1. Describe de que se compone una fibra óptica y como funciona.
La fibra es una varilla que transporta la luz (core) rodeada de un revestimiento (cladding)
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.
2. Mencione como se obtiene el índice de refracción y porque no se encuentran índices menores que 1.
Si la luz pasa por un medio que sea claro, pero mas denso, es lógico pensar que se desplazara con una menor velocidad que la velocidad de la luz en el vacío.
La velocidad de la luz en el vacío se puede aproximar a:
a. c= 300 Mm/s con c= vel. de la luz en el vacío.
b. Para conocer la nueva velocidad de la luz al interior del medio se puede despejar la ecuación:
c. Nueva vel. de la luz = vel. de la luz en el vacío
Índice de refracción
Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.
Su funcionamiento 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 limite.
3. Describa que ocurre con Ore=90° y Oi cuando son mayores o menores del Ou que permite que Oief=90°
Un caso especial de la refracción se da cuando el rayo refractado viaja por la frontera entre los dos medios quedando perpendicular a la línea de la Normal.
Esto se conoce como ángulo de refracción critico y se calcula de la siguiente manera:
4. Mencione todo lo que conoce a cerca de la atenuación en fibra ópticas.
Atenuación: Pérdida de energía de la señal luminosa a media que se propaga por el medio de transmisión. Su coeficiente la relaciona con la distancia
Dispersión de Rayleigh
Producidas por difusión de la luz por presencia de irregularidades, discontinuidades y des-homogeneidad del material, cuando las imperfecciones son ≤ λ
Es un fenómeno inherente a todos los materiales transparentes
Son proporcionales a 1/λ4
Absorción del Material
Es producida por el mecanismo de interacción luz-materia
Absorción intrínseca: producida por resonancia mecánica de las moléculas del vidrio (extrae energía en parte del infrarrojo) y por las transiciones de las estimulaciones de las bandas electrónicas (extrae energía en parte del ultravioleta)
Absorción del Material
Absorción Extrínseca: producida por impurezas del material como iones de metales de transición (
Atenuación por Dispersión Lineal
Acoplamiento de modos de diferentes distribución
También se producen por tensiones y curvaturas extremas
Atenuación por Dispersión No Lineal
Fenómeno complejo que implica la aparición de modos superiores (generación de frecuencias diferentes, más altas)
Recibe el nombre de emisión estimulada de Raman y Brillouin, se la utiliza en amplificadores ópticos
Requiere potencias relativamente grandes
5. Mencione todo lo que conoce a cerca de la dispersión en F.O.
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:
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.
A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas. Las principales causas de pérdida en el medio son:
Pérdidas por absorción
Pérdida de Rayleigh
Dispersión cromática
Pérdidas por radiación
Dispersión modal
Pérdidas por acoplamiento
6. Describa los tipos de fibra ópticas que se han revisado en el curso.
Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.
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.
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.
7. Describa que métodos se conocen para realizar la unión de las fibras ópticas.
Empalmes por Fusión
Consiste en la unión permanente de las fibras mediante la fusióny unión de las mismas
Empalmes por Adhesión
Las fibras son insertadas en un mecanismo de alineación y luego unidas con un adhesivo epóxico
Mecanismos de Alineación:
Ranura en V: Tallada en un substrato metálico, cerámico o plástico
Base tres cilindros: El empalme es hecho introduciendo la fibra dentro de tres tubos de alineación
Base tubo ajustado: Se introduce la fibra dentro de un tubo o manguito de vidrio agujereado perfectamente circular (3 mm mayor que el diámetro de la fibra)
Base tipo cuadrado: Se introduce la fibra dentro de un tubo de sección cuadrada, haciendo ángulo de modo de orientarlas hacia la esquina
El adhesivo epóxico además de servir como elemento de unión es adaptador de índices de refracción
Puede optimizarse mediante rotación de una de las fibras
Se logran pérdidas de inserción de 0.1-0.5 dB
Empalmes Mecánicos
Consiste en un tubo dividido horizontalmente, la parte de abajo es una base tipo V y la de arriba una tapa plana
El espacio entre ambas se llena de un gel adaptador, se insertan las fibras cortadas (de longitud determinada) y luego se cierran con unas grapas de presión que empujan las fibras hasta juntarlas
Existen versiones para conexiones multifibras planares
Empalmes de Fusión por Arco Eléctrico
Limpieza: Debe retirarse todas las protecciones de la fibra (desnudarla) a empalmar. Se utilizan pinzas de corte lateral. Luego con solvente (normalmente acetona) se limpia la fibra cuidadosamente
Empalmes de Fusión por Arco Eléctrico
Alineación: Se realiza sobre la empalmadora, enfrenta las dos fibras, preparándolas para la fusión. Puede realizarse por varios métodos según el tipo de empalmadora:
Empalmes de Fusión con Llama
Sigue el mismo proceso del método por fusión de arco eléctrico hasta el momento de la pre-fusión
Empalmes por Adhesión
Se debe realizar el proceso de limpieza y corte