FIBRA ÓPTICAaltamirano.gabo@gmail.com
Fibras ópticas - Historia Charles  Kao - ITT Labs, Harlow,  Inglaterra - 1966 Mensajes a alta velocidad por  filamento d...
Fibras ópticas - Historia• Desarrollar un tipo de vidrio lo  suficientemente puro• 1 % de la luz fuese retenido luego de 1...
Fibras ópticas - Historia• 1970• científicos de Corning (Drs. Robert  Maurer, Donald Keck y Peter Schultz)• menos de 20 dB...
FINALMENTE ¿QUÉ SON LAS FIBRAS OPTICAS?
Fibras ópticas• Formadas por un filamento de vidrio de elevada  pureza.• Poseen un núcleo por el que se transmiten haces  ...
PARAMETROS DE LAS  FIBRAS OPTICAS
Parámetros• Atenuación de la transmisión • reducción de su intensidad a lo largo de un   tramo (absorción, difusión, flexi...
Parámetros• Dispersión • Diseminación de los pulsos de luz a lo largo   del segmento de transmisión. • Un pulso de luz LAS...
Atenuación y dispersión
Parámetros• Diámetro del campo modal  • En las fibras ópticas monomodo la luz es más    intensa en el núcleo pero algo de ...
Parámetros• Apertura numérica    • Factor que define el grado de exactitud y     eficiencia con el cual se debe encauzar u...
Medición de parámetros• Microscopios• Fuentes de luz con long. de onda  estabilizada• Medidores de potencia óptica• Atenua...
Medición de parámetros• Interferómetro• Optical Time Domain Refractometer(OTDR)
HABLEMOS DE LAS VENTAJAS   DE ESTA TECNOLOGÍA
Ventajas de las fibras ópticas• Alta calidad de transmisión.• Mayor capacidad para el  transporte de información.• Atenuac...
Ventajas de las fibras ópticas• Bajo peso y tamaño reducido.• Es dieléctrica.• Inmunidad a las interferenciaselectromagnét...
Ventajas de las fibras ópticas• Facilidad de instalación• Escaso mantenimiento y elevada  confiabilidad• Simplicidad en la...
Ventajas de las fibras ópticas• Los costos de instalación tienden a  reducirse.• Hay menos componentes activos  presentes....
TIPOS DE FIBRA    OPTICA
Qué es un modo ?• Un modo puede ser pensado como un patrón de  ondulaciones fijas que se forman en la sección  transversal...
MultimodoMultimodoMonomodo
Tipos de fibras ópticas• Multimodo con índice escalonado.• Multimodo con índice gradual.• Monomodo con índice escalonado.•...
Clasificaciones de Fibra óptica• Multimodo   • La fibra óptica multimodo es adecuada    para distancias corta• Monomodo   ...
• Fibra Óptica Multimodo   • El mayor diámetro del núcleo facilita el    acoplamiento de la fibra.   • Los diámetros de nú...
• Existen dos tipos de fibra óptica multimodo:     • Salto de índice     • Índice gradual
• Salto de índice    • Existe una discontinuidad de índices de     refracción entre el núcleo y la cubierta o     revestim...
• Índice gradual   • Esto permite que en las fibras multimodo     de índice gradual los rayos de luz viajen     a distinta...
• Fibra Óptica Monomodo   • Las fibras ópticas monomodo tienen un    diámetro del núcleo mucho menor.   • Los diámetros de...
Tamaño de las fibras ópticas• Fibra monomodo - diámetro de núcleo  de 8-10 µm.• Fibra multimodo - diámetro de núcleo  de 5...
Fibras ópticas comerciales másusuales• Multimodo FDDI Standard. 62.5/125  µm.• Multimodo 50/125 µm.• Multimodo 100/140 µm....
CONOZCAMOSLA DE  CERCA Y A SU   CONECTOR
Criterios para elegir la          FO
Selección del tipo de fibra óptica• Longitud de onda, potencia, NA, tipo de fibra  óptica.• Longitud de tramo entre equipo...
