Fibra óptica y las Pérdidas de la Fibra Óptica 1

Introducción a la Fibra Óptica

Un sistema de comunicación de fibra óptica funciona igual que cualquier otro sistema de telecomunicaciones. Pero en lugar de ser señales eléctricas que viajan a través de cables de metal, es la luz la que lleva la información mediante fibras de vidrio.
Los componentes principales de un sistema de comunicación de fibra óptica son:

1. Fuente de información: Por lo general, una persona o un ordenador o cualquier entidad que quiere enviar la información al receptor.
2. Transmisor: Se compone de tres etapas. En primer lugar, la información de la fuente de información se convierte en señales eléctricas correspondientes. Estas señales eléctricas a continuación, mediante una fuente óptica (LED / LASER) se transforman en señal modular de luz.
3. La fibra óptica (Canal): Las fibras ópticas son principalmente fibras de vidrio o de plástico utilizados para la propagación de la luz a grandes distancias. La propagación de la luz a través de la fibra se basa en el principio de reflexión interna total.
4. Receptor: el receptor igual que el transmisor también tiene tres etapas. El detector óptico (LDR / fotodiodo) detecta la señal óptica de entrada. Después transforma la electricidad en señal óptica después otra vez en señal eléctrica y entregarlo al destinatario mediante un transductor adecuado.
5. Conectores: Se utilizan para la conexión entre dos fibras o transmisor de fibra o fibra para conexiones del receptor.

Atenuación de la fibra óptica

También se conoce como pérdida de transmisión. Se puede definir como la pérdida de potencia óptica cuando la luz viaja a largas distancias dentro de un medio de transmisión. Se define como la relación de la potencia óptica de entrada (Pi) y la potencia de salida óptica (Po).

Atenuación = (10 / L) log ₁₀ (P _i / P _o )

La unidad de atenuación es db / km

Pérdidas de la fibra óptica por absorción

Una de las formas principales de la pérdida de señal en la fibra óptica. Cuando la luz viaja en las impurezas del vidrio / medio de fibras en el canal. Tales como partículas de metal o de humedad en la fibra pueden bloquear parte de la luz, absorber y disipar la luz en forma de calor que resulta en pérdida. Así la pérdida de la absorción puede ser definida como la porción de pérdida de señal debido a su conversión en otras formas de energía tales como calor. Es de dos tipos:

1. La absorción intrínseca: Es la causa por las propiedades básicas de la fibra. Si tenemos en cuenta la fibra para liberar todas las impurezas e imperfecciones entonces todas las pérdidas serían intrínsecas. Estos se pueden superar sólo cambiando el vidrio de sílice. En las longitudes de onda de la gama de operación de 700 nanómetros (nm) a 1600 nm. Así que para la sílice en las regiones de longitud de onda de interés para la comunicación óptica. Las colas de absorción de infrarrojos hacen contribuciones insignificantes.

La absorción intrínseca

2. Absorción extrínseca: Es causada por la presencia de impurezas en la fibra óptica como iones metálicos tales como Fe2 +, Cu2 +, Cr3 + o presencia de iones hidroxilo (OH-), es decir silicio-hidroxilo (Si-OH) dentro de la fibra. Para las pérdidas más bajas (<1 dB / km) las impurezas metálicas deben estar por debajo de una parte por fibras secas billion. La concentración de iones OH se reduce y podemos ver que el pico a 1.39um desaparece.

Las pérdidas por dispersión de la fibra óptica

Telpro Madrid como empresa instaladora de F.T.T.H. sabe que la propagación de la luz dentro de la fibra se basa en la reflexión interna total. Cualquier irregularidad incluso las irregularidades a nivel molecular en la superficie de la fibra puede hacer que la luz vaya en direcciones aleatorias y se traduce en pérdidas de dispersión. Se puede dividir en dos categorías.

1. Dispersión lineal
2. La dispersión no lineal.
3. Detallamos la dispersión lineal

1.1 Dispersión de Rayleigh: Es una de las principales causas de las pérdidas de fibra óptica. En estado fundido las moléculas de sílice se mueven al azar y se congelan en un solo lugar, en estado sólido. Esto provoca fluctuaciones en la densidad y por lo tanto las fluctuaciones del índice de refracción se producen a lo largo de la fibra. La dispersión de la luz debido a esto se conoce como dispersión de Rayleigh y es el 96% de las pérdidas de fibra óptica.

