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Fibra Òptica
Tipos de fibra
En esencia hay tres variedades de fibra óptica que se usan en la actualidad. Las tres se fabrican
con vidrio, plástico o una combinación de vidrio y plástico. Esas variedades son:
1. Núcleo y forro de plástico.
Las fibras de plástico tienen varias ventajas sobre las de vidrio. La primera es que las de
plástico son más flexibles y, en consecuencia, más robustas que el vidrio. Son fáciles de instalar,
pueden resistir mejor los esfuerzos, son menos costosas y pesan 60% menos que el vidrio. La
desventaja de las fibras de plástico es su alta atenuación característica: no propagan la luz con
tanta eficiencia como el vidrio.
2. Núcleo de vidrio con forro de plástico (llamado con frecuencia fibra PCS, plastic-clad
silica o sílice revestido con plástico).
Las fibras con núcleos de vidrio tienen bajas atenuaciones características; sin embargo,
las fibras PCS son un poco mejores que las SCS. Las fibras PCS también se afectan menos por
la radiación y, en consecuencia, tienen mucho más atractivo en las aplicaciones militares. Las
fibras SCS tienen las mejores características de propagación y son más fáciles de terminar que
las PCS. Desafortunadamente, los cables SCS son los menos robustos y son más susceptibles a
aumentos de atenuación cuando están expuestos a la radiación.
3. Núcleo de vidrio y forro de vidrio (llamado con frecuencia SCS, silica-clad silica o
sílice revestido con sílice).
La selección de una fibra para determinada aplicación es función de los requisitos específicos
del sistema. Siempre hay compromisos basados en la economía y la logística en una
aplicación determinada.
Diagrama de bloques del Sistema de Comunicaciones con Fibra Óptica
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Desventajas de los Sistemas de Fibra Óptica
1. Costos de interconexión: los sistemas de fibra óptica son virtualmente inútiles por sí
mismos. Para ser prácticos se deben conectar a instalaciones electrónicas normales, lo cual requiere con frecuencia interconexiones costosas.
2. Resistencia: las fibras ópticas de por sí tienen una resistencia bastante menor a la tensión que los cables coaxiales. Esto se puede mejorar recubriendo la fibra con Kevlar normal y una chaqueta protectora de PVC.
3. Potencia eléctrica remota: a veces es necesario llevar energía eléctrica a un equipo remotode interconexión o de regeneración. Esto no se puede hacer con el cable óptico, por lo que se deben agregar más cables metálicos en el cableado.
4. No están demostrados: los sistemas de cable de fibra óptica son relativamente nuevos,
y no han tenido el tiempo suficiente para demostrar su confiabilidad.
5. Herramientas, equipo y adiestramiento especializados: las fibras ópticas requieren
herramientas especiales para empalmar y reparar cables, y equipos especiales de prueba para hacer medidas rutinarias. También es difícil y costoso reparar cables de fibra, y los técnicos que trabajan con cables de fibra óptica necesitan también tener destrezas y adiestramiento especiales.
Introducciòn
El sistema óptico de comunicaciones es un sistema electrónico de comunicaciones
que usa la luz como portador de información, los sistemas de comunicaciones con fibra
óptica usan fibras de vidrio o de plástico para “contener” las ondas luminosas y guiarlas en
una forma similar a como las ondas electromagnéticas son guiadas en una guía de ondas. La capacidad de conducción de información de un sistema electrónico de comunicaciones
es directamente proporcional a su amplitud de banda. Para fines de comparación, se acostumbra
expresar el ancho de banda de un sistema analógico de comunicaciones como un porcentaje
de la frecuencia de su portadora.
Las frecuencias luminosas
que se usan en los sistemas de comunicaciones con fibra óptica están entre 1 1014 y
4 1014 Hz (100,000 a 400,000 GHz). Una relación de utilización de ancho de banda de 10%
significaría una banda de entre 10,000 y 40,000 GHz de ancho.
Ventajas de los Sistemas de Fibra Óptica
1. Mayor capacidad de información: los sistemas de comunicaciones con fibras ópticas Tienen mayor capacidad de información que los cables metálicos, debido a los anchos de banda ,inherentemente mayores con las frecuencias ópticas. Las fibras ópticas se consiguen con anchos de banda hasta de 10 GHz. Los cables metálicos tienen capacitancia entre, e inductancia a lo largo, de sus conductores, que los hacen funcionar como filtros pasabajas y eso limita sus frecuencias de transmisión, anchos de banda y capacidad de conducción de información.
2. Inmunidad a la diafonía: los cables ópticos son inmunes a la diafonía entre cables vecinos, debida a la inducción magnética. Las fibras de vidrio o de plástico son no conductores de electricidad y, en consecuencia, no tienen campos magnéticos asociados con ellas.