Fibras ópticas en los cables• Cables • con fibras ópticas monomodo    • standard ( 0.35 dB/km)    • dispersión desplazada ...
Cables para fibras ópticas• Cables break-out                             BUFFER DE 900 µm                             (Tig...
Cables para fibras ópticas• Cables break-out (n fibras)                                CUBIERTA                           ...
Cables para fibras ópticas• Cable break-out (n fibras) con malla                                         MALLA            ...
Cables para fibras ópticas   • Cable tight-buffer (n fibras)CUBIERTA EXTERNA                                     ELEMENTO ...
Cables para fibras ópticas                                    FIBRAS OPTICAS                                    + COATING•...
Fibra óptica en tubo suelto                   Cable sin tensión                                       Cable elongadoCable ...
Tipos de Fibra óptica• Ya en base a su clasificación general, optamos por dividir los tipos de fibras por:       •Propagac...
Por su Propagación:• Fibra óptica Monomodo estándar   • Atenuación en torno a los 0,2 [dB/km].   • Dispersión cromática de...
Estructura de la fibra SSMF
• Fibra óptica de dispersión desplazada   • Se consigue desplazar la longitud de onda de dispersión nula de     1300 nm en...
• Fibra óptica de dispersión desplazada no nula.  • Resuelve los problemas de no linealidades de la fibra de    dispersión...
• Fibra óptica compensadora de dispersión   • Se caracteriza por un valor de dispersión cromática elevado y de    signo co...
• Fibra óptica mantenedora de polarización   • Se utiliza en el caso de dispositivos sensibles a la polarización. • Modula...
Por su Composición: • Fibra Óptica de Plástico    • En el interior de dispositivos, automóviles, redes en el hogar.    • S...
• Fibra Óptica de Vidrio   • Material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una     pieza de agujeros...
• Fibra Óptica de Cristal Fotónico   • Caracterizadas por una microestructura de agujeros de aire.   • Dispersión cromátic...
• Uso Dual (interior y exterior)      • Brinda resistencia al agua, hongos y emisiones ultra        violeta.      • buffer...
• Fibras con Relleno de Gel
Por su Aplicación:•       Cable submarino    •     Transmisión de señales digitales portadoras de voz, datos,          tel...
•    Cable submarino    1. Una sección transversal .    2. Polietileno.    3. Cinta de mylar.    4. Alambres de acero tren...
•    Cable Aéreo    1.   Colgado por las líneas de alta tensión usando cable         ADSS.    2.   Embutido en cable de gu...
• Cables Aéreos Auto – soportados (ADSS)   • Capaces de contener hasta 576 fibras.   • soportar tensiones mecánicas elevad...
• Cables de Guarda Óptico (OPGW)    • OPGW es un cable para líneas eléctricas aéreas.    • Doble funcionalidad; el de cabl...
• Cables Enrollados (SkyWrap) • Consiste en un cable de fibra óptico dieléctrico que se  enrolla helicoidalmente en el cab...
• Propiedades: • Instalación rápida y económica • Hace uso de las estructuras existentes • Apropiado en sitios con accesos...
• Cable Lashed   • Los cables ópticos tipo Lashed son cables    dieléctricos.Los cables LASHED poseen un costo más bajo de...
¿POR QUÉ REALIZAR LOS  ENLACES CON FIBRA       ÓPTICA?
Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• La ubicación de los enlaces es muy variada:    • Plantas industriales.    • ...
Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Las distancias a recorrer no son muy grandes  (usualmente de 1 a 10 Km).• La...
Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Las conectores son de fácil colocación y se  busca la conectorización direct...
Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Los tramos van de un equipo de  transmisión a un equipo de  recepción.• Exis...
