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