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Introducción a las Fibras Opticas para Comunicaciones

Introducción a las Fibras Opticas para Comunicaciones. info@delandsrl.com http://www.delandsrl.com. Programa. Fibras ópticas para comunicaciones: conceptos teóricos y propiedades Conceptos teóricos generales Fibras multimodo y monomodo Cables con fibras ópticas: tipos y aplicaciones.

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Introducción a las Fibras Opticas para Comunicaciones

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Presentation Transcript

  1. Introducción a las Fibras Opticas para Comunicaciones info@delandsrl.com http://www.delandsrl.com

  2. Programa • Fibras ópticas para comunicaciones: conceptos teóricos y propiedades • Conceptos teóricos generales • Fibras multimodo y monomodo • Cables con fibras ópticas: tipos y aplicaciones

  3. Programa • Elementos pasivos • Manipuleo de fibras ópticas • Uso de herramientas • Conectorizaciones en campo • Empalmes mecánicos • Verificación de conectores • Ubicación en unidades de distribución

  4. Programa • Técnicas de medición • Cálculos de atenuación • Certificación de instalaciones • Preparación de informes

  5. Programa • Video: Fabricación de fibras ópticas (Corning Glass) • Video: Armado de conectores • Video: Uso de herramientas (Clauss) • Video: Interferometría • Presentación: medición con refractómetro

  6. Fibras ópticas - Historia • Charles Kao - ITT Labs, Harlow, Inglaterra - 1966 • Mensajes a alta velocidad por filamento de vidrio

  7. Fibras ópticas - Historia • Desarrollar un tipo de vidrio lo suficientemente puro • 1 % de la luz fuese retenido luego de 1 km de recorrido • longitud de los tramos de cobre sin repetidores en esa época • 1% de luz remanente equivale a 20 dB/km.

  8. Fibras ópticas - Historia • 1970 • científicos de Corning (Drs. Robert Maurer, Donald Keck y Peter Schultz) • menos de 20 dB/km en una fibra óptica de vidrio muy puro.

  9. Niveles de atenuación

  10. ATENUACION vs. LONGITUD DE ONDA

  11. Fibras ópticas • Formadas por un filamento de vidrio de elevada pureza. • Poseen un núcleo por el que se transmiten haces de luz con longitudes de onda perfectamente establecidas. • 850 nm • 1300 nm • 1550 nm • nm = nanómetro = 0.000000001 metros. • color rojo = 700 nm , infrarrojo = 900 nm.

  12. Ventajas de las fibras ópticas • Alta calidad de transmisión. • Mayor capacidad para el transporte de información. • Atenuación mucho menor que en medios de transmisón basados en cobre.

  13. Ventajas de las fibras ópticas • Bajo peso y tamaño reducido. • Es dieléctrica. • Inmunidad a las interferencias electromagnéticas (EMI) y de radiofrecuencia (RFI).

  14. Ventajas de las fibras ópticas • Facilidad de instalación • Escaso mantenimiento y elevada confiabilidad • Simplicidad en las actualizaciones y mejoras • Se pueden usar varias longitudes de onda (WDM).

  15. Ventajas de las fibras ópticas • Los costos de instalación tienden a reducirse. • Hay menos componentes activos presentes. • Ausencia de corrosión. • Alta seguridad. Es virtualemente imposible introducirse en un sistema de fibra óptica sin ser detectado.

  16. Tipos de fibras ópticas • Multimodo con índice escalonado. • Multimodo con índice gradual. • Monomodo con índice escalonado. • Monomodo con dispersión desplazada. • Monomodo con dispersión aplanada.

  17. Qué es un modo ? • Un modo puede ser pensado como un patrón de ondulaciones fijas que se forman en la sección transversal de la fibra. • Si hay varios medios ciclos de tales ondulaciones, continuos a lo largo del diámetro del núcleo de la fibra, la fibra está operando como una fibra multimodo. • Si hay sólo un medio ciclo, está operando como monomodo.

