¿Cómo Funciona La Fibra Óptica? Tipos de Fibra Óptica


La fibra óptica es un medio de transmisión de información. ¿Cómo funciona la fibra óptica? De hecho, se fabrica según el principio de reflexión total de la luz. El núcleo de fibra óptica suele ser un doble cilindro concéntrico de vidrio de cuarzo. Es frágil y se rompe con facilidad, por lo que se necesita unas capas protectoras adicionales. Además de la cubierta de plástico, los cables de fibra óptica para exteriores también tienen una capa armada.

Cable de fibra óptica
Cable de fibra óptica 12 hilos

Tabla de Contenidos

– Tipos de Las Fibras Ópticas
&nbsp Material de Producción
&nbsp Modo de Transmisión
&nbsp Aplicación
– ¿Cómo Funciona La Fibra Óptica?
&nbsp La Luz y Sus Propiedades
&nbsp Refracción y Reflexión de La Luz
&nbsp Conversión de Señales Ópticas
– Ventajas de La Transmisión por Fibra Óptica
&nbsp Banda de Frecuencias Ancha
&nbsp Baja Pérdida
&nbsp Peso Ligero
&nbsp Alta Resistencia a Las Interferencias
&nbsp Rendimiento Fiable
&nbsp Costes a La Baja
– Resumen

Tipos de Las Fibras Ópticas

A medida que la tecnología de las comunicaciones sigue avanzando, la gama de productos de fibra óptica no deja de crecer. El desarrollo de fibras ópticas para distintas aplicaciones ha sido especialmente rápido en los últimos años. Los cables de fibra óptica pueden clasificarse según los materiales utilizados para su fabricación, el modo de transmisión y su uso.

Material de Producción

  1. Fibra óptica de vidrio de cuarzo de alta pureza. Este material tiene bajas pérdidas, de hasta 0,47 dB/km a grandes longitudes de onda. Con material de silicio de germanio para el núcleo y material de borosilicato para el revestimiento de la fibra óptica multimodo, la pérdida es tan baja como 0,5 dB/km.
  2. Fibras de vidrio multicomponentes. Estas fibras suelen ser de vidrio más convencional y tienen bajas pérdidas. Por ejemplo, las fibras de vidrio Sodium-borosilica-te tienen una pérdida mínima de 3,4 db/km a l=0,84 µm.
  3. Fibra óptica de plástico. Es más ligera, barata, flexible y fácil de procesar que la fibra óptica de cuarzo. Pero su pérdida es grande, a I = 0,63 micras es de unos 100-200db/km.

Modo de Transmisión

  1. Fibra óptica monomodo. El diámetro del núcleo de la fibra óptica monomodo suele ser de 9 o 10 μm, próximo a la longitud de onda. Sólo es capaz de transmitir un modo de onda de señal. No hay dispersión de modo porque la luz viaja sólo a lo largo de una línea recta en él, sin reflexión. Esto hace que la fibra monomodo sea adecuada para sistemas troncales, de alta capacidad y larga distancia, debido a su gran ancho de banda de transmisión.
  2. Fibra óptica multimodo. El diámetro del núcleo de la fibra multimodo suele ser de 50 o 62,5 μm, mucho mayor que la longitud de onda. Puede transmitir múltiples modos de luz. Sin embargo, su dispersión intermodal es grande, lo que limita la frecuencia a la que pueden transmitirse las señales digitales. Por ejemplo, una fibra de 600MB/KM sólo tendrá un ancho de banda de 300MB a una distancia de 2KM. Como resultado, la fibra multimodo puede transmitirse a distancias relativamente cortas, normalmente de unos pocos kilómetros.
Luz en la fibra óptica
Recorrido de la luz en la fibra óptica

Aplicación

Los cables de fibra óptica pueden dividirse en fibras de comunicación y fibras que no son de comunicación según sus aplicaciones. Las fibras especiales incluyen fibras de baja birrefringencia, fibras de alta birrefringencia, fibras revestidas, fibras con núcleo líquido, fibras láser, fibras aéreas para exteriores, etc.

Especificaciones de la fibra óptica más utilizada:

Monomodo: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
Multimodo: 50/125μm, 62,5/125μm
Redes industriales, médicas y de baja velocidad: 100/140μm, 200/230μm
Plásticos para control automotriz: 98/1000μm

¿Cómo Funciona La Fibra Óptica?

La Luz y Sus Propiedades

La luz es una onda electromagnética. La parte visible de la gama de longitudes de onda va de 390 a 760 nm. La parte de la luz superior a 760 nm es infrarroja y la inferior a 390 nm es ultravioleta. Las tres longitudes de onda más utilizadas en las fibras ópticas son 850, 1310 y 1550.

