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FIBRAS ÓPTICAS

FIBRAS ÓPTICAS. Ana María Cárdenas Soto Septiembre de 2008. MEDIO DE TRANSMISION. ANALISIS MODAL DE LA PROPAGACION EN FIBRA DE INDICE ESCALONADO. MODOS OPTICOS FRECUENCIA DE CORTE DISPERSION INTERMODAL CROMATICA ( MONOMODO) DISPERSION DEL MATERIAL DISPERSION DE GUIA ONDA

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Presentation Transcript

  1. FIBRAS ÓPTICAS Ana María Cárdenas Soto Septiembre de 2008

  2. MEDIO DE TRANSMISION ANALISIS MODAL DE LA PROPAGACION EN FIBRA DE INDICE ESCALONADO. MODOS OPTICOS FRECUENCIA DE CORTE DISPERSION INTERMODAL CROMATICA ( MONOMODO) DISPERSION DEL MATERIAL DISPERSION DE GUIA ONDA DISPERSION MODIFICADA

  3. MEDIO DE TRANSMISION PERDIDAS EN LA FIBRA COEFICIENTE DE ATENUACION ABSORCION DEL MATERIAL INTRINSECA EXTRINSECA SCATTERING DE RAYLEIGH IMPERFECCIONES EN EL GUIADO

  4. PARTES CONSTITUTIVAS NUCLEO DIELECTRICO n1 ZONA DE GUIADO REVESTIMIENTO DIELECTRICO n2 , n2 < n1 REDUCE PERDIDAS CONSISTENCIA MECANICA REVESTIMIENTO PLASTICO RESISTENTE A LA ABRASION CONSISTENCIA MECANICA

  5. Descripción de la fibra óptica La fibra óptica es una estructura básicamente constituida por tres partes: la chaqueta, el núcleo y el revestimiento (cladding).

  6. Descripción de la fibra óptica

  7. Apertura numérica Determina la cantidad de luz que puede aceptar una fibra, y cuyos rayos presentarán reflexión total interna. La apertura numérica está dada en términos de los índices de refracción del núcleo (n1) y del revestimiento (n2), así:

  8. Ángulo de aceptación • Se entiende ángulo de aceptación como el máximo valor del ángulo , en el que los rayos incidentes al interior de la fibra pueden sufrir reflexión total interna.La fibra óptica solo conducirá los rayos que estén dentro del cono de aceptación determinado por .

  9. Tipos de perfil y de fibras Con el perfil se describe la variación radial del índice de refracción del conductor de fibra óptica desde el eje del núcleo hacia la periferia del recubrimiento. La propagación de los modos en la fibra depende de la forma de éste perfil de índices de refracción.

  10. Modos de propagación

  11. FIBRAS INDICE GRADUAL n(r) = n1(1 - r / a), r < a n(r) = n1(1 - n2, r > a

  12. PARAMETRO DEL PERFIL EN FIBRAS INDICE GRADUAL

  13. PROPAGACIÓN EN FIBRAS SEGÚN T.E.M.

  14. Ecuación de onda

  15. Modos TMz

  16. Modos TEz

  17. Fibras monomodo Las fibras monomodo presentan características de ancho de banda notablemente superiores a las de las fibras multimodo, y de aquí la extensión de su uso en las comunicaciones.

  18. FIBRAS ÓPTICAS ATENUACIÓN

  19. Atenuación La atenuación de un conductor de fibra óptica es un parámetro importante para la planificación de redes de cables para telecomunicaciones ópticas y la producen principalmente fenómenos físicos como son absorción y dispersión.

  20. ATENUACION DEBIDA AL MATERIAL

  21. EVOLUCION DE LA ATENUACION

  22. COEFICIENTE DE ATENUACION dP/dz = - P Pout = Pin e -L L) log 10 (Pout/ Pin)

  23. COEFICIENTE DE ATENUACION

  24. ABSORCION DEL MATERIAL • EXTRINSECA • IMPUREZAS DEL SILICE • ATENUACION FUERTE ENTRE 0.6 -1.6 m • RESONANCIA VIBRATORIA IONES OH A 1.39, 1.24 Y 0.95 m. VAPOR DE AGUA EN EL SILICE. INTRINSECA CADA MATERIAL ABSORBE CIERTAS  RESONANCIA ELECTRONICA PARA SÍLICA m RESONANCIA VIBRATORIA PARA SÍLICA m

