La fibra óptica transmite pulsos de luz que representan datos a través de un fino hilo de material transparente como vidrio o plástico. Se utiliza ampliamente en telecomunicaciones debido a que permite enviar grandes cantidades de datos a largas distancias a alta velocidad. Existen fibras monomodo y multimodo que se diferencian en el número de modos o caminos que puede tomar la luz dentro de la fibra.

1. FIBRA ÓPTICA

2. La fibra óptica es un medio de transmisión
empleado habitualmente en redes de datos.
Es un hilo muy fino de material transparente,
vidrio o materiales plásticos, por el que se
envían pulsos de luz que representan los datos
a transmitir.
El haz de luz queda completamente confinado y
se propaga por el interior de la fibra con un
ángulo de reflexión por encima del ángulo límite
de reflexión total, en función de la ley de Snell.
La fuente de luz puede ser láser o un LED.

3. Las fibras se utilizan ampliamente en
telecomunicaciones, ya que permiten
enviar gran cantidad de datos a una gran
distancia, con velocidades similares a las
de radio o cable.
Son el medio de transmisión por
excelencia al ser inmune a las
interferencias electromagnéticas,
también se utilizan para redes locales,
en donde se necesite aprovechar las
ventajas de la fibra óptica sobre otros
medios de transmisión.

4. NATURALEZA DE LA LUZ

5. La luz presenta una naturaleza compleja:
depende de cómo la observemos se
manifestará como una onda o como una
partícula.
Sin embargo, para obtener un estudio
claro y conciso de su naturaleza,
podemos clasificar los distintos
fenómenos en los que participa según su
interpretación teórica:

6. TEORÍA ONDULATORIA
Esta teoría, desarrollada por Christiaan
Huygens, considera que la luz es una onda
electromagnética, consistente en un campo
eléctrico que varía en el tiempo generando a
su vez un campo magnético y viceversa

7. TEORÍA CORPUSCULAR
La teoría corpuscular estudia la
luz como si se tratase de un
torrente de partículas sin carga
y sin masa llamadas fotones,
capaces de portar todas las
formas de radiación
electromagnética.

8. LEYES DE LA ÓPTICA Y
DEFINICIONES

9. Óptica geométrica: estudia los fenómenos que se
producen cuando un haz de radiación luminosa incide sobre
cuerpos transparentes u opacos, o interfiere con otras
radiaciones luminosas. Su teoría, que es de origen
geométrico, presupone que la luz se propaga en línea recta
en un medio homogéneo.
Óptica ondulatoria: 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.

10. TIPOS DE FIBRAS

11. FIBRA MONOMODO
Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que
sólo se propaga un modo de luz.
Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la
fibra hasta un tamaño (8.3 a 10 micrones) que sólo
permite un modo de propagación. Su transmisión
es paralela al eje de la fibra. Este tipo de fibra
monomodo permiten alcanzar grandes distancias
(hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta
intensidad) y transmitir elevadas tasas de
información (decenas de Gb/s).

12. FIBRA MULTIMODO
Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz
pueden circular por más de un modo o camino. Esto
supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo
puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las
fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de
corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y
económico.
El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de
refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que
el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una
fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor
tolerancia a componentes de menor precisión.

13. Índice escalonado
En este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción
constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión
modal.
Índice gradual
Mientras en este tipo, el índice de refracción no es
constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se
constituye de distintos materiales.

14. Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de
fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el
formato OM3 (multimodo sobre láser) a los ya existentes
OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).
OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta 1 Gigabit Ethernet
(1 Gbit/s), usan LED como emisores
OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 1 Gigabit Ethernet (1
Gbit/s), usan LED como emisores
OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet
(300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.

17. ESTRUCTURAS DE LA FIBRA OPTICA

18. CABLE DE ESTRUCTURA HOLGADA
Consta de varios tubos de fibra rodeando un
miembro central de refuerzo, y rodeado de una
cubierta protectora. El rasgo distintivo de este
tipo de cable son los tubos de fibra. Cada tubo,
de dos a tres milímetros de diámetro, lleva
varias fibras ópticas que descansan
holgadamente en él. Los tubos pueden ser
huecos o, más comúnmente estar llenos de un
gel resistente al agua que impide que ésta entre
en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las
fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan
sobre el cable.

20. CABLE DE ESTRUCTURA AJUSTADA
Contiene varias fibras con protección secundaria que
rodean un miembro central de tracción, y todo ello
cubierto dc una protección exterior. La protección
secundaria de la fibra consiste en una cubierta
plástica de 900 μm de diámetro que rodea a!
recubrimiento de 250 μm de la fibra óptica.
La protección secundaria proporciona a cada fibra
individual una protección adi-cional frente al entorno
así como un soporte físico. Esto permite a la fibra ser
conec-tada directamente (conector instalado
directamente en el cable de la fibra), sin la protección
que ofrece una bandeja de empalmes.

