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Fibra Optica
Uso y Aplicaciones
Elver Yoel Ocmin Grandez
[email protected]
993908
http://yoelocmin.tk
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Contenido
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Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Ventajas y Desventajas de la F.O
2
Introducción (1/2)



La tecnología actual avanza día con día de acuerdo a las
necesidades con que se va enfrentando el hombre en su vida
cotidiana, es el caso de las telecomunicaciones en general y
específicamente en las comunicaciones vía fibra óptica
Las aplicaciones de la red de datos incluyen áreas de redes locales
(LAN´s) tales como una gran cobertura de una área de red
metropolitana (MAN´s) y grandes áreas de redes amplias
(WAN´s)
La red óptica posee actualmente nuevos retos, la esencia de la
red óptica es que la fibra debe llevar más longitud de onda sobre
más grandes distancias, frecuentemente el bit más significativo
tiende a perder potencia en su nivel.
3
Introducción (2/2)

Las distancias sobre la cual las señales trasmitidas sin regenerar
varían menos que 300 mts en sistemas submarinos de miles de
kilómetros la velocidad del bit por longitud de onda puede ser de
10 Mbit/s de sistema común, pero este a su vez debe ser hoy en
día mucho más grande para poder incrementar la velocidad a 40
Gbits/s en un futuro no lejano.
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Contenido
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Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Ventajas y Desventajas de la F.O
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Propiedades de la Fibra (1/5)
ATENUACION

Los nuevos sistemas de transmisión usan fibras multimodo, operadas
en la primera ventana de longitud de onda cercana a las .85 um,
mostrado en la figura, y después en la segunda ventana cerca de 1.3
um. Una fibra de modo simple primeramente opera en la segunda
ventana, donde la atenuación de la fibra es típicamente menor que
0.35 dB/Km. Sin embargo la región de menos pérdida ( típicamente
pérdidas cercanas a las 0.20 dB/Km) permanece en una longitud de
onda amplia y los laceres y receptores operan en esa ventana
cercanos a 1.55 um
6
Propiedades de la Fibra (2/5)
(a)
(b)
DISPERSIÓN CROMÁTICA


La dispersión cromática describe la tendencia para diferentes
longitudes de onda que viajan a diferentes velocidades en una fibra.
En longitudes onda donde la dispersión cromática es alta, los pulsos
ópticos tienden a expandirse en el tiempo y provocar interferencia, lo
cual puede producir una inaceptable velocidad del bit
la figura (a) muestra como la dispersión cromática cambia con la
longitud de onda para tres diferentes tipos de fibra. La dispersión
cromática de una fibra consiste de dos componentes – Material y Guía
7
de Onda- como se muestra en la figura (b)
Propiedades de la Fibra (3/5)
PMD en una Fibra de Modo Simple cuya asimetría es
uniforme a lo largo de su longitud
DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN

La figura muestra los dos modos principales de una fibra asimétrica
que es uniforme a lo largo de su longitud. El modo en el eje X es
arbitrariamente etiquetado con un modo lento, mientras que en el eje
Yes etiquetado en el modo rápido. La diferencia en los tiempos de
arribo en los modos de dispersión por polarización (PMD), es
típicamente medida en picosegundos. Sino es propiamente controlado,
PMD puede producir errores excesivos en las bits para la trasmisión
en sistemas digitales y que pueden distorsionar señales de video
trasmitidos usando formato de modulación de amplitud analógico 8
Propiedades de la Fibra (4/5)
NO LINEALIDAD DE LA FIBRA ÓPTICA

Niveles de alta potencia de la fibra óptica disponibles y amplificadores
ópticos provocan señales que interactúan con la fibra en las cuales
produce una variedad de efectos no lineales, sino son controlados
propiamente, estas no linealidades pueden afectar de forma adversa
al desarrollo del sistema, las no linealidades de la fibra caen dentro de
dos categorías:-dispersión estimulada e índices de fluctuación
refractivos. Los niveles de potencia en los cuales los diferentes
fenómenos no lineales se manifiestan ellos mismos, son conocidos
como thresholds
9
Propiedades de la Fibra (5/5)
DISPERSIÓN ESTIMULADA (Stimulated Scattering).



Esta no linealidad ocurre en sistemas de modulación intensos cuando
las señales ópticas interactúan con las ondas acústicas o con
vibraciones moleculares en la fibra de Si. Esta interacción dispersa la
luz y la cambia a una longitud de onda mayor. Hay dos formas de
dispersión estimulada: -Stimlated Brillouin Scattering y Stimulated
Raman ScatteringÍndices de Fluctuaciones Refractivas ( Refractive Index
Fluctuations).
Aunque el índice de refacción de una fibra óptica de Si presenta una
constante a bajos niveles de potencia óptica, las altas potencias
relacionadas con los amplificadores ópticos pueden modular el índice
variando la intensidad óptica de la señal de trasmisión. Los efectos de
la no linealidad de los índices refractivos caen dentro de tres
categorías:-Self –Phase Modulation, Croos-Phase Modulation y FourWave Mixing.
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Contenido
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
Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Servicios Ofrecidos por la Fibra
Óptica
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Tipos de Fibra Optica (1/4)
EXISTEN 2 TIPOS DE FIBRA OPTICA

