SISTEMA DE SISTEMA DE TRANSMISIONTRANSMISION

FIBRA OPTICAFIBRA OPTICA

FIBRA MONOMODO

Un problema que se presenta en las fibras, especialmente lasDel tipo multimodo es DISPERSION

PÉRDIDAS EN LAS FIBRAS OPTICAS

LAS PERDIDAS EN LAS FIBRAS OPTICAS SE MANIFIESTAN COMO UNA ATENUACION EN LA SEÑAL TRANSMITIDA

FIBRA OPTICA

L (km)

ATENUACION (db)

transmisión recepción

La atenuación en las fibras ópticas se expresa en db/km

AL PASAR LA LUZ DESDE UNA SUPERFICIE A OTRAPARTE DE LA ENERGIA SE REFLEJA, ESTO SE CONOCECOMO REFLEXION DE FRESNEL

N0

N1

POTENCIA REFLEJADAPOR EFECTO FRESNEL

1

1

o

o

n nP

n n

−=+

PERDIDAS AL INTERIOR DE LAS FIBRAS

1.- Perdidas por absorción

En el proceso de construcción de las fibras ópticas quedan impurezas en el núcleoEstas impurezas dependiendo de la longitud de onda de la luz, oscilan provocandoque parte de la energía se transforme en calor.Las impurezas dentro de la fibra son conocidos como iones OH+ , esto normalmenteSe relaciona con humedad dentro de las fibras.

PERDIDAS AL INTERIOR DE LAS FIBRAS

2.- Perdidas por SCATTERING de RAYLIGTH

En el proceso de construcción de las fibras ópticas el núcleo no queda homogéneoEs decir quedan zonas donde el valor de n1 varía ,de manera que dependiendo de la Longitud de onda de la Luz al pasar ésta por este cambio de medio parte de la energía Se refleja

En ambos casos las perdidas dependen de λ , estoDefine una curva de atenuación de las fibras

Atenuación

Db/km

λ nm

CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO

850 1310 1550

+OH

Atenuación

Db/km

λ nm

CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO

850 1310 1550

+OH

Fibra deMejor Calidad

Atenuación

Db/km

λ nm

CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO

850 1310 1550

VENTANAS DE OPERACION

1° 2° 3°

0.22

0.36

3.83

Ejemplo:

Si tenemos un receptor que puedes operar hasta una potenciaDe recepción de -15dbm y un transmisor que transmite -3dbm

Estos equipos toleran una atenuación máxima de

-3dbm – (-15dbm) = 12 db

Entonces

En la fibra anterior :

Si trabajo en 850nm (3.83db/km) alcanzo 3.1 KM

Si trabajo en 1310nm (0.36db/km) alcanzo 33km

Si trabajo en 1550nm (0.22db/km) alcanzo54km

Una aplicación práctica de estos fenómenos

Medidor de potencia óptica reflejada (Reflectómetro óptico)

GENERADORDE PULSOS

ACOPLADORUNIDIRECCIONAL

FIBRA OPTICA

L (km)

n1

SINTETIZADORY DISPLAY

OTDR

Una aplicación práctica de estos fenómenos

Medidor de potencia óptica reflejada (Reflectómetro óptico)

GENERADORDE PULSOS

ACOPLADORUNIDIRECCIONAL

FIBRA OPTICA

L (km)

n1

SINTETIZADORY DISPLAY

OTDR

V= C/n1 ( velocidad de la luz en la fibra)

t1 = transmisión del pulso

t2 = recepción de pulso reflejado

no

fresnel

L(km) = V

t2-t1

km

db

8 13 25 36

48

Atenuación =4/12 0.33db/km

FUENTES DE LUZ

LOS EMISORES DE LUZ UTILIZADOS EN LOSSISTEMAS DE FIBRA OPTICA CON :

LED

LASER

DIODO EMIDOR DE LUZ

DIODO EMISOR DE LUZ CON EFECTO LASING

PARA EXPLICAR LA GENERACION DEBEMOS CONSIDERARA LA LUZ FORMADA POR FOTONES

LED (DIODO EMISOR DE LUZ)

A LA GENERACION DE LUZ DE LOS LED SE LE CONOCE COMO“EMISION ESPONTANEA”

++

VV

++

fotonesfotones

NIVELES DE ENERGIANIVELES DE ENERGIA

mas Emas E

ee

e

e

H

H

HH

H+

++

++

-

-

-

e -

Las longitudes de ondas dependen del recorridoDel electrón, es por ello que se genera luz de variosLambdas.