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  1. 1. FIBRA ÓPTICAaltamirano.gabo@gmail.com
  2. 2. Fibras ópticas - Historia Charles Kao - ITT Labs, Harlow, Inglaterra - 1966 Mensajes a alta velocidad por filamento de vidrio
  3. 3. Fibras ópticas - Historia• Desarrollar un tipo de vidrio lo suficientemente puro• 1 % de la luz fuese retenido luego de 1 km de recorrido• longitud de los tramos de cobre sin repetidores en esa época• 1% de luz remanente equivale a 20 dB/km.
  4. 4. Fibras ópticas - Historia• 1970• científicos de Corning (Drs. Robert Maurer, Donald Keck y Peter Schultz)• menos de 20 dB/km en una fibra óptica de vidrio muy puro.
  5. 5. FINALMENTE ¿QUÉ SON LAS FIBRAS OPTICAS?
  6. 6. Fibras ópticas• Formadas por un filamento de vidrio de elevada pureza.• Poseen un núcleo por el que se transmiten haces de luz con longitudes de onda perfectamente establecidas. • 850 nm • 1300 nm • 1550 nm • nm = nanómetro = 0.000000001 metros. • color rojo = 700 nm , infrarrojo = 900 nm.
  7. 7. PARAMETROS DE LAS FIBRAS OPTICAS
  8. 8. Parámetros• Atenuación de la transmisión • reducción de su intensidad a lo largo de un tramo (absorción, difusión, flexiones - < 50 mm - y microflexiones). • Se mide en decibeles por km [dB/km]. 1966 1995 3000 dB/km 0.20 dB/km
  9. 9. Parámetros• Dispersión • Diseminación de los pulsos de luz a lo largo del segmento de transmisión. • Un pulso de luz LASER o LED consiste de un rango de longitudes de onda • Cada longitud de onda viaja a una velocidad diferente en el vidrio • Se mide en incrementos de ancho de pulso de la unidad de espectro por unidad de longitud [ps/nm.km]
  10. 10. Atenuación y dispersión
  11. 11. Parámetros• Diámetro del campo modal • En las fibras ópticas monomodo la luz es más intensa en el núcleo pero algo de luz se propaga en la zona del cladding. • El diámero del campo modal es la medida del círculo de luz completo• Longitud de onda de corte • Es la longitud de onda por encima de la cual una fibra óptica monomodo soporta sólo un modo, o rayo, de luz.
  12. 12. Parámetros• Apertura numérica • Factor que define el grado de exactitud y eficiencia con el cual se debe encauzar un haz de luz dentro de una fibra óptica. n0 n2 CLADDING 1 C n1 NUCLEO ca A B n2 n0sen a n1 sen 1
  13. 13. Medición de parámetros• Microscopios• Fuentes de luz con long. de onda estabilizada• Medidores de potencia óptica• Atenuadores• Medidores de pérdida por retorno• Medidores de pérdida por inserción
  14. 14. Medición de parámetros• Interferómetro• Optical Time Domain Refractometer(OTDR)
  15. 15. HABLEMOS DE LAS VENTAJAS DE ESTA TECNOLOGÍA
  16. 16. Ventajas de las fibras ópticas• Alta calidad de transmisión.• Mayor capacidad para el transporte de información.• Atenuación mucho menor que en medios de transmisón basados en cobre.
  17. 17. Ventajas de las fibras ópticas• Bajo peso y tamaño reducido.• Es dieléctrica.• Inmunidad a las interferenciaselectromagnéticas (EMI) y deradiofrecuencia (RFI).
  18. 18. Ventajas de las fibras ópticas• Facilidad de instalación• Escaso mantenimiento y elevada confiabilidad• Simplicidad en las actualizaciones y mejoras• Se pueden usar varias longitudes de onda (WDM).
  19. 19. Ventajas de las fibras ópticas• Los costos de instalación tienden a reducirse.• Hay menos componentes activos presentes.• Ausencia de corrosión.• Alta seguridad. Es virtualemente imposible introducirse en un sistema de fibra óptica sin ser detectado.
