La fibra óptica es una fibra flexible, transparente, hecha al embutir o extrudir vidrio (sílice) en un diámetro ligeramente más grueso que el de un cabello humano promedio.1​ Son utilizadas comúnmente como un medio para transmitir luz entre dos puntas de una fibra y tienen un amplio uso en las comunicaciones por fibra óptica, donde permiten la transmisión en distancias y en un ancho de banda (velocidad de datos) más grandes que los cables eléctricos. Se utilizan fibras en vez de alambres de metal porque las señales viajan a través de ellas con menos pérdida; además, las fibras son inmunes a la interferencia electromagnética, un problema del cual los cables de metal sufren ampliamente.2​ Las fibras también se usan para la iluminación e imaginería, y normalmente se envuelven en paquetes para introducir o sacar luz de espacios reducidos, como en el caso de un fibroscopio.3​ Algunas fibras diseñadas de manera especial se usan también para una amplia variedad de aplicaciones diversas, algunas de ellas son los sensores de fibra óptica y los láseres de fibra.4​ Típicamente, las fibras ópticas tienen un núcleo rodeado de un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo. La luz se mantiene en el núcleo debido al fenómeno de reflexión interna total que causa que la fibra actúe como una guía de ondas.5​ Las fibras que permiten muchos caminos de propagación o modos transversales se llaman fibras multimodo (MM), mientras que aquellas que permiten solo un modo se llaman fibras monomodo (SM). Las fibras multimodo tienen generalmente un diámetro de núcleo más grande6​ y se usan para enlaces de comunicación de distancia corta y para aplicaciones donde se requiere transmitir alta potencia. Las fibras monomodo se utilizan para enlaces de comunicación más grandes que 1000 metros.7​ Ser capaces de unir fibras ópticas con pérdida baja es importante en la comunicación por fibra óptica.8​ Esto es más complejo que unir cable eléctrico e involucra una adhesión cuidadosa de las fibras, la alineación precisa de los núcleos de las fibras y el acoplamiento de estos núcleos alineados. Para las aplicaciones que necesitan una conexión permanente se hacen empalmes de fusión. En esta técnica, se usa un arco eléctrico para fundir los extremos y así unirlos. Otra técnica común es el empalme mecánico, donde el extremo de las fibras se mantiene en contacto por medio de una fuerza mecánica. Las conexiones temporales o semi-permanentes se hacen por medio de un conector de fibra óptica especializado.9​ El campo de la ciencia aplicada y la ingeniería encargado del diseño y la aplicación de las fibras ópticas se llama óptica de fibras. El término fue acuñado por el físico hindú Narinder Singh Kapany, quien es ampliamente reconocido como el padre de la óptica de fibras

1. UNIDAD II
PRINCIPIOS DE LA FIBRA OPTICA

2. POLARIZACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagneticas ,
como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de
polarización.
Una onda electromagnética es una onda transversal compuesta por un campo eléctrico y
un campo magnético simultáneamente. Ambos campos oscilan perpendicularmente entre sí;
las ecuaciones de Maxwell modelan este comportamiento
En una onda electromagnética polarizada. Las oscilaciones del campo eléctrico sólo se
producen en un plano del tiempo, son perpendiculares a las oscilaciones del campo
magnético, y ambas son transversales a la dirección de propagación de la onda

3. POLARIZACIONES LINEAL, ELÍPTICA Y CIRCULAR.
Las siguientes figuras muestran algunos ejemplos de la variación del vector de campo eléctrico (azul) con el tiempo(el eje
vertical), con sus componentes X e Y (roja/izquierda y verde/derecha), y la trayectoria trazada por la punta del vector en el
plano (púrpura). Cada uno de los tres ejemplos corresponde a un tipo de polarización.
Lineal Circular Elíptica
En la figura de la izquierda, la polarización es lineal y la
oscilación del plano perpendicular a la dirección de
propagación se produce a lo largo de una línea recta. Se
puede representar cada oscilación descomponiéndola en
dos ejes X e Y. La polarización lineal se produce cuando
ambas componentes están en fase
En la figura central, las dos componentes ortogonales
tienen exactamente la misma amplitud y están desfasadas
exactamente 90º. En este caso especial, la trayectoria
trazada en el plano por la punta del vector de campo
eléctrico tiene la forma de una circunferencia, por lo que
en este caso se habla de polarización circular.
En la tercera figura, se representa la polarización
elíptica. Este tipo de polarización corresponde a cualquier
otro caso diferente a los anteriores, es decir, las dos
componentes tienen distintas amplitudes y el ángulo de
desfase entre ellas es diferente a 0º y a 180º (no están en
fase ni en contrafase).