  18. Multimodo Multimodo Monomodo

  19. Primeras instalaciones • Primer sistema comercial: ITT, 1977, industria telefónica, multimodo. • Primera instalación monomodo: MCI para sistema larga distancia en 1983 • Fines de los 80’s : reemplaza casi totalmente al cobre en las comunicaciones telefónicas de larga distancia.

  20. Parámetros • Atenuación de la transmisión • reducción de su intensidad a lo largo de un tramo (absorción, difusión, flexiones - < 50 mm - y microflexiones). • Se mide en decibeles por km [dB/km].

  21. Parámetros • Dispersión • Diseminación de los pulsos de luz a lo largo del segmento de transmisión. • Un pulso de luz LASER o LED consiste de un rango de longitudes de onda • Cada longitud de onda viaja a una velocidad diferente en el vidrio • Se mide en incrementos de ancho de pulso de la unidad de espectro por unidad de longitud [ps/nm.km]

  22. Atenuación y dispersión

  23. Parámetros • Diámetro del campo modal • En las fibras ópticas monomodo la luz es más intensa en el núcleo pero algo de luz se propaga en la zona del cladding. • El diámero del campo modal es la medida del círculo de luz completo • Longitud de onda de corte • Es la longitud de onda por encima de la cual una fibra óptica monomodo soporta sólo un modo, o rayo, de luz.

  24. n0 n2 CLADDING n1 q1 qc NUCLEO C qa A n2 B Parámetros • Apertura numérica • Factor que define el grado de exactitud y eficiencia con el cual se debe encauzar un haz de luz dentro de una fibra óptica.

  25. Apertura numérica • Por ejemplo si tenemos una fibra con = 1.45 y 1% de entre índices de refracción, NA=0.21 radianes ó 12°.

  26. Parámetros • Diámetro del campo modal • Factor que tiene en cuenta la penetración del campo modal dentro del cladding. • Permite mejores mediciones de las propiedades funcionales de la fibra que el diámetro del núcleo.

  27. PERDIDA DE HACES DE LUZ POR MACROFLEXIONES

  28. PERDIDA DE HACES DE LUZ POR MICROFLEXIONES Y FALLAS

  29. Tamaño de las fibras ópticas • Fibra monomodo - diámetro de núcleo de 8-10 µm. • Fibra multimodo - diámetro de núcleo de 50 a 100 µm. • Diámetro externo (ambos tipos) de 124 a 126 µm.

  30. Fibras ópticas comerciales más usuales • Multimodo FDDI Standard. 62.5/125 µm. • Multimodo 50/125 µm. • Multimodo 100/140 µm. • Monomodo 8.7/125 µm.

  31. Fibras ópticas comerciales • Multimodo FDDI Standard. 62.5/125 µm. • Se la utiliza mucho en redes de área local para especificaciones FDDI, FOIRL y Token-Ring. Las distancias usuales de aplicación rondan entre 1 y 4 km. • Diámetro del núcleo=62.5 µm, diámetro de la fibra de vidrio o "cladding"=125 µm. Sobre la fibra suele aparecer una cubierta acrílica protectora de 250 µm.

  32. Fibras ópticas comerciales • Multimodo 50/125 µm. • Fibra multimodo de alta performance, con menor atenuación y mayor ancho de banda que la anterior. • Se la suele utilizar para distribución de video y distancias moderadas. • Su costo es menor que la 62.5/125 µm.

  33. Fibras ópticas comerciales • Multimodo 100/140 µm. • Fibra de baja performance, con mayor atenuación y menor ancho de banda que las anteriores. • Se la suele utilizar para capturar más luz de fuentes lumínicas de bajo costo. Bastante usada en dispositivos de automatización industrial. • Su costo es de alrededor del doble de la 62.5/125 µm.

  34. Fibras ópticas comerciales • Monomodo 8.7/125 µm. • Es la fibra óptima de mejor performance. • Es utilizada en grandes distancias (decenas de km) para telefonía y televisión por cable. • En redes de área local/metropolitana se la utiliza cuando se desea recorrer grandes distancias sin elementos repetidores intermedios. • Debido a que posee un núcleo muy reducido requiere fuentes de luz capaces de alinear el haz con el eje del núcleo. Esas fuentes de luz (fuentes laser en general) son más costosas que las utilizadas con las fibras multimodo (fuentes basadas en diodos emisores de alta potencia).

