÓPTICA Ƞ1 = Co/C1 índice de refracción 24

25 Conducción de la luz en un conductor de fibra óptica por RTI Corte Longitudinal 25

26 EXPERIMENTO 26

27 ÓPTICA GEOMÉTRICA 27

28 ÓPTICA GEOMÉTRICA Refracción de la Luz 28

29 Reflexión total de la luz 29

30 Ley de Snell 30

31 Reflexión Total y Apertura Numérica 31

32 αc = Arc Sen ƞ2 ƞ1 Ángulo de aceptación 32

33 CONO DE ACEPTACIÓN DE LA F.O. 33

34 Comparación entre secciones Cabello humano Conductor de F.O. monomodo 34

35 ÓPTICA ONDULATORIA - Concepto de interferencia - Concepto de coherencia 35

36 CONCEPTO DE COHERENCIA 36

37 CONCEPTO DE COHERENCIA 37

38 CONCEPTO DE INTERFERENCIA CONCEPTO DE MODO DE PROPAGACIÓN 38

39 Primeros 10 modos de propagación ν : índice modal azimutal ( ½ nº puntos luminosos) μ : índice modal radial ( nº de anillos ) 39

40 Comparación de superficies frontales Fibra Multimodo de Perfil Gradual Fibra Monomodo de Perfil Escalón Diámetro externo de las fibras 125 μm 40

41 Perfiles para las fibras ópticas 41

42 Perfiles múltiples para F.O. monomodo p/fibras monomodo permite desplazar la At por Disp. Cromática. De 1300 nm a1550 nm 42

43 Perfiles múltiples para F.O. monomodo Conductores de F.O.monomodo con dispersión desplazada 43

44 Perfiles múltiples para F.O. monomodo Conductores de F.O. monomodo de dispersión plana o compensada p/1300 a

45 Dopado de la Fibra Óptica 45

46 Ensanchamiento del pulso 46

47 Análisis del Ensanchamiento del pulso F.O. DETERMINA EL AB DE LA F.O. 47

48 Ensanchamiento del pulso Pulso de Entrada Fibra multimodo con perfil escalón Pulso de Salida Fibra monomodo con perfil esacalón 48

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51 Pulso ensanchado (dominio del tiempo) 51

52 PARÁMETROS QUE DETERMINAN EL Nº DE MODOS Parámetro Estructural V Parámetro de perfil g 52

53 Parámetro estructural V 53

54 Parámetro que define el número de modos Perfil escalón g Perfil gradual g 2 54

55 Funciones que describen la propagación Ecuaciones de Maxwell Caracteristicas Funciones de Bessel Permite encontrar V cutt-off 55

56 FUNCIONES DE BESSEL V cutt p/grdual DEFINE EL VALOR DE cutt-off DEL PARAMETRO ESTRUCTURAL V 56

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58 EFECTO FOTOELÉCTRICO 58

59 Banda de Conducción h f absorción E g Emisión espontánea por recombinación h f Emisión estimulada h f Banda de valencia FOTODIODO LED LÁSER h f Fotón Electrón Laguna 59

60 Análisis del ancho espectral λ del emisor de luz 60

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62 Distribución de la energía del modo fundamental λ Cuanto menor sea λ Mas coherente será la fuente lumínica p/diodo láser (1 5) nm p/led ( ) nm 62

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65 FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O. INTRINSECOS BANDAS DE ABSORCIÓN DISPERSIÓN CROMÁTICA FACTORES RADIACIÓN NUCLEAR EXTRINSECOS MICRODEFORMACIONES 65

66 FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O. FACTORES INTRÍNCECOS BANDAS DE ABSORCIÓN F(λ) OH - Emisores - En el Material Δλ ΔC DISPERSIÓN CROMÁTICA (Ancho de banda ) - Falta de homogeneidad - Guía de Onda Δƞ F.O. Ƞ1 = Co/C1 66

67 ATENUACION EN LA FIBRA OPTICA Absorción : Análisis de falta de homogeneidad PRESENCIA DE IMPUREZAS EN EL Si O 2 Fe Cu Co Cr Ni Mn Óxidos metálicos At OH Bandas de absorción 1ppm Cu 5 db/km 880 nm 1 ppm OH 0,1 db/km 1 db/km 1,7 db/km 35 db/km 800 nm 950 nm 1240 nm 1390 nm 67

68 CURVA DE ATENUACIÓN 68

69 VENTANAS DE TRANSMISIÓN 69

70 VENTANAS DE TRANSMISIÓN 70

71 VENTANAS DE TRANSMISIÓN 71

72 Ventanas que definen el máximo AB p/f.o.multimodo Análisis del ensanchamiento del pulso en el dominio de la frecuencia 72

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74 FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O. RADIACIÓN NUCLEAR EXTRINSECOS MICRODEFORMACIONES 74

75 OBTENCIÓN DEL ANCHO DE BANDA EN LA F.O. 75

76 OBTENCIÓN DEL ANCHO DE BANDA EN LA F.O. c 76

77 ESTABILIDAD DE LA ATENUACIÓN H2O HIDRÓGENO MONOATÓMICO - POLÍMEROS - DEGRADACIÓN DE METALES - CORROCIÓN GALVÁNICA - BACTERIAS ACELÓGENAS 77

78 Método de medición de atenuación por transmisión de luz 78

79 Obtención del vidrio de cuarzo por método indirecto 79

80 Obtención de preforma por deposición de polvo de SiO 2 80

81 Sinterizado del material poroso por alta temperatura 81

82 Estirado y recubrimiento de la F.O. 82

83 Sistema de filtrado de aire de la planta elaboradora de F.O. 83

84 Sistema de tratamiento de materias primas de alta pureza 84

85 Sistema de almacenamiento de materia prima en estado líquido 85

86 Tecnología de Cables 86

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99 Los cables estándar de fibras ópticas de WilTel se introducen en caños de 1 Que a su vez se colocan en las tuberías de 8 existentes 99

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101 Método de empalme mecánico simple para F.O. de perfil gradual At = 0.2 db 101

102 Equipo empalmador térmico simple para F.O. multimodo 102

103 Dispositivo de ajuste para equipos empalmadores de F.O. de perfil gradual At db 103

104 Dispositivo porta empalme 104

105 Sistema de ajuste de equipos empalmadores de F.O. monomodo At < 0.1 db 105

106 Sistema de ajuste rápido de F.O. mono-multimodo Sistema local de inyección de luz 106

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110 Conexión por conectores > Tolerancia en el plano de separación y distancia de acople 110

111 Conexión por conectores Solo At < para 850 nm,1300 nm y 1500 nm 111

112 Acoplamiento frontal Atenuación de inserción At de inserción admisible = 1dB 112

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