Este documento describe brevemente la historia y los conceptos básicos de las fibras ópticas. Explica que las fibras ópticas están formadas por filamentos de vidrio puro que transmiten luz infrarroja. Luego resume los diferentes tipos de fibras ópticas como multimodo, monomodo, compensadoras de dispersión y mantenedoras de polarización. Finalmente, cubre brevemente los cables submarinos y aéreos utilizados con fibras ópticas.

1. FIBRA ÓPTICA
altamirano.gabo@gmail.com

2. Fibras ópticas - Historia
 Charles Kao - ITT Labs, Harlow,
Inglaterra - 1966
 Mensajes a alta velocidad por
filamento de vidrio

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. 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. FINALMENTE ¿QUÉ SON
LAS FIBRAS OPTICAS?

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. PARAMETROS DE LAS
FIBRAS OPTICAS

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. 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. Atenuación y dispersión

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. 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
c
a
A
B n2
n0sen a n1 sen 1

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. Medición de parámetros
• Interferómetro
• Optical Time Domain Refractometer
(OTDR)

15. HABLEMOS DE LAS VENTAJAS
DE ESTA TECNOLOGÍA

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. Ventajas de las fibras ópticas
• Bajo peso y tamaño reducido.
• Es dieléctrica.
• Inmunidad a las interferencias
electromagnéticas (EMI) y de
radiofrecuencia (RFI).

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. 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. TIPOS DE FIBRA
OPTICA

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. Multimodo
Multimodo
Monomodo

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. 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. • 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].

27. • Existen dos tipos de fibra óptica multimodo:
• Salto de índice
• Índice gradual

28. • 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

29. • 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

30. • 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].

32. 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.

33. Fibras ópticas comerciales más
usuales
• Multimodo FDDI Standard. 62.5/125
µm.
• Multimodo 50/125 µm.
• Multimodo 100/140 µm.
• Monomodo 8.7/125 µm.

34. CONOZCAMOSLA DE
CERCA Y A SU
CONECTOR

36. Criterios para elegir la
FO

37. 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.

38. 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)

39. 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

40. Cables para fibras ópticas
• Cables break-out (n fibras)
CUBIERTA
EXTERNA

41. Cables para fibras ópticas
• Cable break-out (n fibras) con malla
MALLA
METALICA O
HILOS DE KEVLAR
CUBEIRTA
EXTERNA

42. Cables para fibras ópticas
• Cable tight-buffer (n fibras)
CUBIERTA EXTERNA
ELEMENTO RIGIDIZANTE
O DE ACOMPAÑAMIENTO
FIBRA DE KEVLAR
FIBRAS OPTICAS CON
BUFFER DE 900 µm

43. Cables para fibras ópticas
FIBRAS OPTICAS
+ COATING
• Cable tubo suelto ELEMENTO
RESISTENTE
relleno con gel
CUBIERTA EXTERIOR DE POLIETILENO
ARMADURA DE ACERO CORRUGADO
CINTA CONTRA EL AGUA
COBERTURA INTERIOR DE POLIETILENO
CINTA DE POLIESTER
COMPUESTO CONTRA LA HUMEDAD
TUBO SUELTO RELLENO CON GEL

44. Fibra óptica en tubo suelto
Cable sin tensión
Cable elongado
Cable comprimido

45. Tipos de Fibra óptica
• Ya en base a su clasificación general, optamos por
dividir los tipos de fibras por:
•Propagación
•Composición
•Aplicación

46. 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

47. Estructura de la fibra SSMF

49. • 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.

50. • 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.

51. • 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.

52. • Fibra óptica mantenedora de polarización
• Se utiliza en el caso de dispositivos sensibles a la polarización.
• Moduladores externos de tipo Mach-Zehnder.

53. 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.

54. • 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 .

55. • 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.

56. • 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.

57. • Fibras con Relleno de Gel

58. 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.

59. • 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.

60. • 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.

61. • 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.

62. • 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 de
cable OPGW, con el objeto de adaptarse a los
requisitos específicos de cada instalación:
diámetro, peso, número de fibras, conductividad.

63. • 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.

64. • 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

65. • Cable Lashed
• Los cables ópticos tipo Lashed son cables
dieléctricos.
Los cables LASHED poseen un costo más bajo debido a
su construcción más simple, tiene un desempeño
menor comparado con el cable auto-sustentado, por
tanto debe tomarse todos los costos que podrán ocurrir
durante la vida útil del sistema.

66. ¿POR QUÉ REALIZAR LOS
ENLACES CON FIBRA
ÓPTICA?

67. 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.

68. 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.

69. 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.

70. 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.

71. 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.