4. TEORÍA DE PROPAGACIÓN: REFLEXIÓN TOTAL INTERNA
La propagación se realiza cuando un rayo
de luz ingresa al núcleo de la fibra óptica y
dentro de él se producen sucesivas
reflexiones en la superficie de separación
núcleo –revestimiento. La condición más
importante para que la fibra óptica pueda
confinar la luz en el núcleo y
guiarla es: n 1 > n 2
Para describir los mecanismos de propagación se usará la óptica geométrica. Se basa en
que la luz se considera como rayos angostos, donde la reflexión ocurre en la frontera de
dos materiales de índices de refracción diferentes.
Si se tiene un material con distinto índice de refracción al del aire,
su velocidad será ligeramente distinta a la de la luz dependiente de n:
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 = índice de refracción
Cuando un rayo incide en el borde entre dos medios con diferentes índices de refracción , el
rayo incidente será refractado con distinto ángulo, según la ley de refracción de Snell:

5. _sen θ2 _= _n1_ LEY DE SNELL
sen θ1 n2
De donde n1= índice de refracción del material 1
n2= índice de refracción del material 2
θ1= es el ángulo de incidencia
θ2 = es el ángulo de refracción
Esto implica que si un rayo
ingresa de un medio menos
denso (índice refractivo más
bajo) a otro más denso
(índice refractivo mas alto)
(n1< n2), el rayo se refracta
con un ángulo
menor con respecto a la
perpendicular de la frontera.
En el borde , el haz incidente se refracta hacia la normal o lejos de ella, dependiendo si
n1 es menor o mayor que n2.
En el caso contrario
cuando un rayo incide de
un medio más denso hacia
otro menos denso, el rayo
se refracta con un ángulo
mayor con respecto a la
perpendicular de la
frontera.

6. ÁNGULO CRÍTICO DE INCIDENCIA
Puesto que los rayos se alejan de la normal cuando entran en un medio menos denso, el
ángulo de incidencia, denominado ángulo crítico, resulta cuando el rayo refractado forma un
ángulo de 90º con la normal. Si el ángulo de incidencia se hace mayor que el ángulo crítico, los
rayos de luz serán totalmente reflejados.
Por Snell
n2sen θ2 = n1sen θ1
Si θ2 = 90º
θ1 = θC= ángulo crítico
Entonces para θ1 > θC
ocurre la reflexión total de
la onda

7. APERTURA NUMERICA Y CONO DE ACEPTANCIA
La apertura numerica viene dada por el seno del
angulo maximo que puede formar el rayo incidente
con el eje de simetria a la entrada de una fibra optica.
Para que este pueda penetrar y propagarse dentro de
ella. Este parametro indica la capacidad de aceptacion
de la luz en una fibra optica.
AN = n0 sen ά
donde: n0 es el coeficiente de refraccion del aire.
y ά = angulo maximo de incidencia de la luz
respecto al eje de la fibra

8. FIBRAS MULTIMODOS Y MONOMODOS

9. PROPIEDADES DE LAS FIBRAS ÓPTICAS
ATENUACIÓN:
• ES LA PÉRDIDA DE POTENCIA EN EL PULSO EN UN
KILÓMETRO (DB/KM).
• LIMITA LA LONGITUD DEL ENLACE.
• CAUSADA POR FACTORES INTRÍNSECOS Y EXTRÍNSECOS.
FIBRA CON ANCHO DE BANDA INFINITO
Pi Po
l
SE PUEDE DEFINIR PARA UNA DETEMINADA LONGITUD DE ONDA COMO EL
COCIENTE ENTRE LA POTENCIA ÓPTICAA LA ENTRADA DE LA FIBRA Pi Y LA
POTENCIA ÓPTICAA LA SALIDA Po SEGÚN LA SIGUIENTE FÓRMULA
atenuacion α (dB)= 10 log (Pi/ Po)
EN COMUNICACIONES ÓPTICAS LAATENUACIÓN SE EXPRESA EN DECIBELIOS
POR UNIDAD DE LONGITUD SEGÚN
α (dB) * L = 10 log (Pi / Po)
DONDE α (dB) ES LAATENUACIÓN POR UNIDAD DE LONGITUD Y L ES LA
LONGITUD DE LA FIBRA..

