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FIBRA OPTICA

Se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de protección y no hay problemas debido a los cortos circuitos Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es considerable el ahorro en volumen en relación con los cables de cobre.

Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros.

La fibra óptica tiene muchas ventajas:

  • gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente
  • gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional
  • facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

Sin embargo presenta algunos inconvenientes:

  • equipos terminales aún demasiado costosos
  • la especialización del personal encargado de realizar las soldaduras y empalmes.

Tipos de Fibra Óptica

Cuando se propuso la utilización de las fibras ópticas para la transmisión óptica, los mejores vidrios ópticos tenían atenuaciones de varios miles de decibelios por kilómetro. En el año de 1970 se fabricaron fibras ópticas con solamente 20 dB/km. La mínima atenuación alcanzada actualmente es de 0.2 dB/km habiéndose medido a una longitud de onda de 1.55 um. Las fibras ópticas se componen de revestimiento de baja refracción y de un núcleo de elevado índice de refracción, por el que se guía la luz mediante reflexión total en el límite revestimiento-núcleo. Esto es aplicable para fibras ópticas con perfil de salto de índice. En el caso de fibras ópticas con perfil de índice gradual la luz se desvía continuamente hacia el eje de la fibra en las regiones externas con índice de refracción menor.

La fibra monomodo:

no tiene ninguna ventaja si se la compara con las fibras de índice gradual, en el margen de longitud de onda de 850 nm, pues en ambas la dispersión del material conduce a las mismas grandes diferencias de retardo; más bien se podría decir que la fibra monomodo tiene desventajas: su fabricación es más difícil y el acoplamiento óptico está asociado a problemas debido a su mínimo diámetro del núcleo. De todo lo cual se deduce que la fibra óptica con perfil gradual actualmente es, para la transmisión óptica, la más clara favorita entre todas las fibras ópticas posibles.

La ventaja consiste en su mayor ancho de banda, ya que en ella solo hay un único modo y por lo tanto desaparece la dispersión modal. Esta ventaja se aprecia especialmente cuando también se puede mantener pequeña la dispersión del material. . En la realidad la dispersión del material decrece con longitudes de onda mayores y alcanza su mínimo con una longitud de onda alrededor de los 1300 nm, siendo entonces solamente un resultado de segundo orden y obteniéndose ensanchamientos del impulso de solamente 0.025 ps/nmkm. Los retardos relativos ocasionan ensanchamientos del impulso que, a una velocidad dada, conducen a confluencias de los impulsos que se hacen mayores con rutas de transmisión más largas. De ello resulta una limitación general de la longitud de las fibras ópticas para la  transmisión óptica.

La F ibra multimodo

Comercialmente desarrollada a los finales de los 70 y principios de los 80, tienen un diámetro de núcleo de 50 um. Originalmente usado para largas distancias y sistema trunking interoficinas. La fibra multimodo fue rápidamente desplazada por la fibra de modo simple (Single-Mode) para aplicaciones de telecomunicación, porque este tipo presenta una baja atenuación óptica y una gran capacidad de trasmisión de información.
 
  (Figura 8) Diámetros Externos y del Núcleo de dos Fibras Multimodo

Típico diámetro externo y diámetros del núcleo para dos fibras comunes multimodo y una fibra de modo simple

Fibra de Dispersión sin Cambios (Dispersion-Unshifted Fiber)

Se introdujo comercialmente en 1983, presenta una dispersión cromática en los 1310 nm nominales, algunas veces llamado “estándar” o fibra convencional (USF), es la fibra óptica más usada.

Numerosos sistemas de transmisión operan con USF, incluyendo sistemas de alta velocidad digitales, CATV y analógicos los cuales operan en la segunda y tercera ventanas de longitud de onda.

Fibra de Dispersión con Cambios (Dispersion-Shifted Fiber)

Comercialmente disponible desde 1985, este relocaliza la mínima dispersión cromática de longitud de onda desde 1310 a 1550 nm. Este alinea la región de la dispersión mínima cromática con la región mínima de pérdida óptica. La armonía entre baja dispersión del DSF, su bajo costo, y las propiedades de amplificación de fibra óptica dopada con Erbio (EDFA´s), en la tercera ventana de longitud de onda nos da la impresión que DSF fue la fibra ideal para los sistemas de trasmisión de 1550 nm.

1550 nm Fibra Óptica con Pérdidas Mínimas (1550-nm Loss-Minimized Fiber)

Es una especial de tipo USF que tiene muy bajas pérdidas (típicamente menos que 0.18 dB/Km.) en la ventana de 1550 nm la fibra presenta pérdidas mínimas, esto debido a:

Usando Si puro en los núcleos de la fibra y empleando un buen dopaje, y Manteniendo un alto corte en la longitud de onda para reducir la sensitividad de la fibra.

Fibra con Dispersión sin Cero ( NonZero-Dispersion Fiber)

En 1993, Lucent Technologies comenzó la producción comercial de un nuevo tipo de fibra óptica: -True Wave Fiber- . Específicamente diseñada para el uso de las últimas generaciones de sistemas amplificados. Este tipo de fibra el cual fue patentado, ha sido estandarizado por la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones. NZDF tiene una mínima y una máxima cantidad de dispersión cromática especificada sobre una porción de la tercera ventana de longitud de onda. NZDF es usado extensamente en largas redes submarinas y terrestres.

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