3. Inmunidad a la interferencia por estática: los cables ópticos son inmunes al ruido de estática que causa la interferencia electromagnética (EMI) debida a rayos, motores eléctricos, luces fluorescentes y otras fuentes de ruido eléctrico. Esta inmunidad también se debe a que las fibras ópticas son no conductores de la electricidad, y a que el ruido eléctrico no afecta la energía en las frecuencias luminosas. Los cables de fibras tampoco irradian energía de RF y, en consecuencia, no pueden interferir con otros sistemas de comunicaciones.
4. Inmunidad al ambiente: los cables ópticos son más resistentes a los extremos en el ambiente que los cables metálicos. También, los cables ópticos funcionan dentro de variaciones más amplias de temperatura y son menos afectados por los líquidos y gases corrosivos.ubtema
5. Seguridad: los cables ópticos son más seguros y fáciles de instalar y mantener que los cables metálicos. Debido a que las fibras de vidrio y de plástico son no conductoras, no se asocian con ellas corrientes ni voltajes eléctricos. Las fibras ópticas se pueden usar cerca de líquidos volátiles y de gases, sin preocuparse porque puedan causar explosiones o incendios. Las fibras ópticas son menores y mucho más ligeras que los cables metálicos.
6. Seguridad: las fibras ópticas son más seguras que los cables metálicos. Es virtualmente imposible entrar a un cable de fibra sin que sepa el usuario, y los cables de fibra óptica no se pueden detectar con buscadores de metales, a menos que tengan refuerzo de acero para tener mayor resistencia.
7. Duran más: aunque todavía no se ha demostrado, se anticipa que los sistemas de fibra óptica durarán más que las instalaciones metálicas. Esta hipótesis se basa en las mayores tolerancias que tienen los cables de fibra frente a cambios en las condiciones ambientales, y en su inmunidad a las sustancias corrosivas.
8. Economía: el costo de los cables de fibra óptica es, aproximadamente, igual al de los cables metálicos. Sin embargo, los cables de fibra tienen menores pérdidas y en consecuencia requieren menos repetidoras.
Historia de las Fibras Ópticas
Alexander Graham Bell, en 1880, experimentó con un aparato al que llamó fotófono. El fotófono era un dispositivo formado con espejos y detectores de selenio, que transmitía ondas sonoras sobre un rayo de luz -----En 1930, J. L. Baird, científico inglés, y C. W. Hansell, de Estados Unidos, obtuvieron patentes para barrer y transmitir imágenes de televisión a través de cables de fibra no recubierta. Algunos años después un científico alemán, llamado H. Lamm, transmitió bien imágenes a través de una sola fibra de vidrio----.En 1951, A. C. S. van Heel de Holanda, y H. H. Hopkins y N. S. Kapany de Inglaterra experimentaron con transmisión de luz a través de haces de fibras. Sus estudios condujeron al desarrollo del fibroscopio flexible, que se usa mucho en el campo de la medicina. Kapany fue quien acuño el término “fibra óptica” en 1956.------En 1958, Charles H. Townes, de Estados Unidos, y Arthur L. Schawlow, de Canadá, presentaron un trabajo donde se describía cómo era posible usar emisión estimulada para amplificar las ondas luminosas (láser) y las microondas (máser). Dos años después Theodore H. Maiman, científico de Hughes Aircraft Company, construyó el primer máser óptico.------El láser (de light amplification by stimulated emission of radiation, amplificación de luz
por emisión estimulada de radiación) fue inventado en 1960. La potencia relativamente alta
de salida del láser, su alta frecuencia de operación y su capacidad de portar un ancho de banda extremadamente grande, lo hacen ideal para sistemas de comunicaciones de gran capacidad. La invención del láser aceleró mucho los esfuerzos de investigación en comunicaciones con fibra óptica, aunque no fue sino hasta 1967 que K. C. Kao y G. A. Bockham, del Standard Telecommunications Laboratory de Inglaterra propusieron un medio nuevo de comunicaciones, usando cables de fibra revestida.------A partir de 1970, la tecnología de fibras ópticas ha crecido en forma exponencial. En fecha reciente, los Laboratorios Bell transmitieron bien 1000 millones de bps por un cable de fibra de 600 mi, sin un regenerador.------A fines de la década de 1970 y principios de la década de 1980, el refinamiento de los cables ópticos, y el desarrollo de fuentes luminosas y detectores de alta calidad y económicos abrió la puerta al desarrollo de sistemas de comunicaciones de alta calidad, alta capacidad, eficientes y económicos, con fibra óptica.------A fines de la década de 1980 las pérdidas en las fibras ópticas se redujeron hasta 0.16 dB/km, y en 1988, NEC Corporation estableció un récord de transmisión a gran distancia, al enviar 10 Gbits/s con 80.1 km de fibra óptica. También en 1988, el Instituto Nacional Americano de Normas (ANSI) publicó Synchronous Optical Network (SONET). Amediados de la década de 1990, las redes ópticas para voz y datos eran lugar común en Estados Unidos y en gran parte del mundo.