  35. Fibras ópticas comerciales • Matched-clad • Es la que se obtiene con el proceso OVD y es reconocida por su consistencia. • Este factor es muy importante cuando es necesario empalmar fibras con fibras

  36. Fibras ópticas comerciales • Depressed-Clad • Es la que se obtiene con el proceso IVD o MCVD. • Existe una zona de transición "deprimida" entre el valor del índice de refracción del núcleo y el del cladding. • Más concentración de dopantes • Pueden dar lugar a mayores atenuaciones. • No son tan consistentes como las anteriores

  37. Fibras ópticas en los cables • Cables • con fibras ópticas monomodo • standard (»0.35 dB/km) • dispersión desplazada (»0.25 dB/km) • dispersión aplanada (»0.30 dB/km) • etc. • con fibras ópticas multimodo • FDDI / FOIRL standard 62.5/125 µm (»3 dB/km) • de alto rendimiento 50/125 µm (»2 dB/km)

  38. Selección del tipo de fibra óptica • Longitud de onda, potencia, NA, tipo de fibra óptica. • Longitud de tramo entre equipos electro-ópticos de emisión y recepción. • De acuerdo al tipo de fibra a utilizar, se calcula la atenuación prevista para cada tramo y se verifica que esté dentro de los valores de atenuación admisibles.

  39. Relación mecánica entre las fibras ópticas y su cable • Grado de concentricidad de la cubierta primaria • Ensayos de resistencia (50, 100, 150, 200 kpsi) • Carga de tracción máxima. • Durante la instalación • Permanente • Carga máxima de aplastamiento. • Esfuerzos máximos de corte. • Supervivencia de las fibras a esfuerzos de tracción constantes. • Mandriles de doblado. • Temperatura de operación

  40. Tipos de cables • Cables • para interior • para conductos verticales • para conductos horizontales • para exterior • para ambientes agresivos • aéreos con tensor • aéreos sin tensor • dieléctricos • etc.

  41. Selección del tipo de cable • Ambiente • Obra civil • Tensiones

  42. Selección del tipo de cable • Flexiones o posibles microfisuras que puedan aparecer durante la vida útil del cable. • La cubierta del cable se eligirá en función del destino: • .Interior • .Exterior en contacto con el aire. • .Exterior aéreo. • .Exterior subterráneo. • .Mixto.

  43. Selección del tipo de cable • Cables • Fibra óptica + coating • Pyrocoat • Recubrimiento primario 250 / 500 µm (no siempre) • Recubrimiento secundario 900 µm • Cubierta protectora primaria + elementos resistentes • Cubierta externa + elementos resistentes

  44. Cables para fibras ópticas • Cables break-out BUFFER DE 900 µm (Tight buffer) RECUBRIMIENTO PRIMARIO DE 250 ó 500 µm COBERTURA BREAK-OUT CLADDING+COATING NUCLEO FIBRAS DE KEVLAR

  45. Cables para fibras ópticas • Cables break-out (n fibras) CUBIERTA EXTERNA

  46. Cables para fibras ópticas • Cable break-out (n fibras) con malla MALLA METALICA O HILOS DE KEVLAR CUBEIRTA EXTERNA

  47. Cables para fibras ópticas • Cable tight-buffer (n fibras) CUBIERTA EXTERNA ELEMENTO RIGIDIZANTE O DE ACOMPAÑAMIENTO FIBRA DE KEVLAR FIBRAS OPTICAS CON BUFFER DE 900 µm

  48. Cables para fibras ópticas FIBRAS OPTICAS + COATING • Cable tubo suelto relleno con gel ELEMENTO RESISTENTE CUBIERTA EXTERIOR DE POLIETILENO ARMADURA DE ACERO CORRUGADO CINTA CONTRA EL AGUA COBERTURA INTERIOR DE POLIETILENO CINTA DE POLIESTER COMPUESTO CONTRA LA HUMEDAD TUBO SUELTO RELLENO CON GEL

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