  25. ABSORCION DEL INFRAROJO

  26. ABSORCION POR EL ION OH

  27. EFECTO DEL AGUA EN EL CABLE

  28. ABSORCION POR TRANSICIONES METALICAS

  29. ATENUACION

  30. IMPERFECCIONES DEL GUIADO RADIO VARIABLE MENOR DEL 1% MANTIENE PERDIDAS DEBAJO DE 0.03 dB/km CURVATURAS: R > 5 mm, PERDIDAS MENORES DE 0.01 dB/km DISTORSIONES DEL EJE POR MICROCURVATURAS EN FABRICACION: SE REDUCEN ACERCANDO LA FRECUENCIA V A LA FRECUENCIA DE CORTE 2.0405.

  31. SCATTERING RAYLEIGH DEBIDO A FLUCTUACIONES MICROSCOPICAS DE DENSIDAD DE MOLECULAS PRODUCIDAS DURANTE LA FABRICACION R= C/ PARA  = 1.55, R = 0.12 Y 0.16 dB/km PARA ESTA  ES EL FACTOR DOMINANTE

  32. SCATTERING RAYLEIGH

  33. Ventanas de la fibra óptica

  34. Diámetro del núcleo y su ingerencia en la atenuación

  35. FIBRA ÓPTICA DISPERSION

  36. Por qué se da la dispersión? Cuando ondas con un ligera diferencia de longitud de onda se propagan a través de un medio dispersión, es decir, con distintas velocidades aparece la velocidad de grupo. T= L/g

  37. DISPERSIÓN D= S.

  38. Dispersión Dependiendo del índice de refracción y de la longitud de onda, se producirán ensanchamientos temporales de los pulsos cuyo efecto se acumula con la distancia. El ensanchamiento de los pulsos también puede ser causado por las diferentes estructuras ópticas y geométricas de las fibras. Este conjunto de efectos forman un parámetro llamado dispersión.

  39. Dispersión La dispersión define la capacidad máxima de información que, por unidad de longitud, se puede transmitir. La capacidad se mide en MHz.Km. Este fenómeno se debe a tres factores principalmente: Dispersión modal, m Dispersión espectral, intramodal o del material, e . Dispersión por efecto guíaondas, g. 2= m2+c2

  40. DISPERSION INTERMODAL EN FIBRAS MULTIMODO. LOS RAYOS VIAJAN EN DIFERENTES TRAYECTORIAS. FIBRAS INDICE GRADUAL DISMINUYEN ESTA DISPERSION. FIBRAS MONOMODO NO LA PRESENTAN.

  41. Dispersión Intermodal • RAYOS DISTINTOS VIAJAN POR CAMINOS DISTINTOS. PULSO SE ENSANCHA  • DISPERSIÓN INTERMODAL O MULTIRUTA • LIMITACION DE CAPACIDAD •  • CONDICION EN FIBRAS M.M.S.I. • BLn2c / [(n1)2  • CONDICION EN FIBRAS M.M.G.I. • BL8c / [(n1) 2

  42. DIPERSION EN FIBRAS MONOMODO DISPERSION CROMATICA Cada componente espectral de frecuencia llega con un retardo de tiempo: T = L / Vg Vg depende de la frecuencia, las componentes espectrales se dispersan y llegan desincronizadas .

  43. DISPERSION CROMATICA (GVD) DISPERSION DE GUIAONDA D = DM + DW DISPERSION DEL MATERIAL

  44. DISPERSION DEL MATERIAL ANCHO ESPECTRAL DEL PULSO = (-2 c/ ENSANCHAMIENTO DEL PULSO  T = EFECTO DISPERSION EN TASA BINARIA.  D L B < 1

  45. DISPERSION DE GUIAONDA

  46. PARAMETRO GVD - DISPERSION MATERIAL

  47. DEPENDENCIA LONGITUD DE ONDA DEL INDICE DE REFRACCION

  48. Optimización de las características de transmisión Desplazamiento del punto de mínima dispersión hacia el de mínima atenuación. Esto se logra alterando el perfil del índice del núcleo (perfil , W). Dispersión desplazada. Diseñando la fibra de modo que su curva de dispersión sea lo más plana posible y casi nula en la región de mínima atenuación. Dispersión aplanada.

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