fibras ópticas

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERA ELECTRÓNICA
EXTENSIÓN MATURÍN
Fibra óptica
Profesor: Autor:
Cristóbal Espinoza Juan D. González R.
Maturín, Marzo del 2019

2. Geometría de la fibra óptica
1. La fibra óptica está compuesta por una o más
fibras, cada una con su correspondiente
recubrimiento tal como se observa en la figura
de abajo.
2. Esta fibra óptica consta de varios componentes
colocados de forma concéntrica. Desde el centro hasta el
exterior del cableado de fibra óptica nos encontramos
con: el núcleo, un revestimiento, una cubierta.
3. El núcleo es el medio físico que transporta las señales
ópticas de datos desde la fuente de luz al dispositivo de
recepción. Se trata de una sola fibra continua de vidrio
ultra-puro de cuarzo o dióxido de silicio de diámetro muy
pequeño, entre 10 y 300 micrones ( m) (10-6m). Cuanto
mayor es el diámetro del núcleo, mayor es la cantidad de
luz que el cable puede transportar. Precisamente, los
cables de fibra óptica se clasifican en función de su
diámetro. Los tres tamaños disponibles más usuales son
los de 50 m, 62.5 m y 100 m.
Cable de fibra óptica

3. Propagación de la luz en la
fibra óptica
Representación de la propagación de la
luz
1. La propagación de la luz en la fibra
óptica se basa en transmitir por el núcleo
de la fibra un haz de luz, tal que este no
atraviese el revestimiento, sino que se
refleje y se siga propagando. Esto se
consigue si el índice de refracción del
núcleo es mayor al índice de refracción del
revestimiento, y también si el ángulo de
incidencia es superior al ángulo límite.

4. Geometría óptica
1. la óptica geométrica es parte de las
leyes fenomenológicas de Snell de la
reflexión y la refracción. A partir de ellas,
basta hacer geometría con los rayos
luminosos para la obtención de las
fórmulas que corresponden a los espejos,
dioptrio y lentes , obteniendo así las
leyes que gobiernan los instrumentos
ópticos a que estamos acostumbrados.
Representación de la geometría óptica

5. Óptica ondulatoria
1. Teoría Ondulatoria de Huygens: Se
ocupa de los fenómenos de difracción,
interferencia y polarización, que pueden
explicarse admitiendo la naturaleza
ondulatoria de la luz. Supone que la luz
se propaga según ondas transversales.
Los rayos luminosos son las trayectorias
perpendiculares a la superficie de la
onda.
Óptica ondulatoria

6. Tipos de fibras y cables ópticos
Cable Monomodo: es un solo puesto de fibra de vidrio con un diámetro de 8.3 a 10 micrones que
solo tiene un modo de transmisión. La fibra monomodo tiene un diámetro relativamente
estrecho, por el cual solo un modo propaga típicamente 1.310 o 1.550 nm. Carga más banda
ancha que la fibra multimodo, pero requiere una fuente de luz con ancho espectral estrecho. Este
tipo de fibra se usa en muchas aplicaciones en las cuales los datos son enviados en multi-
frecuencia así que solo se necesita un cable.

7. Tipos de fibras y cables ópticos
Cable Multimodo: Un cable multimodo tiene un
diámetro un poco más grande, con diámetros
comunes en el rango de 50 a 100 micrones para el
componente que carga la luz. En la mayoría de las
aplicaciones en las que el cable multimodo es
usado, se requieren dos fibras.
La fibra multimodo brinda banda ancha alta con
velocidades altas (de 10 a 100 MB) (en Gigabit se
alcanzan distancias de 275 m a 2 km) sobre
distancias medianas. Las ondas de luz son
dispersadas en varios caminos, o modos, mientras
viajan a través del núcleo del cable típicamente 850
o 1.300 nm. El diámetro de un núcleo multimodo
típico puede estar entre 50, 62.5, y 100
micrómetros.

