FIBRA OPTICA

FIBRA OPTICA

La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una comunicación bi-direccional: TX y RX.

El grosor del filamento es comparable al grosor de un cabello humano, es decir, aproximadamente de 0,1 mm. En cada filamento de fibra óptica podemos apreciar 3 componentes:

• La fuente de luz: LED o laser.
• el medio transmisor : fibra óptica.
• el detector de luz: fotodiodo.

Un cable de fibra óptica está compuesto por: Núcleo, manto,recubrimiento, tensores y chaqueta.

FABRICACION DE LA FIBRA OPTICA

 Las imágenes aquí muestran como se fabrica la fibra monomodo. Cada etapa de fabricación esta ilustrada por una corta secuencia filmada.

La primera etapa consiste en el ensamblado de un tubo y de una barra de vidrio cilíndrico montados concéntricamente. Se calienta el todo para asegurar la homogeneidad de la barra de vidrio.

Una barra de vidrio de una longitud de 1 m y de un diámetro de 10 cm permite obtener por estiramiento una fibra monomodo de una longitud de alrededor de 150 km.

¿COMO FUNCIONA LA FIBRA OPTICA ?

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.

En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED’S (diodos emisores de luz) y láser.

Los diodos emisores de luz y los diodos láser son fuentes adecuadas para la transmisión mediante fibra óptica, debido a que su salida se puede controlar rápidamente por medio de una corriente de polarización. Además su pequeño tamaño, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son características atractivas.

COMPONENTES Y TIPOS DE FIBRA ÓPTICA

Componentes de la Fibra Óptica

El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.

La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.El revestimiento de protección: por lo general esta fabricado en plástico y asegura laprotección mecánica de la fibra.

VENTAJAS

· INSENSIBILIDAD A LA INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA, COMO OCURRE CUANDO UN ALAMBRE TELEFÓNICO PIERDE PARTE DE SU SEÑAL A OTRO.

· LAS FIBRAS NO PIERDEN LUZ, POR LO QUE LA TRANSMISIÓN ES TAMBIÉN SEGURA Y NO PUEDE SER PERTURBADA.

· CARENCIA DE SEÑALES ELÉCTRICAS EN LA FIBRA, POR LO QUE NO PUEDEN DAR SACUDIDAS NI OTROS PELIGROS. SON CONVENIENTES POR LO TANTO PARA TRABAJAR EN AMBIENTES EXPLOSIVOS.

· LIVIANDAD Y REDUCIDO TAMAÑO DEL CABLE CAPAZ DE LLEVAR UN GRAN NÚMERO DE SEÑALES.

· SIN PUESTA A TIERRA DE SEÑALES, COMO OCURRE CON ALAMBRES DE COBRE QUE QUEDAN EN CONTACTO CON AMBIENTES METÁLICOS.

· COMPATIBILIDAD CON LA TECNOLOGÍA DIGITAL.

· FÁCIL DE INSTALAR.

desventajas

· EL COSTO.

· FRAGILIDAD DE LAS FIBRAS.

· DISPONIBILIDAD LIMITADA DE CONECTORES.

· DIFICULTAD DE REPARAR UN CABLE DE FIBRAS ROTO EN EL CAMPO.

APLICACIONES COMERCIALES:

1. PORTADORES COMUNES TELEFÓNICOS Y NO TELEFÓNICOS.

2. TELEVISIÓN POR CABLE.

3. ENLACES Y BUCLES LOCALES DE ESTACIONES TERRESTRES.

4. AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.

5. CONTROLES DE PROCESOS.

6. APLICACIONES DE COMPUTADORA.

7. APLICACIONES MILITARES.

PROPIEDADES FISICAS

Modulo de Young

Se define como la fuerza por unidad de área que produce un alargamiento en la fibra óptica, donde su valor se encuentra entre 700 kp/mm²

Carga de Rotura

Es la mínima fuerza por unidad de área que es capaz de romper la fibra óptica, donde su valor es de 400 kp/mm²

Alargamiento en el punto de rotura

Es de 5 % la carga de tracción aplicada durante 1 seg. a toda la longitud de la fibra óptica es de 5 N.

Coeficiente de dilatación

Indica el alargamiento que sufre la fibra óptica por cada grado de temperatura.

Su valor para la fibra óptica es de 0,5.10E-6 °C, esto quiere decir que 1000 m. de fibra

LED

LED

Un led^[] (de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: "diodo emisor de luz", también "diodo luminoso") es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación.

La tecnología Led es una de las más eficientes en cuanto a consumo se refiere, su nivel de vida es altamente rentable a la hora de invertir en su compra, nos podremos ahorrar en torno a un 60 - 80%. El sistema led es respetuoso con el medio ambiente, y cubre un amplio campos de iluminación tanto convencional como innovador a la hora de diseñar interiores: iluminación comercial, iluminación en puestos de trabajo, y otras muchas aplicaciones.

Los ledes se usan en aplicaciones tan diversas como iluminación de aviación, iluminación para automóviles (específicamente las luces de posición traseras, direccionales e indicadores) así como en las señales de tráfico. El tamaño compacto, la posibilidad de encenderse rápido, y la gran fiabilidad de los ledes han permitido el desarrollo de nuevas pantallas de texto y vídeo, mientras que sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojo también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones.