La recombinación es espontánea lo que produce que losLambdas estén desfasados entre ellos.( Luz incoherente)

CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ DE UN LED

λ1 λ2 λ3 λ4

Ancho espectral

El que se generen muchos λ produce dispersión , denominadaDispersión cromática

Tiempo de respuesta

I

t

t

SEÑALELECTRICA

SEÑALDE LUZ

tr

El tiempo de respuesta limita la máxima velocidad de la señal óptica

LOS LED SE UTILIZAN PARA ENLACES DE BAJA VELOCIDAD

LASER

LOS LASER SON FUENTES DE LUZ CUYA GENERACION RESPONDE AL TIPO DE“ EMISION ESTIMULADA”.

PARA CREAR EL EFECTO LASING ES NECESARIO INSERTAR UN NIVEL METAVALENTEDONDE SE PUEDAN CONGREGAR ELECTRONES A UN MISMO NIVEL DE ENERGIA.

SE INTRODUCEN ADEMAS ESPEJOS QUE PUEDAN PROPORCIONAR EL ESTÍMULOADICIONAL QUE GENERA EL EFECTO DE AVALANCHA CONOCIDO COMO LASER

NIVEL METAVALENTE

ESPEJOS

H+H+

H+ H+

e- e-

e-e-

ESPEJOS

H+H+

H+ H+

e- e-

e-e-

λ

MONOCROMATICA = 1 λCOHERENTE = IGUAL FASE

ESTIMULOADICIONAL

CARACTERÍSTICAS DE LOS LASER

λ

MONOCROMATICO

TIEMPO DE RESPUESTA

SEÑAL DE LUZ

SEÑAL ELECTRICA

LOS LASER SE UTILIZAN PARA ENLACES DE ALTA VELOCIDAD

CURVA CARACTERÍSTICA DE UN DIODO LASER

I ma

t1 t2 t3 t4

t1>t2>t3>t4

IL

Corriente de Polarización

IP

+

V

CORRIENTE PARAPROVOCAR EFECTO LASER

POTENCIADE LA LUZ

IP

DETECTORES DE LUZ

PARA DETECTAR LA LUZ SE UTILIZAN FOTODIODOS , LOS CUALES CAPTURANLOS FOTONES Y SEPARAN LOS PARES ELECTRO-HUECO GENERANDO UNACORRIENTE ELECTRICA.

++

LA POLARIZACION INVERSAPERMITE LA SEPARACION DEELECTRONES Y HUECOS

P

N++++++++

- - - - - - -

e- H+

TIPOS DE FOTODETECTORES

PIN A ESTE TIPO DE DETECTOR SE LE AGREGA UN MATERIALINTRINSECO QUE MEJORA LA CAPACIDAD DE CAPTURADE LOS FOTONES

P

N

I

V

I

-VP

IDARK

CURVA DIODO

I

I

IDARK = CORRIENTE DE OSCURIDAD

LA CORRIENTE DE OSCURIDAD GENERA RUIDO EN LOS CIRCUITOS

VP = 40 a 60 volts

SEÑALLUZ

SEÑALELECTRICA

TIEMPO DE RESPUESTA

ESTE TIPO DE DETECTOR NO PERMITE ALTA VELOCIDAD

APD ( DIODO DE AVALANCHA)

EN ESTE CASO EL DIODO SE POLARIZA CON UN VOLTAJE INVERSOCERCANO AL VOLTAJE DE AVALANCHA o RUPTURA

I1

I2

VP VP =400 a 1000 volts

Pequeñas variaciones deLuz generan grandes Variaciones en la corriente

Por esta característicade sensibilidad se utilizaen enlaces de larga distancia