8. Características de las
fibras ópticas
Atenuación: Significa la disminución de
potencia de la señal óptica, en proporción
inversa a la longitud de fibra. La unidad
utilizada para medir la atenuación en una
fibra óptica es el decibel (dB).
Dispersión: Las pérdidas por dispersión se
manifiesta como reflexiones del material, debido a
las irregularidades submicroscópicas ocasionadas
durante el proceso de fabricación y cuando un
rayo de luz se esta propagando choca contra estas
impurezas y se dispersa y refleja.

9. Efectos no Lineales: Las fibras ópticas no siempre se comportan como canales de transmisión
lineales en los cuales el incremento en la potencia de entrada implique un incremento
proporcional de la potencia de salida. Hay varios efectos no lineales que en el caso que nos
ocupa, la dispersión, provoca unos incrementos muy altos en la atenuación. Este efecto ocurre
para elevadas potencias ópticas. Esta dispersión no lineal genera que potencia de un modo sea
transferida a otro, tanto en la misma dirección de propagación como en la contraria, este otro
modo tendrá además una longitud de onda distinta. Esta dispersión depende fuertemente de la
densidad de potencia óptica y sólo es significativa sobre determinados umbrales de potencia.
Características de las
fibras ópticas

10. Principio de emisión de luz
1. Principio de la absorción y la emisión de un fotón.
Si la energía implicada es moderada, transiciones
electrónicas se producen sólo en las capas exteriores
de los átomos. Se corresponden con el paso de un
electrón de la sub-capa no se cumple a una sub-capa
desocupado de energía superior (absorción) o al
regreso de un electrón en la sub-capa de valencia
(emisión). Si la energía empleada es suficientemente
alta (en las muy altas frecuencias), hay
arrebatamiento de electrones.
Principio de emisión de luz

11. Espectro de emisión
1. El espectro de emisión de un elemento químico o
compuesto químico es el espectro de frecuencias de
radiación electromagnética emitida debido a un átomo o
molécula que realiza una transición de un estado de alta
energía a un estado de menor energía. La energía fotónica
emitida es igual a la diferencia de energía entre los dos
estados. Hay muchas transiciones de electrones posibles
para cada átomo, y cada transición tiene una diferencia de
energía específica. Esta colección de diferentes
transiciones, que conducen a diferentes longitudes de
onda radiadas, conforman un espectro de emisión. El
espectro de emisión de cada elemento es único. Por lo
tanto, la espectroscopia se puede utilizar para identificar
los elementos en materia de composición desconocida. De
manera similar, los espectros de emisión de moléculas
pueden usarse en el análisis químico de sustancias.
Espectros de emisión

12. 1. Un diodo emisor de luz o led (también
conocido por la sigla LED, del inglés light-
emitting diode) es una fuente
de luz constituida por un
material semiconductor dotado de
dos terminales. Se trata de un diodo
de unión p-n, que emite luz cuando está
activado. Si se aplica una tensión adecuada
los terminales, los electrones se recombinan
con los huecos en la región de la unión p-
n del dispositivo, liberando energía en
de fotones.
Diodos emisores de luz
Diodo emisor de luz

13. 1. Una cavidad láser tiene un gran número de modos de ondas estacionarias longitudinales
dentro de la envolvente espectral de la transición láser. A pesar de que el láser es de hecho,
casi monocromático, los modos están tan cerca unos de otros, que puede haber muchos
de ellos, dentro de ese estrecho rango de frecuencias.
Modos en la cavidad laser

14. Láser DBR sintonizable
1. Los diodos láser DFB y DBR fueron originalmente desarrollados para operar con longitud de
onda fija (descritos en el anexo A), pero a diferencia del diodo láser DFB el diodo DBR se adapta
mejor a la sintonización de la longitud de onda, esto debido a la separación de la regiones
activa y pasiva (grating) dentro del láser. El método utilizado para este diodo láser es el de
inyección de corriente.

15. Longitud de onda espectral
1. Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a
un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite
(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de
manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver
el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la
radiación. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y
los rayos X, pasando por la radiación ultravioleta, la luz visible y la radiación infrarroja, hasta las ondas electromagnéticas de
mayor longitud de onda, como son las ondas de radio.