FIBRAS ÓPTICAS. Cátedra de OPTOELECTRÓNICA Universidad Nacional de Tucumán

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1 FIBRAS ÓPTICAS PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Cátedra de OPTOELECTRÓNICA Universidad Nacional de Tucumán

2 Lafibra ópticaes unmedio de transmisiónempleado habitualmente enredes de datos; unhilomuy fino de material transparente,vidrioomateriales plásticos, por el que se envíanpulsosdeluzque representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por elnúcleode la fibra con un ángulo dereflexiónpor encima del ángulo límite de reflexión total, en función de laley de Snell. La fuente de luz puede serlásero unled.

3 FUNCIONAMIENTO REFLEXIÓN TOTAL INTERNA Rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción n1incidiendo con un ángulo ϴ1 sobre una superficie de un medio de índicen2con n1>n2,puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción.

4 REFLEXIÓN TOTAL INTERNA

5 REFLEXIÓN TOTAL INTERNA Este fenómeno se da, cuando el ángulo de incidencia de la luz supera cierto valor crítico. Ley de Snell:

6 APERTURA NUMÉRICA ÁNGULO DE ACEPTACIÓN Angulo de aceptación es el angulomáximo medido desde el eje de la fibra para el cual el rayo incidente experimenta reflexión total. La apertura númerica es un número adimensional que esta dado por el seno del ángulo de aceptación

7 TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS 1). Fibras ópticas monomodo: Sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra. Tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten. Este tipo de fibras ofrecen la mayor capacidad de transporte de información: banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Diámetro del núcleo: 10um. Diámetro del revestimiento: 125um.

8 2). Fibras ópticas multimodo: Una fibra multimodoes aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Las fibras multimodose usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; son simples de diseñar y económicas. Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, las fibras multimodose clasifican de dos maneras: a) FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL b) FIBRAS MULTIMODO DE ÍNDICE ESCALONADO

9 a). Fibras ópticas multimodo de índice escalonado: En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es constante en toda la superficie cilíndrica y claramente superior al de la cubierta que lo rodea. Diámetro del núcleo: 100um. Diámetro del revestimiento: 140um.

10 2). Fibras ópticas multimodo de índice gradual: Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Diámetro del núcleo: 50um. Diámetro del revestimiento: 125um.

11 MECANISMOS DE ATENUACIÓN Reflexión de Fresnell: Pérdida de energía debido al salto del índice entre el núcleo y el medio. Dispersión de Rayleigh: Pérdida de energía por variación de la densidad de concentración de impurezas, burbujas en el material, fisuras, etc. Absorción de radicales OH: Producto del proceso de fabricación. Se obtienen tres ventanas de baja atenuación: nm.

12 CURVA DE ATENUACIÓN TOTAL EN SILICIO

13 ANCHO DE BANDA: Mecanismos limitadores 1.Dispersión modal. 2.Dispersión Cromática.

14 DISPERSIÓN MODAL CAUSAS: a) Los diferentes modos de propagación recorren diferentes caminos ópticos. b) La velocidad de propagación es función de la relación c/n. SOLUCIONES: a) Usar índice gradual. b) Usar fibras monomodo

15 DISPERSIÓN CROMÁTICA CAUSAS: a) DISPERSIÓN DEL MATERIAL: El índice n es función de la longitud de onda. Las fuentes ópticas no transmiten una sola long. de onda. La dispersión es casi nula cerca de los 1300nm. a) DISPERSIÓN DE GUÍA DE ONDAS: Los índices de refracción del núcleo y del revestimiento tienen diferente dependencia con la longitud de onda. Es generalmente despreciable frente a la dispersión del material. SOLUCIONES: a) Usar fuentes ópticas de buena calidad de pureza espectral (láser) b) Usar repetidores y/o filtros en al recepción para conformar la señal.

12.1. Verdadero 12.2. Falso 13. La señal que transmite una fibra óptica puede degradarse debido a la dispersión 13.1. Verdadero 13.2. Falso 14.

12.1. Verdadero 12.2. Falso 13. La señal que transmite una fibra óptica puede degradarse debido a la dispersión 13.1. Verdadero 13.2. Falso 14. TEST 1. La luz es guiada en el interior de una fibra óptica mediante el fenómeno de la reflexión total interna. 1.1. Verdadero 1.2. Falso 2. El Dr. Kao, conocido como el padre de las fibras ópticas ha

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