22. CABLE BLINDADO
Tienen tina coraza protectora o armadura de
acero debajo de la cubierta de polietileno.
Esto proporciona al cable una resistencia
exce-lente al aplastamiento y propiedades
de protección frente a roedores. Se usa
fre-cuentemente en aplicaciones de
enterramiento directo o para instalaciones en
entornos de industrias pesadas. El cable se
encuentra disponible generalmente en
estructura hol-gada aunque también hay
cables de estructura ajustada.

24. REPRESENTACION DEL RAYO OPTICO

25. Relación que puede escribirse:
donde: c, es la velocidad de la luz (3.000.000.000
m/s) en el aire. v, es la velocidad de la luz en un
material especifico. n es el índice de refracción.
Cuando un rayo incide en la frontera entre dos
medios con diferentes índices de refracción, el
rayo incidente será refractado con distinto
ángulo, según la ley de refracción de Snell:

26. LA REPRESENTACION DE LA LEY DE
SNELL SE MUESTRA EN LA FIGURA QUE SE ENCUENTRA A
CONTINUACION:

27. REPRESENTACION GRAFICA DEL RAYO
INCIDENTE

29. REPRESENTACION GRAFICA

30. MODOS DE PROPAGACION EN GUIA DE ONDA
CIRCULARES

31. MODO DE PROPAGACION CIRCULAR TEM
En este modo se observa que los patrones de
distribución de los campos dominantes en la
guía rectangular y la circular son muy
similares ,particularmente en el centro de
ambas guías .
Esta estructura que transforma el modo
dominante TE de la circular y viceversa , se
emplea en la fabricación de dispositivos de
microondas .

32. DIAGRAMA

33. MODO TM

34. DIGRAMAS DE FIBRA OPTICA

35. INTENSIDAD DE LUZ PROPAGADA

36. ECUACIONES

39. A las fibras ópticas también se les llama guías
dieléctricas de onda, a diferencia de las guías
metálicas o huecas pueden guiar ondas a diferentes
frecuencias.
En general. El tipo de luz que viaja por una fibra es
invisible, ya que las frecuencias empleadas
corresponden al infrarrojo cercano o al infrarrojo lejano
en el espectro electromagnético. Estas frecuencias
usadas para transmitir luz por fibra óptica son unas
dos veces mas bajas que las frecuencias visibles.

40. Los tres tipos fundamentales de fibras ópticas
a) Monomodo de índice escalonado
b) Multimodo de índice escalonado
c) Multimodo de índice gradual

42. Con el fin de optimizar la entrega de
potencia a una fibra optica y la
transmision de la señal a lo largo de ella,
es deseable que la fuente de luz cumpla,
en primer lugar, con los dos siguientes
requerimientos basicos:
 Anchura Espectral Angosta
 Alta Coherencia Espacial

43. ANCHURA ESPECTRAL
 La anchura espectral esta relacionada
directamente con la dispersion cromatica, ya
que la potencia entregada por la fuente
luminosa no es emitida en una sola longitud
de onda, sino que sta distribuida en distintas
longitudes alrededor de la longitud de onda
central.

44.  La anchura espectral se define como la
diferencia relativa en nanometros entre los
puntos donde la potencia emitida se
reduce al 50% con relacion a la maxima.
 Hay dos tipos de fuentes y ambas
funcionan con diodos semiconductores.
 La primera es el “LED” o diodo emisor de
luz(tambien llamado diodo de efecto
luminiscente). La segunda es el “LD” o
diodo laser(tambien llamada laser de
inyeccion o laser semiconductor).

45.  El LD tiene una anchura espectral mucha
mas angosta que el LED; por tal razon, se
dice que el primero es una fuente con
coherencia temporal o causi-
monocromatica y que el segundo es una
fuente no coherente. Los materiales
semiconductores que se utilizan para
fabricar estas fuentes opticas son:

47.  Los LEDs se utilizan comunmente en la
primera y segunda ventanas de
operacion,, y los LDs en la segunda y
tercera entradas.
 El diodo laser amplifica la intensidad de la
luz por emisones estimuladas, en forma
parecida a otros tipos de laseres que se
usan en amplificaciones muy diferentes.
 Para que dicho efecto laser pueda
producirse ne el material semiconductor
es necesario que haya una cavidad
resonante, de manera similar a los que se

48.  La cavidad resonante consisten en dos
espejos planos paralelos y resive el
nombre de cavidad Fabry-Perot. Los
fotones de luz viajan muchas veces de ida
y regreso, reflejandose sobre los espejos;
ademas, en el medio hay “inversion de
poblacion”, o sea que los fotones generan
otros fotones en fase en cada trayecto de
su rebote sucesivo. El resultado final es la
amplificacion de la luz.

50.  De todo lo anterior se concluye que el LD
es muy superior operativamente al LED.
Sin embargo hay que notar que su precio
es mayor, su vida util es mas corta y es
mas sencible a las variaciones de
temperatura con relacion al diodo emisor
de luz. Para distancias cortas y redes
locales, el LED es suficiente. En cambio,
para enlaces de larga distancia, el laser
semiconductor es obligado, por su alta
coherencia espacial y temporal, ademas
de contar con un alta eficiencia electro-
optica y una gran capacidad de
modulacion.