Fibra Optica Monomodo

Fibra Optica Multimodo
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Tipos de Fibra Optica (2/4)
FIBRA OPTICA MONOMODO

Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de
transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los
100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero
también es la más compleja de implantar. El dibujo muestra que sólo
pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que
sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de
"monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso,
único). Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo
orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que
transmiten, es decir, de unos 5 a 8 m m.
13
Tipos de Fibra Optica (3/4)
FIBRA OPTICA MULTIMODO

Comercialmente desarrollada a los finales de los 70´s y principios de
los 80´s, tienen un diámetro de núcleo de 50 um como se muetra en
la figura 8. Originalmente usado para largas distancias y sistema
trunking interoficinas, La fibra multimodo fue rápidamente desplazada
por la fibra de modo simple (Single-Mode) para aplicaciones de
telecomunicación, porque este tipo presenta una baja atenuación
óptica y una gran capacidad de trasmisión de información.
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Tipos de Fibra Optica (4/4)
COMPARACION ENTRE MONOMODO y MULTIMODO
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Contenido
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Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Servicios Ofrecidos por la Fibra
Óptica
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Aplicaciones de Fibra Optica (1/4)
INTERNET




Para navegar por la red mundial de redes,
Internet, no sólo se necesitan un computador,
un módem y algunos programas. El
ciberespacio es un mundo lento. Un usuario
puede pasar varios minutos esperando a que
se cargue una página o varias horas tratando
de bajar un programa de la Red a su PC.
Esto se debe a que las líneas telefónicas, el medio que utiliza la mayoría de
los 50 millones de usuarios para conectarse a Internet, no fueron creadas
para transportar videos, gráficas, textos y todos los demás elementos que
viajan de un lado a otro en la Red.
Pero las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio.
Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra
óptica.
La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos
millones de bps , impensable en el sistema convencional, en el que la
mayoría de usuarios se conecta a 28.000 0 33.600 bps.
17
Aplicaciones de Fibra Optica (2/4)
REDES

La fibra óptica se emplea cada vez más
en las redes de comunicaciones se
emplean sistemas de láser con fibra óptica.
Hoy funcionan muchas redes de fibra para
la comunicación a larga distancia, que
proporcionan conexiones
transcontinentales y transoceánicas.
Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que
puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para
recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra
óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a
aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los
amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden
aumentar todavía más esta distancia
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Aplicaciones de Fibra Optica (3/4)
TELEFONIA


Con motivo de la normalización de
interfaces existentes, se dispone de los
sistemas de transmisión por fibra óptica
para los niveles de la red de
telecomunicaciones públicas en una amplia
aplicación, contrariamente para sistemas
de la red de abonado (línea de abonado),
hay ante todo una serie de consideraciones
Para la conexión de un teléfono es completamente suficiente con los
conductores de cobre existentes. Precisamente con la implantación
de los servicios en banda ancha como la videoconferencia, la
videotelefonía, etc, la fibra óptica se hará imprescindible para el
abonado. Con el BIGFON (red urbana integrada de
telecomunicaciones en banda ancha por fibra óptica) se han
recopilado amplias experiencias en este aspecto. Según la estrategia
elaborada, los servicios de banda ancha posteriormente se
ampliarán con los servicios de distribución de radio y de televisión
en una red de telecomunicaciones integrada en banda ancha
19
(IBFN).
Aplicaciones de Fibra Optica (4/4)
OTRAS APLICACIONES


Las fibras ópticas también se emplean
en una amplia variedad de sensores,
que van desde termómetros hasta
giroscopios. Su potencial de aplicación
en este campo casi no tiene límites,
porque la luz transmitida a través de las
fibras es sensible a numerosos cambios
ambientales, entre ellos la presión, las
ondas de sonido y la deformación,
además del calor y el movimiento.
La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de
luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la
cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden
emplearse para transmitir imágenes; en este caso se utilizan haces
de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al
lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos.
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Contenido
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
Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Ventajas y Desventajas de la F.O
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Técnicas de Multiplexacion (1/7)
TDM

Esta multiplexación de división de tiempo (TDM) se puede lograr en
el dominio eléctrico u óptico, con cada canal de la bajo-velocidad
transmitiendo un pedacito (o la asignación de los pedacitos
conocidos como paquete) en una ranura de tiempo dada y esperar
su vuelta de transmitir otro pedacito (o el paquete) después de que
el resto de canales hayan tenido su oportunidad de transmitir . TDM
es absolutamente popular entre las redes eléctricas de hoy, y es
bastante directo poner en ejecucio'n en una red óptica en las
velocidades < 100-Gbps. Este esquema por sí mismo no puede
esperar utilizar la anchura de banda disponible porque es limitado
por la velocidad de tiempo de multiplexacion y demultiplexacion . 22
Técnicas de Multiplexacion (2/7)
WDM (multiplexación de división de longitud de onda)

Para explotar más de la anchura de banda de THz de la fibra. Una
opción obvia es el WDM, en el cual varios canales banda-modulados
se transmiten a lo largo de una sola fibra pero con cada canal
situado en una diversa longitud de onda .
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Técnicas de Multiplexacion (3/7)
Como Trabaja el WDM?

