Esta entrada es una investigación sobre la fibra óptica que abarca desde la definición de fibra óptica, transmisión de datos por fibra óptica, tipos de fibra óptica, ventajas y desventajas, sistema de comunicación por fibra óptica, tipos de conectores, empalmes, hasta sus aplicaciones en la actualidad.
Contenido
Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor similar al de un cabello (entre 10 y 300 micrones). Estos circuitos transportan mensajes en forma de haces de luz que pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupción.
Las fibras ópticas pueden usarse ahora como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes como en las grandes redes geográficas tales como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por las compañías telefónicas y de telecomunicaciones.
La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Con unos cuantos kilogramos de kilo se pueden fabricar varios kilómetros de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento, el núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz. Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o de plástico con diámetro de 50 a 125 micras. El revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo. El conjunto del núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que protegen contra la humedad, aplastamiento, roedores u otros riesgos del entorno. [1]
El principio por el que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total: la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra óptica incide sobre la superficie externa con un ángulo determinado que hace que toda la luz se refleje sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Además, para evitar pérdidas por dispersión de la luz debido a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor que el de la fibra. La reflexión de la luz al interior de la fibra óptica se produce en la superficie que separa la fibra de vidrio y su recubrimiento. [1]
Se tienen dos tipos principales de fibra óptica: Fibra multimodo y Fibra monomodo. En las fibras multimodo, el rayo de luz transmitido alcanza al receptor a través de muchos posibles caminos. El primer rayo que llega es el que sigue el camino directo, y los siguientes llegan a través de caminos que sufren reflexión. Las diferencias en el retardo entre los distintos caminos hacen que los rayos interfieran entre sí. La cantidad de interferencia depende de la duración de un pulso relativa a los retardos introducidos por los distintos caminos. La existencia de varios caminos limita la velocidad de transmisión máxima que se puede conseguir en las fibras multimodo. Si se estrecha el núcleo de la fibra, se puede restringir la propagación del haz de luz a un único camino posible. En las fibras monomodo se pueden conseguir velocidades de varios gigabits/segundo para distancias del orden de cientos de kilómetros. [2]
Ventajas
1. Las fibras ópticas no pierden luz, por lo que su transmisión se considera segura y no puede ser perturbada.
2. Carece de señales eléctricas por lo que no existe riesgo de descargas eléctricas.
3. Presenta inmunidad al ruido y las interferencias.
4. De fácil instalación.
5. El peso y sus dimensiones son más reducidos que los medios preexistentes.
6. Compatible con la tecnología digital.
Desventajas
1. Solo pueden suscribirse las personas que viven en zonas de la ciudad por las cuales ya se encuentre instalada la red de fibra óptica.
2. El coste de la conexión de fibra óptica es elevado.
3. Las empresas de telecomunicaciones no cobran por tiempo de uso, sino por cantidad de información transferida al host, que se mide en megabytes.
4. El coste de instalación es también elevado.
5. Fragilidad de las fibras.
6. Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo.
Estos sistemas están compuestos por un transmisor, cuya función es la de convertir la señal eléctrica en una señal óptica la cual es enviada a través de la fibra óptica. En el extremo opuesto de la fibra óptica se encuentra el receptor, el cual se encarga de convertir la señal óptica recibida en una señal eléctrica.
En los transmisores, los elementos de salida son los láseres de semiconductores (diodo láser) y los LED (diodo electroluminiscente). A estos elementos se les llama conversores electro-ópticos. Ningún otro tipo de fuente óptica puede modularse directamente a las altas velocidades de transmisión requeridas para una comunicación por fibra óptica. Mientras que el láser ofrece mejor rendimiento en anchos de banda grandes y largos alcances, el LED es usado frecuentemente para anchos de banda menores y en distancias cortas. Tanto los LED como los láseres son usados como emisores debido al efecto de electroluminiscencia, propiedad por la cual las sustancias que contienen determinados componentes como el fósforo, al ser colocadas en un campo eléctrico, emiten luz.
En los receptores se utilizan diodos PIN o diodos APD que se acoplan a la fibra óptica y se les denomina conversores opto-eléctricos. La mayoría de los sistemas de comunicaciones usan el diodo PIN. El diodo PIN es relativamente fácil de fabricar, altamente fiable, tiene bajo ruido y es sensible a un gran ancho de banda. En cambio, los APD ejercen una influencia sobre el ancho de banda. Con ganancias más elevadas en el APD, el ancho de banda se reduce debido a que el diodo APD necesita un tiempo para transmitir los mensajes. [1]
El conector es un dispositivo mecánico el cual se monta en un extremo de un cable de fibra, fuente de luz, o un transmisor. Un conector permite a un cable de fibra, fuente de luz o transmisor ser conectado a un dispositivo similar. Los conectores recolectan y dirigen la luz y son fácilmente acoplados y desacoplados de los dispositivos a los que se conectan. Existen muchos tipos de conectores para la fibra óptica, la elección del conector depende del tipo de dispositivos que se manejan y la aplicación en la que se va a utilizar. [4]
Conectores FC (Fiber Connector): Los conectores FC son usados en cables de fibra óptica monomodo y multimodo. Estos conectores ofrecen un posicionamiento muy preciso del cable de fibra óptica con respecto a la fuente óptica del transmisor y al detector óptico del receptor. Están hechos de un revestimiento de metal y son niquelados.
Conectores SC (Set and Connect): Los conectores SC son usados en cables de fibra óptica monomodo y multimodo. Ofrecen un bajo costos, simplicidad y durabilidad. Estos conectores proveen un alineamiento preciso debido a que cuenta con una férula de cerámica y cuenta con un seguro.