  20. 20. TIPOS DE FIBRA OPTICA
  21. 21. Qué es un modo ?• Un modo puede ser pensado como un patrón de ondulaciones fijas que se forman en la sección transversal de la fibra.• Si hay varios medios ciclos de tales ondulaciones, continuos a lo largo del diámetro del núcleo de la fibra, la fibra está operando como una fibra multimodo.• Si hay sólo un medio ciclo, está operando como monomodo.
  22. 22. MultimodoMultimodoMonomodo
  23. 23. Tipos de fibras ópticas• Multimodo con índice escalonado.• Multimodo con índice gradual.• Monomodo con índice escalonado.• Monomodo con dispersión desplazada.• Monomodo con dispersión aplanada.
  24. 24. Clasificaciones de Fibra óptica• Multimodo • La fibra óptica multimodo es adecuada para distancias corta• Monomodo • la fibra óptica monomodo está diseñada para sistemas de comunicaciones ópticas de larga distancia
  25. 25. • Fibra Óptica Multimodo • El mayor diámetro del núcleo facilita el acoplamiento de la fibra. • Los diámetros de núcleo y cubierta típicos de estas fibras son 50/125 y 62,5/125 [µm].
  26. 26. • Existen dos tipos de fibra óptica multimodo: • Salto de índice • Índice gradual
  27. 27. • Salto de índice • Existe una discontinuidad de índices de refracción entre el núcleo y la cubierta o revestimiento de la fibra. Fibra óptica multimodo de salto de índice
  28. 28. • Índice gradual • Esto permite que en las fibras multimodo de índice gradual los rayos de luz viajen a distinta velocidad. Fibra óptica multimodo de índice gradual
  29. 29. • Fibra Óptica Monomodo • Las fibras ópticas monomodo tienen un diámetro del núcleo mucho menor. • Los diámetros de núcleo y cubierta típicos para estas fibras son de 9/125 [µm].
  30. 30. Tamaño de las fibras ópticas• Fibra monomodo - diámetro de núcleo de 8-10 µm.• Fibra multimodo - diámetro de núcleo de 50 a 100 µm.• Diámetro externo (ambos tipos) de 124 a 126 µm.
  31. 31. Fibras ópticas comerciales másusuales• Multimodo FDDI Standard. 62.5/125 µm.• Multimodo 50/125 µm.• Multimodo 100/140 µm.• Monomodo 8.7/125 µm.
  32. 32. CONOZCAMOSLA DE CERCA Y A SU CONECTOR
  33. 33. Criterios para elegir la FO
  34. 34. Selección del tipo de fibra óptica• Longitud de onda, potencia, NA, tipo de fibra óptica.• Longitud de tramo entre equipos electro-ópticos de emisión y recepción.• De acuerdo al tipo de fibra a utilizar, se calcula la atenuación prevista para cada tramo y se verifica que esté dentro de los valores de atenuación admisibles.