Es fácil entender a WDM. Considerando el hecho de que usted puede
ver muchos diversos colores de la luz - registro, verde, amarillo, azul,
etc. de una vez. Los colores se transmiten a través del aire juntos y
pueden mezclarse, pero pueden ser separados fácilmente usando un
dispositivo simple como un prisma, apenas como separamos la luz
"blanca" del sol en un espectro de colores con el prisma.
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Técnicas de Multiplexacion (4/7)
Separación de un haz de luz en sus colores

Esta técnica primero fue demostrada con la fibra óptica a comienzo
de los 80’s cuando los acoplamientos ópticos de la fibra del telco
todavía utilizaban la fibra con varios modos de funcionamiento. La
luz en 850 nm y 1300 nm fue inyectada en un extremo de la fibra
usando un simple acoplador fundido. En el extremo lejano de la
fibra, otro acoplador partió la luz en dos fibras, una enviada a un
detector de silicio más sensible a 850 nm y una a un germanio o a
un detector de InGaAs más sensible a 1300 nm. Los filtros quitaron
las longitudes de onda indeseadas, así que cada detector después 25
podía recepcionar únicamente la señal prevista para él.
Técnicas de Multiplexacion (5/7)
Demultiplexor del WDM

El demultiplexor toma la fibra de la entrada y enfoca la luz a un estrecho haz
paralelo de luz. Este haz Brilla en una rejilla (un espejo como el dispositivo que
funciona como un prisma) que separa la luz en las diversas longitudes de onda
enviándolas con diversos ángulos, creando las salidas separadas para cada
longitud de onda de luz
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Técnicas de Multiplexacion (6/7)
Multiplexado en tiempo y en longitud de onda

Para aprovechar el enorme ancho de banda que ofrece una fibra óptica, y hacer
posible que cada fibra pueda ser utilizada por miles de usuarios a la vez, se
debe recurrir al multiplexado en tiempo y en longitud de onda. En el
multiplexado en tiempo (TDM), los bits en comunicaciones con velocidades de
transmisión bajas, se intercalan y empaquetan de forma masiva en un único
canal . En el multiplexado en longitud de onda (WDM), se transmiten
simultáneamente por una única fibra distintos canales, pero con diferente
longitud de onda dentro del ancho de banda de los EDFA . En los sistemas con
WDM denso, dependiendo de la distancia del enlace y de la transferencia, la
separación entre canales puede llegar a ser inferior a 1 nm. Esta concentración
tan densa de canales puede permitir alcanzar capacidades agregadas
superiores a Tbps en sistemas con 100 canales a distinta longitud de onda
distribuidos en la banda C (1530-1560 nm), y transferencias de 10 Gbps cada
uno. El TDM y el WDM están dando como resultado una increíble mejora de la
capacidad de transmisión, que ha ido aumentando en los últimos años .
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Técnicas de Multiplexacion (7/7)
Multiplexado en tiempo y en longitud de onda
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Contenido
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Introduccion
Propiedades de la Fibra Óptica
Tipos de Fibra Óptica
Aplicaciones de Fibra Optica
Técnicas de Multiplexado y
Demultiplexado
Ventajas y Desventajas de la F.O
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Ventajas y Desventajas (1/2)
VENTAJAS
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Para aprovechar el enorme
Insensibilidad a la interferencia electromagnética, como ocurre cuando un
alambre telefónico pierde parte de su señal a otro.
Liviandad y reducido tamaño del cable capaz de llevar un gran número de
señales.
Gran Ancho de Banda.
Inmunes a EMI.
Alcance máximo por tramo de Fibra Óptica Multimodo 2.000 Mtrs y Monomodo
8.000 Mtrs
Grandes Velocidades en la transmisión de datos (500 Mhz).
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Ventajas y Desventajas (2/2)
DESVENTAJAS
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Fragilidad de las fibras.
Disponibilidad limitada de conectores.
Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo
Las fibras ópticas presentan limitaciones químicas que adquieren mayor
intensidad para determinadas longitudes de onda, a los efectos de la irradiación,
determinándose que los láseres de elevada potencia pueden motivar cierto
deterioro
Inmunes a EMI.
Alcance máximo por tramo de Fibra Óptica Multimodo 2.000 Mtrs y Monomodo
8.000 Mtrs
Grandes Velocidades en la transmisión de datos (500 Mhz).
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¡¡¡GRACIAS!!!
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