Conectores ST (Set and Twist): El conector ST es un conector de bayoneta con llave usados en cables de fibra óptica monomodo y multimodo. Este conector puede ser insertado y extraído de un cable de fibra óptica fácil y rápidamente. Tiene una férula de cerámica y están hechos con un revestimiento de metal y están niquelados.
Conectores LC (Lucent Connector): El conector LC es usado en cables de fibra monomodo y multimodo. Están hecho con un revestimiento de plástico y ofrece un alineamiento preciso porque cuenta con una férula de cerámica.
Conectores MT-RJ (MT Ferrule, Register Jack Latch): Estos conectores son usados en cables de fibra monomodo y multimodo. Están hechos de un revestimiento de plástico y proveen un alineamiento preciso porque cuentan con pines guía de metal y férulas de plástico.
Cuando deseamos conectar dos cables de fibra óptica, entonces debemos de realizar un empalme de los cables. Los empalmes entre cables se hacen necesarios porque la distancia entre repetidores o centrales conectados con fibra óptica pueden esta a kilómetros de distancia. Existen diferentes procedimientos para el empalme de cables de fibra óptica. [6]
Empalme por Pig-Tails(Rabillos): Consiste en la unión de cada una de las fibras ópticas que forman el cable por medio de un cordón de fibra previamente conectorizado en un laboratorio. Estos conjuntos se alojan en el interior de unos contenedores generalmente metálicos de diferentes dimensiones de acuerdo a su ubicación, como por ejemplo cajas murales, bandejas para racks o cajas torpedo para fijar a postes o muros.
Empalmes por fusión: Consisten básicamente en el corte, enfrentamiento, fusión por medio de un arco eléctrico y reconstrucción posterior de los extremos de las fibras del cable y los rabillos. Proporcionan uniones de excelente calidad, pero precisan de determinadas herramientas (kits de preparación, corte y fusión de fibra) de precio elevado pero con alto rendimiento. En la actualidad, se tiene maquinaria que realiza el empalme por fusión de manera automatizada.
Empalmes mecánicos: Siguen el mismo principio de corte y enfrentamiento que los empalmes por fusión. Pero la fusión se sustituye por un procedimiento de fijación firme y permanente de los extremos de la fibra. El coste inicial de los equipos necesarios para este tipo de empalme son menores que los costos de los equipos para un empalme por fusión pero los costos unitarios son mayores. Este tipo de empalmes resultan de especial aplicación para aplicaciones de restablecimiento de servicio, o actuaciones en entornos en los que no se disponga de energía eléctrica. Además, por su sencillez de empleo, son aplicados en instalaciones de fibra al usuario.
Las telecomunicaciones FTTH (Fiber to the Home) conocidas como “fibra hasta el hogar”, se basan en el uso de cables de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos adaptados a esta tecnología para la distribución de servicios avanzados como el Triple Play: telefonía, internet de banda ancha y televisión los cuales son distribuidos a hogares y negocios de los abonados. La implantación de esta tecnología está tomando fuerza en países como Estados Unidos y Japón, donde los proveedores reducen la promoción de sus servicios ADSL en beneficio de la fibra óptica con el fin de proponer servicios de banda ancha al usuario. [5]
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta lo que aumenta la capacidad para transportar información. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para 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, comparado a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. [3]
Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, como la presión, las ondas de sonido y su deformación, además del calor y el movimiento. [3]
Una de las aplicaciones más sencillas de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo. La fibra también puede emplearse para transmitir imágenes donde cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano como los endoscopios y se usan también como ayuda para efectuar cirugía con láser. [3]
[1]Rodríguez Yurisay, “Fibra Óptica”, El Cid Editor, 2009.
[2]León García, Alberto, “Redes de Comunicación. Conceptos fundamentales y arquitecturas básicas”, McGraw-Hill, 2002.
[3]http://www2.udec.cl/~jdupre/fibra/apli.html, “Aplicaciones - Fibra Óptica”, visitado el 19 de mayo de 2011.
[4]http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=170740, “Cisco Press: Fiber-Optic Technologies”, visitado el 20 de mayo de 2011.
[5]http://www.consumer.es/web/es/tecnologia/internet/2008/03/12/175199.php, “FTTH: la fibra óptica llega al hogar”, visitado el 21 de mayo de 2011.
[6]http://www.c3comunicaciones.es/Fichas/Empalme%20de%20pig-Tails.pdf, “Terminación de cables ópticos”, visitado el 25 de mayo de 2011
[7]http://www.plataformaclimaticalatinoamericana.org/archivos/articulos/3a4eb5d2a9c71da6a3e7eee94447ddd4.pdf , “Cableado Estructurado”, visitado el 27 de mayo de 2011
La fibra óptica está muy en auge y su uso conlleva muchas ventajas como:
ResponderEliminarUna gran capacidad de transmisión de información, es ligera y liviana, no se ve afectada por la interferencia electromagnética ofrece un alto grado de seguridad, mayor fiabilidad y requiere de menor mantenimiento, es versátil porque es adecuada para la mayoría de los formatos de comunicaciones, los sistemas de
fibra óptica se pueden expandir fácilmente y permite extenderse a largas distancias.
La Fibra Optica está muy en auge y su uso conlleva muchas ventajas como una gran capacidad de transmisión de información, es liviana, no se ve afectada por la interferencia electromagnética
ResponderEliminarLa fibra óptica se emplea cada vez más en las comunicaciones debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia.
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