Refracción y Reflexión de La Luz

La luz viaja a velocidades diferentes en sustancias diferentes. Cuando la luz se dirige de una sustancia a otra, se refracta y refleja en la interfase entre las dos sustancias. El ángulo de la luz refractada varía con el ángulo de la luz incidente. Cuando el ángulo de la luz incidente alcanza o supera un determinado ángulo, toda la luz incidente se refleja, lo que se denomina reflexión total de la luz.

La comunicación por fibra óptica se basa en estos principios. La parte principal de una fibra óptica suele dividirse en tres capas. En el centro hay un núcleo de vidrio de alto índice de refracción. Y en la capa exterior hay un revestimiento de vidrio de sílice de bajo índice de refracción. La capa más externa es un revestimiento de resina de refuerzo.

Conversión de Señales Ópticas

El sistema de transmisión óptica consta de tres componentes: la fuente de luz, el medio de transmisión y el detector. Es habitual que un pulso de luz represente el bit 1 y que ningún pulso de luz represente el bit 0. Cuando la luz incide en el detector, produce un pulso eléctrico. Con una fuente de luz en un extremo de la fibra y un detector en el otro, se forma un sistema de transmisión unidireccional. Recibe una señal eléctrica, la convierte en un impulso luminoso y lo transmite, y luego el extremo receptor vuelve a convertir el impulso luminoso en una señal eléctrica.

Ventajas de La Transmisión por Fibra Óptica

Después de que Maiman, un científico estadounidense, inventara el primer láser del mundo en 1960, proporcionó una buena fuente de luz para la comunicación óptica. En las dos décadas siguientes se investigó sobre los medios de transmisión óptica y, finalmente, se fabricaron fibras ópticas de bajas pérdidas. Desde entonces, la comunicación óptica ha entrado en una fase de rápido desarrollo. La transmisión por fibra óptica tiene muchas ventajas destacables.

Fibra óptica para la red
ZMS Fibra Óptica Cable

Banda de Frecuencias Ancha

La banda de frecuencias representa la capacidad de transmisión. Cuanto mayor es la frecuencia de la onda portadora, mayor es el ancho de banda en la que se puede transmitir la señal. Aunque las fibras ópticas pueden tener diferentes pérdidas debido al uso de distintas frecuencias de luz, su ancho de banda puede alcanzar los 30.000 GHz. Se pueden disponer 2.000 portadoras ópticas en el rango de 30.000 GHz utilizando comunicaciones ópticas coherentes avanzadas. Puede albergar millones de canales.

Baja Pérdida

Los mejores cables coaxiales tienen una pérdida de más de 40 dB por kilómetro al transmitir señales de 800 MHz. En cambio, las pérdidas de las fibras ópticas son mucho menores. Para la transmisión de luz de 1,31um, la pérdida por kilómetro es inferior a 0,35 dB. Si se transmite luz de 1,55um, la pérdida por kilómetro es aún menor, hasta 0,2 dB o menos. Este nivel de pérdida de potencia permite transmitir a distancias mucho mayores.

Peso Ligero

Las fibras ópticas son muy finas. Un cable óptico compuesto por entre 4 y 48 fibras tiene menos de 13 mm de diámetro. Es mucho más pequeño que los 47 mm de diámetro de un cable coaxial estándar. Además, las fibras ópticas son de vidrio, lo que le confiere un diámetro pequeño y un peso ligero. Por eso, es muy fácil de instalar.

Alta Resistencia a Las Interferencias

El componente básico de las fibras ópticas es el cuarzo, que sólo transmite luz y no conduce la electricidad. Por tanto, las señales ópticas que se transmiten en ellas no se ven afectadas por los campos electromagnéticos. De este modo, la transmisión por fibra óptica es muy resistente a las interferencias electromagnéticas e industriales. Las señales transmitidas por fibra óptica son menos susceptibles de ser escuchadas y facilitan la confidencialidad.

Rendimiento Fiable

La fiabilidad de un sistema está relacionada con el número de dispositivos que lo componen. Cuantos más dispositivos haya, mayor será la probabilidad de fallo. Los sistemas de fibra óptica contienen menos dispositivos y son naturalmente más fiables. Además, los dispositivos de fibra óptica tienen una larga vida útil, con un tiempo de funcionamiento sin fallos de 500.000 a 750.000 horas.

Costes a La Baja

Se ha propuesto una nueva Ley de Moore, también llamada Ley Óptica. Esta ley establece que el ancho de banda de la información transmitida por fibras ópticas aumenta en un factor de uno cada seis meses, mientras que el precio disminuye en un factor de uno. El desarrollo de la tecnología de comunicación óptica ha sentado unas bases muy buenas para el desarrollo de la tecnología de banda ancha para Internet.

Resumen

El principio de funcionamiento de los cables de fibra óptica se realiza principalmente mediante la conversión de señales fotoeléctricas y el principio de transmisión de la luz. Como parte importante de las comunicaciones modernas, las fibras ópticas seguirán utilizándose y desarrollándose en el futuro.

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