  35. 35. Fibras ópticas en los cables• Cables • con fibras ópticas monomodo • standard ( 0.35 dB/km) • dispersión desplazada ( 0.25 dB/km) • dispersión aplanada ( 0.30 dB/km) • etc. • con fibras ópticas multimodo • FDDI / FOIRL standard 62.5/125 µm ( 3 dB/km) • de alto rendimiento 50/125 µm ( 2 dB/km)
  36. 36. Cables para fibras ópticas• Cables break-out BUFFER DE 900 µm (Tight buffer) RECUBRIMIENTO PRIMARIO DE 250 ó 500 µm COBERTURA CLADDING+COATING BREAK-OUT NUCLEO FIBRAS DE KEVLAR
  37. 37. Cables para fibras ópticas• Cables break-out (n fibras) CUBIERTA EXTERNA
  38. 38. Cables para fibras ópticas• Cable break-out (n fibras) con malla MALLA METALICA O HILOS DE KEVLAR CUBEIRTA EXTERNA
  39. 39. Cables para fibras ópticas • Cable tight-buffer (n fibras)CUBIERTA EXTERNA ELEMENTO RIGIDIZANTE O DE ACOMPAÑAMIENTOFIBRA DE KEVLARFIBRAS OPTICAS CONBUFFER DE 900 µm
  40. 40. Cables para fibras ópticas FIBRAS OPTICAS + COATING• Cable tubo suelto ELEMENTO RESISTENTE relleno con gelCUBIERTA EXTERIOR DE POLIETILENOARMADURA DE ACERO CORRUGADOCINTA CONTRA EL AGUACOBERTURA INTERIOR DE POLIETILENOCINTA DE POLIESTERCOMPUESTO CONTRA LA HUMEDADTUBO SUELTO RELLENO CON GEL
  41. 41. Fibra óptica en tubo suelto Cable sin tensión Cable elongadoCable comprimido
  42. 42. Tipos de Fibra óptica• Ya en base a su clasificación general, optamos por dividir los tipos de fibras por: •Propagación •Composición •Aplicación
  43. 43. Por su Propagación:• Fibra óptica Monomodo estándar • Atenuación en torno a los 0,2 [dB/km]. • Dispersión cromática de unos 16 ps/km-nm, en tercera ventana (1550 nm). • Longitud de onda de dispersión nula se sitúa en torno a los 1310 nm (segunda ventana). • Mayor Anchura Espectral. PS/KM-NM: Significa que por cada kilometro viajado de fibra SSMF, con pulsos a 10 Gbps (100 ps de ancho de pulso) se esparse por casi 16 ps de su eje
  44. 44. Estructura de la fibra SSMF
  45. 45. • Fibra óptica de dispersión desplazada • Se consigue desplazar la longitud de onda de dispersión nula de 1300 nm en fibra de silicio a la ventana de mínimas perdidas de 1550 nm. • Sus pérdidas son ligeramente superiores (0,25 dB/km a 1550 nm). • Su principal inconveniente proviene de los efectos no lineales, área efectiva menor.
  46. 46. • Fibra óptica de dispersión desplazada no nula. • Resuelve los problemas de no linealidades de la fibra de dispersión desplazada. • Dispersión cromática reducida. • Se pueden encontrar fibras con valores de dispersión tanto positivos (NZDSF+) como negativos (NZDSF-). • Utilizada en sistemas de gestión de dispersión.
  47. 47. • Fibra óptica compensadora de dispersión • Se caracteriza por un valor de dispersión cromática elevado y de signo contrario al de la fibra estándar. • Usada en sistemas de compensación de dispersión. • Tiene una mayor atenuación que la fibra estándar (0,5 dB/km aprox.) y una menor área efectiva.
  48. 48. • Fibra óptica mantenedora de polarización • Se utiliza en el caso de dispositivos sensibles a la polarización. • Moduladores externos de tipo Mach-Zehnder.
  49. 49. Por su Composición: • Fibra Óptica de Plástico • En el interior de dispositivos, automóviles, redes en el hogar. • Se caracterizan por unas pérdidas de 0,15-0,2 dB/m a 650 nm. • Diámetros del núcleo del orden de 1 mm. • Radios de curvatura de hasta 25 mm.
  50. 50. • Fibra Óptica de Vidrio • Material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos. • Buen aislamiento térmico . • Inerte ante ácidos . • Soporta altas temperaturas .
  51. 51. • Fibra Óptica de Cristal Fotónico • Caracterizadas por una microestructura de agujeros de aire. • Dispersión cromática de estas fibras puede ajustarse mediante el diseño adecuado de microestructura. • lograron transmitir datos ópticos a velocidades aproximadas a 16.4 Tbps a una distancia de 2.550 kilómetros.
  52. 52. • Uso Dual (interior y exterior) • Brinda resistencia al agua, hongos y emisiones ultra violeta. • buffer de 900 μm . • fibras ópticas probadas bajo 100 kpsi. • mayor confiabilidad durante el tiempo de vida.