En el caso de los LEDs, el material conductor es típicamente de aluminio-galio. En esta mezcla, todos los átomos se conectan perfectamente a sus vecinos sin dejar ningún electrón libre (partículas cargadas negativamente) para conducir la corriente eléctrica. En un material mezclado para formar un semiconductor, los átomos adicionales cambian la balanza, añadiendo electrones libre o creando agujeros donde pueden ir los electrones. Cualquiera de estos añadidos hace el material más conductor.

Un semiconductor con electrones extra se llama un material del tipo N, ya que tiene partículas cargadas negativamente. En este tipo, los electrones libres se mueven de un área cargada negativamente a un área cargada positivamente. Un semiconductor con agujeros extra se llama del tipo P, ya que efectivamente tiene partículas extra cargadas positivamente. Los electrones pueden saltar de agujero a agujero moviéndose de un área negativa a una positiva. Como resultado, los propios agujeros parece que se mueven de un área positiva a uno negativo.
Un diodo comprende una sección de material de tipo N vinculado a una sección de material de tipo P, con electrodos en cada lado. Es formato conduce electricidad en solo un sentido. Cuando no se aplica voltaje al diodo, los electrones del material tipo N llena los agujeros del material de tipo P a la vez que hace una unión en las capas. En estas circunstancias, el material semiconductor es retornado a su estado aislante original – todos los agujeros son ocupados por lo que no hay electrones libres o espacios vacíos para los electrones, y la carga no puede fluir.
Un diodo es un dispositivo electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido. Debido a la singularidad de este dispositivo le podemos dar muchas aplicaciones dependiendo del tipo. Puede ser diodos rectificadores, de tratamiento de señal (RF), Zéner, de capacidad variable, foto diodos y los que vamos a utilizar hoy, los LEDS

Dentro del encapsulamiento encontramos un chip que es el encargado de gestionar dos áreas internas denominadas "P" y "N". De cada una de estas dos áreas obtenemos un "borne" o más comunmente llamado "patilla". El borne más largo es el positivo y el más corto el negativo.

Tabla de materiales, colores y longitudes de onda de LEDS

DIODO LÀSER

Los Diodos láser, emiten luz por el principio de emisión estimulada, la cual surge cuando un fotón induce a un electrón que se encuentra en un estado excitado a pasar al estado de reposo, este proceso esta acompañado con la emisión de un fotón, con la misma frecuencia y fase del fotón estimulante. Para que el numero de fotones estimulados sea mayor que el de los emitidos de forma espontánea, para que se compensen las perdidas, y para que se incremente la pureza espectral, es necesario por un lado tener una fuerte inversión de portadores, la que se logra con una polarización directa de la unión, y por el otro una cavidad resonante, la cual posibilita tener una trayectoria de retroalimentación positiva facilitando que se emitan mas fotones de forma estimulada y se seleccione ciertas longitudes de onda haciendo mas angosto al espectro emitido.

La presencia de una inversión grande de portadores y las propiedades de la cavidad resonante hacen que las características de salida (potencia óptica como función de la corriente de polarización) tenga un umbral a partir del cual se obtiene emisión estimulada, el cual es función de la temperatura.

Un diodo láser es diferente en este aspecto, ya que produce luz coherente lo que significa que todas las ondas luminosas están en fase entre sí. La idea básica de un diodo láser consiste en usar una cámara resonante con espejos que refuerza la emisión de ondas luminosas a la misma frecuencia y fase. A causa de esta resonancia, un diodo láser produce un haz de luz estrecho que es muy intenso, enfocado y puro.

El diodo láser también se conoce como láser semiconductor o también conocidos como láseres de inyección, Estos diodos pueden producir luz visible (roja, verde o azul) y luz invisible (infrarroja).

Se usan en productos de consumo y comunicaciones de banda ancha

FOTODETECTOR

La definición básica de un fotodetector radica en su funcionamiento como transductor de luz que proporciona una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica que incide sobre la superficie sensora.

Existen dos tipos fundamentales de detectores de luz, los térmicos y los fotónicos que operan con mecanismos de transducción diferentes.

Los detectores térmicos absorben (detectan) la energía de los fotones incidentes en forma de calor con lo que se produce un incremento en la temperatura del elemento sensor que implica también un cambio en sus propiedades eléctricas como por ejemplo la resistencia. El cambio en esta propiedad eléctrica en función del flujo radiante recibido es lo que permite su medida a través de un circuito exterior. La mayoría de esta clase de fotodetectores son bastante ineficientes y relativamente lentos como resultado del tiempo requerido para cambiar su temperatura, lo que les hace inadecuados para la mayor parte de las aplicaciones fotónicas.

COMO FUNCIONA UN FOTODETECTOR"

Para su utilización de estos detectores, deben de cumplir con algunos parámetros fundamentales que debemos tener en cuenta para el proceso de selección de cada uno de ellos. 

Estos parámetros son:

-Eficiencia cuántica

-Responsividad

-Tiempo de respuesta

-Características de ruido