1.2 Dispersión de Mie: Dispersión de la luz también puede ocurrir si las faltas de homogeneidad en la fibra son comparables a la longitud de onda guiada. Es debido a las imperfecciones en la estructura cilíndrica de la guía de ondas, tales como irregularidades en la interfaz núcleo-revestimiento. Diferencias de índice de refracción a lo largo de la longitud de fibra, diámetro, fluctuaciones, cepas y las burbujas.

Las pérdidas de dispersión no lineales

Este tipo de pérdidas se produce debido a la dispersión inelástica de un fotón a otro fotón de energía más baja. Es decir, la energía de la señal luminosa se transfiere a otra ola de mayor longitud de onda, pero de menor energía. La diferencia de energía se traduce en un fotón.
La modalidad de dispersión no lineal es de dos tipos

1. La dispersión estimulada Raman (SRS)
2. Y la dispersión estimulada Brillouin (SBS).

1.1 Estimulada de Brillouin (SBS). Viene en efecto a frecuencias más altas. Cuando la modulación de la luz ocurre debido a la vibración térmica dentro de la fibra que se traduce en SBS. La dispersión produce un fotón acústico que resulta en un desplazamiento de frecuencia óptica de alrededor de 10 GHz conocido como desplazamiento de Stokes. Se produce sólo en dirección hacia atrás.

1.2 Dispersión estimulada Raman (SRS): Es similar a la dispersión de Brillouin con la diferencia de que en lugar de un fotón acústico se genera uno óptico. Puede ocurrir tanto en dirección hacia adelante y hacia atrás y puede tener un umbral de óptica de hasta tres veces la magnitud en comparación con la dispersión de Brillouin. Tiene un desplazamiento de frecuencia de alrededor de 13 THz.

Pérdidas de la fibra óptica por flexión:

Como su nombre sugiere estas pérdidas se producen debido a la flexión de la fibra, ya que altera el camino de la señal luminosa. Es de dos tipos.

1. Macro curvaturas.
2. las pérdidas de micro curvas.

1.1 Macro curvaturas. El plegado de las fibras ópticas en curvas cerradas se conoce como macro curvaturas. Esto crea un ángulo demasiado agudo que parte la luz que ya no se refleja de nuevo en la fibra y se escapa del revestimiento resultando en pérdida de señal. La pérdida óptica aumenta a medida que el radio de la fibra disminuye. Diferentes fibras ópticas tienen diferentes especificaciones en cuanto a las curvas permisibles sin pérdida significativa de la señal. Para el estándar de fibra G.657.B.3 (Unión Internacional de Telecomunicaciones) el radio se ha estandarizado al nivel de 5 mm.

1.2 Micro Curvas: curvas pequeñas que son causadas por pellizcos o apretando de la fibra lo que conduce a deformaciones en la estructura de la misma. Esto se traduce en el desplazamiento de la luz y por lo tanto hace que ocurra la pérdida en la fibra óptica.

Micro curva

Las pérdidas de dispersión en la fibra óptica:

La dispersión se describe como la ampliación de los pulsos de luz. Es el resultado de las propiedades físicas del sistema. Es de tres tipos a saber.

1. Dispersión modal
2. Tipo de Dispersión material
3. Dispersión de la guía de ondas

1.1 Tipo de Dispersión modal. Se produce en fibras multimodo y monomodo. En las fibras multimodo, ya que tiene un tamaño de núcleo más grande que puede guiar varios modos simultáneamente. Cada modo entra en la fibra óptica en diferentes ángulos y viaja a una distancia diferente hacia el receptor. Durante el tiempo de propagación de las ondas de luz puede ocurrir la superposición de las señales de ahí que causan distorsiones en las señales.

1.2 Dispersión material. Se produce debido al hecho de que la propagación de la luz depende de la interacción de la luz con el índice de refracción de cada material de fibra.

1.3 Una Dispersión de la guía de ondas. Este tipo de dispersión se produce principalmente en fibras monomodo. Esto ocurre debido a que una parte del recorrido de la luz se hace en el revestimiento y la mayor parte del recorrido de la luz está en el interior del núcleo. Debido a la diferencia en el índice de refracción de ambos núcleo y revestimiento. La luz viaja a diferentes velocidades según el medio que le guía, por tanto, causan la dispersión de luz en el receptor.

La dispersión modal.

Dispersión Material.

La dispersión de guía de ondas

Las pérdidas del conector de fibra óptica

Este tipo de pérdidas se producen en la interconexión de las dos fibras. Puede suceder si la conexión de la fibra no esta alineada. O tiene espacio de aire. O tiene un diámetro desigual o han inclinado el eje. Los tipos de pérdidas del conector se representan en la fig.

Pérdidas del conector