  53. 53. • Fibras con Relleno de Gel
  54. 54. Por su Aplicación:• Cable submarino • Transmisión de señales digitales portadoras de voz, datos, televisión. • Velocidades de transmisión de hasta 2,5 Gbps. • Lo que equivale a más de 30 000 canales telefónicos de 64 kbps.
  55. 55. • Cable submarino 1. Una sección transversal . 2. Polietileno. 3. Cinta de mylar. 4. Alambres de acero trenzado. 5. Barrera de aluminio resistente al agua. 6. Policarbonato. 7. Tubo de cobre o aluminio. 8. Vaselina. 9. Fibras ópticas.
  56. 56. • Cable Aéreo 1. Colgado por las líneas de alta tensión usando cable ADSS. 2. Embutido en cable de guarda tipo OPGW. 3. Adosado el cable de guarda a una de las líneas de fase. • Esta opción tiene modalidades: devanado, engrapado o colgado.
  57. 57. • Cables Aéreos Auto – soportados (ADSS) • Capaces de contener hasta 576 fibras. • soportar tensiones mecánicas elevadas. • Los cables ADSS no se ven afectados por los campos electromagnéticos.
  58. 58. • Cables de Guarda Óptico (OPGW) • OPGW es un cable para líneas eléctricas aéreas. • Doble funcionalidad; el de cable de guarda y el de comunicaciones.Se dispone de una amplia gama de diseños decable OPGW, con el objeto de adaptarse a losrequisitos específicos de cada instalación:diámetro, peso, número de fibras, conductividad.
  59. 59. • Cables Enrollados (SkyWrap) • Consiste en un cable de fibra óptico dieléctrico que se enrolla helicoidalmente en el cable de guarda o en el conductor. SkyWrap es una buena solución especialmente en instalaciones con accesos difíciles.
  60. 60. • Propiedades: • Instalación rápida y económica • Hace uso de las estructuras existentes • Apropiado en sitios con accesos difíciles (ej. montañoso, cruce de ríos, etc) • Válido para cable de guarda y para conductor • Instalación con la línea en tensión sobre el cable de guarda • Soluciones llave-en-mano de por vida • Más de 20 años de experiencia
  61. 61. • Cable Lashed • Los cables ópticos tipo Lashed son cables dieléctricos.Los cables LASHED poseen un costo más bajo debido asu construcción más simple, tiene un desempeñomenor comparado con el cable auto-sustentado, portanto debe tomarse todos los costos que podrán ocurrirdurante la vida útil del sistema.
  62. 62. ¿POR QUÉ REALIZAR LOS ENLACES CON FIBRA ÓPTICA?
  63. 63. Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• La ubicación de los enlaces es muy variada: • Plantas industriales. • Edificios de oficinas. • Zonas urbanas.• Un mismo enlace puede requerir de varios tipos de tendido: cable subterráneo a cable aéreo, en combinación con cable de interior.
  64. 64. Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Las distancias a recorrer no son muy grandes (usualmente de 1 a 10 Km).• La cantidad de fibras ópticas por cable no supera, en la mayoría de los casos, un valor de 4/6 fibras.• Las condiciones de las etapas de tendido son más rigurosas y variadas, lo que requiere utilizar cables flexibles y muy resistentes. Se busca también no tener que usar mano de obra especializada para el tendido o cables muy rígidos.
  65. 65. Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Las conectores son de fácil colocación y se busca la conectorización directa del extremo de las fibras, evitando el uso de "pigtails"• En redes locales se utilizan equipos emisores con baja potencia y granapertura numérica, lo que requiere el uso de fibras multimodo.
  66. 66. Enlaces con fibras ópticas en redes de datos• Los tramos van de un equipo de transmisión a un equipo de recepción.• Existe la posibilidad de utilizar derivadores puramente ópticos pero los mismos introducen atenuaciones muy elevadas.
  67. 67. Consideraciones Finales• Una instalación de fibra óptica debe durar decenas de años ya que no corre contra los avances de la tecnología.• El control de calidad requiere de algunos conocimientos teóricos.

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