10. 1500
1300
1200
1100 1400
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Atenuación
(dB/km)
1000
Longitud de onda (nm)
900
800
700
3.5
4.0
OH
_
OH
_
OH
_
1
2 3
CURVA DE ATENUACIÓN
1ª VENTANA
2ª VENTANA
3ª VENTANA

11. Atenuación
(dB/km)
Longitud de onda (nm)
1600 1700
1400
1300
1200 1500
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1100
0.35
0.22
OH
_
1310
1550
ATENUACIÓN EN FIBRA MONOMODO

12. LA DISPERSIÓN (ÓPTICA)
LA DISPERSIÓN SE MIDE EN PS/NM-KM Y ESTA RELACIONADA CON EL
ENSANCHAMIENTO QUE SUFRE UN PULSO AL PROPAGARSE A TRAVÉS DE LA
FIBRA. LA DISPERSIÓN NS) SE LOCALIZA A LA MITAD DE LA AMPLITUD DEL
PULSO O PUNTO DE 3DB, EN LA FIGURA 13 SE MUESTRA LA DISPERSIÓN CON UN
PULSO DE ENTRADA Y EL PULSO AMPLIFICADO DE SALIDA LUEGO DE
RECORRER 1KM DE FIBRA Y EL CORRESPONDIENTE ANCHO DE BANDA
(1GHZ/KM) DE LA FIBRA, LA DISPERSIÓN ESTÁ COMPUESTA ESENCIALMENTE
DE LA DISPERSIÓN MODAL Y CROMÁTICA,
La Dispersión se mide en ps/nm-Km y esta relacionada con el ensanchamiento que sufre un pulso al propagarse a través de la fibra. La Dispersión nS) se localiza a

13. DISPERSIÓN MODAL
LA DISPERSIÓN MODAL O ESPARCIMIENTO DEL PULSO, ES CAUSADO POR LA
DIFERENCIA EN LOS TIEMPOS DE PROPAGACIÓN DE LOS RAYOS DE LUZ QUE TOMAN
DIFERENTES TRAYECTORIAS POR UNA FIBRA. OBVIAMENTE, LA DISPERSIÓN MODAL
PUEDE OCURRIR SÓLO EN LAS FIBRAS MULTIMODO. SE PUEDE REDUCIR
CONSIDERABLEMENTE USANDO FIBRAS DE ÍNDICE GRADUAL Y SE ELIMINA
TOTALMENTE USANDO 3N LAS FIBRAS MONOMODO.
LA DISPERSIÓN MODAL PUEDE CAUSAR QUE UN PULSO DE ENERGÍA DE LUZ SE
DISPERSE CONFORME SE PROPAGA POR UNA FIBRA. SI EL PULSO QUE ESTÁ
ESPARCIÉNDOSE ES LO SUFICIENTEMENTE SEVERO, UN PULSO PUEDE CAER ARRIBA
DEL PRÓXIMO PULSO (ESTE ES UN EJEMPLO DE LA INTERFERENCIA DE
INTERSÍMBOLO). EN UNA FIBRA DE ÍNDICE DE ESCALÓN MULTIMODO, UN RAYO DE LUZ
QUE SE PROPAGA POR EL EJE DE LA FIBRA REQUIERE DE LA MENOR CANTIDAD DE
TIEMPO PARA VIAJAR A LO LARGO DE LA FIBRA

14. DISPERSIÓN MODAL

15. LA DISPERSIÓN INTRAMODAL DEL MATERIAL O CROMÁTICA RESULTA POR QUE A
DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA DE LA LUZ SE PROPAGAN A DISTINTAS
VELOCIDADES DE GRUPO A TRAVÉZ DE UN MEDIO DADO (MATERIAL DE LA FIBRA).
COMO EN LA PRÁCTICA LAS FUENTES DE LUZ NO SON PERFECTAMENTE
MONOCROMÁTICAS, SE OCASIONA POR ESTA CAUSA UN ENSANCHAMIENTO DE PULSO
RECIBIDO. ESTE EFECTO APARECE EN LAS FIBRAS MULTIMODO Y MONOMODO.
DISPERSIÓN CROMATICA
td

16. PERDIDAS POR CURVATURA DE LA FIBRA
ESTA PÉRDIDA PUEDE SER REPRESENTADA NUMÉRICAMENTE SEGÚN UN COEFICIENTE
DE ATENUACIÓN DADO POR
αr = c1 EXP(-C2 * R)
DONDE R ES EL RADIO DE CURVATURAY C1 Y C2 SON CONSTANTES
PARA CUALQUIER TIPO DE FIBRA SE ESTABLECE UN UMBRAL A PARTIR DEL CUAL
LAS PERDIDAS SON ELEVADAS. ESTE UMBRAL SE DEFINE DE FORMA DISTINTA PARA
FIBRAS MONOMODO Y MULTIMODO.
PARA FIBRAS MULTIMODO EL RADIO CRÍTICO VIENE DADO POR:

17. PARA FIBRAS MONOMODO EL RADIO CRÍTICO VIENE DADO POR:
DONDE λc ES LA LONGITUD DE ONDA DE CORTE PARA DICHA FIBRA
MONOMODO.