El cable de fibra óptica está cuidadosamente diseñado para transportar señales de luz. Se trata de un cilindro de pequeña sección flexible, conocido como núcleo, con un diámetro del orden de 8 a 125 mm (como comparación, el diámetro del cabello humano es del orden de 50 mm) por el que se transmite la luz. el núcleo está recubierto de un material similar al del propio núcleo, pero con un índice de refracción menor a fin de mantener toda la luz en el interior de él. Recibe el nombre de revestimiento. a continuación viene una cubierta plástica (normalmente PVC) para proteger el revestimiento e impedir que cualquier rayo de luz del exterior penetre en la fibra.
Entre el revestimiento y la cubierta exterior suele existir otra capa constituida por un material en forma de hilos llamado Kevlar, cuya función es dar consistencia y protección contra las sobretensiones. Dependiendo de las condiciones de uso de la fibra, se pueden añadir cubiertas exteriores para proporcionar rigidez y protección extra al cable de fibra. Normalmente, por un cable de fibra se puede enviar Información en un solo sentido, es decir, es una transmisión símplex. Para obtener una transmisión full-dúplex es necesario utilizar dos cables de fibra óptica. esta configuración se utiliza mucho en las redes LAN.
La luz
La luz es un tipo de energía electromagnética que puede desplazarse en forma de onda a través de diferentes medios, como el aire, el vacío o el vidrio. La principal propiedad de la luz (y en general de cualquier tipo de onda) es su Longitud de Onda. La Longitud de Onda se puede definir como la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas. Se mide en metros y se suele representar con laletra griega λ (lambda).
Dependiendo del rango de la Longitud de Onda de la luz, ésta recibe diferentes nombres. Por ejemplo, la luz visible son ondas electromagnéticas con una Longitud de Onda entre unos 400 nm y 700 nm (1 nm equivale a 0,000000001 m o 10-9 m). La luz utilizada en las transmisiones con fibra óptica está fuera del alcance de la luz visible. Pertenece al rango denominado luz infrarroja. Las longitudes de onda, dentro del rango de la luz infrarroja, que tienen un mejor comportamiento para su transmisión con fibra óptica son tres: 850 nm, 1.310 nm y 1.550 nm.
Importante! También existen en el mercado cables que contienen varios haces de fibra óptica, protegidos por una cubierta exterior común, utilizados sobre todo en las redes WAN.
El sistema de transmisión óptico
El medio de transmisión -la fibra óptica- es un conductor de ondas en forma de filamento recubierto por una funda óptica o cubierta. La fibra interior, llamada núcleo, transporta el haz luminoso a lo largo de su longitud gracias a su
propiedad de reflexión total interna (TIR: Total Internal Reflection) y la fibra exterior -con un índice de refracción menor- actúa como ‘jaula’ para evitar que ésta escape.
La relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta depende también del radio del núcleo y se conoce como apertura numérica. Las fibras con una baja apertura solo permiten un único modo de propagación, o camino del haz luminoso, (fibras “monomodo”), las fibras con una apertura mayor permiten varios modos (fibras “multimodo”).
Características de Transmisión
- Fibra monomodo: la luz se propaga en el interior del núcleo siguiendo un solo camino (modo). Para conseguir esta característica es necesario construir el núcleo de un diámetro muy pequeño. en las fibras monomodo el núcleo tiene un diámetro que oscila entre 8 y 10 micras, aunque el valor más habitual es de 9 micras. en estos casos, el diámetro del revestimiento suele ser de 125 micras. en el etiquetado de la fibra suelen aparecer estos dos valores, el diámetro del núcleo y del revestimiento. en el caso de fibras monomodo lo habitual es que estén etiquetadas como 9 μ/125 μ.
- Fibra multimodo: la luz se propaga en el interior del núcleo siguiendo varios caminos o modos. esto se debe a que el diámetro en este tipo de fibras es sensiblemente mayor. los valores más utilizados son de 50 o 62,5 micras. Para compensar el desfase que se produce en el receptor entre los diferentes modos se utiliza un tipo de vidrio llamado fibra de vidrio de índice gradual, cuyo índice de refracción va disminuyendo gradualmente desde el núcleo hasta la parte más exterior. el revestimiento en este tipo de fibra también suele ser de 125 micras, por lo que los tipos más habituales de fibras multimodo se suelen etiquetar como 62,5 μ / 125 μ o 50 μ / 125 μ.
La luz normalmente es emitida por un diodo de inyección láser (ILD: Injection Laser Diode) o un diodo de emisión de luz (LED: Light-Emitting Diode). Los ILDs emiten luz coherente, es decir un único rayo de luz, por tanto cada pulso de luz se propaga a través de la fibra en un solo modo, sin dispersión, y se utilizan con fibras monomodo.
Los LEDs generan luz normal no coherente, es decir cada pulso de luz genera múltiples rayos de luz que se propagan en diferentes modos con dispersión -por lo que no se puede usar en grandes distancias- y se utilizan con fibras multimodo. El equipamiento basado en fibra monomodo e ILDs proporciona un gran ancho de banda y una baja atenuación con la distancia, por lo que se utiliza para transmitir a grandes velocidades y/o a grandes distancias. En cambio el equipamiento basado en fibra multimodo y LEDs resulta más económico y sencillo de implantar.
Características Constructivas
- Núcleo óptico: Los pulsos de luz se emiten iluminando el núcleo
- Revestimiento de la fibra o funda óptica: ayuda al proceso de transmisión, guiando que la luz vaya por el núcleo y no salga de él.
- Revestimiento de protección: es una envoltura generalmente de plástico que aisla la fibra y evita que se produzcan interferencias.
- Funda exterior: sirve para dar suficientes propiedades mecánicas a la manguera y se suele fabricar con polímeros.
Más Información: Fibra Óptica
Esisten dos tipos de emisores:
- Emisor tipo LED: Son semiconductores que producen luz normal no coherente cuanod son excitados electricamente.
- Emisor tipo LASER: Es una fuente luminosa de alta coherencia que produce luz de una única frecuencia y toda la emisión se produce en fase.
Ventajas e Incovenientes
Ventajas:
- Mayores distancias
- Velocidades superiores
- Menor grosor
- Inmune al ruido y las interferencias
- Transmisión más segura
Desventajas:
- Es muy frágil, el núcleo se parte con facilidad
- Reparación de una fibra es muy dificultosa una vez desplegada
- Requiere formación del personal
Conectores de Fibra Óptica
Pulidos de la fibra óptica
La conexión que haga la fibra determinará la Calidad de la transmisión de la onda de luz. Dependiendo de la Calidad del conector (pulido), hay varios tipos:
- Plano o FLAT
- PC o contacto físico
- SPC
- UPC
- APC
Aplicaciones. Utilización de frecuencias
- Sensores de fibra óptica: medir temperatura
- En medicina: como por ejemplo un endoscopio
- Iluminación: se utiliza como decoración
- Telecomunicaciones: proveedores de servicio ISP
Tipos de Empalme
Los cables de fibra óptica se puede necesitar empalmar por roturas mecánicas o de temperatura de fibra.
- Empalme de fibras por fusión
- Empalme por adhesión
- Empalme mecánico
Ventajas e Incovenientes
- Fusión: Menores pérdidas de luz por inserción. Incoveniente: Coste mayor, necesidad de fusionadora y conocimiento.
- Adhesión: pérdida de luz menor que los empalmes mecánicos. Incoveniente: pérdidas más elevadas por inserción que la fusión
- Mecánico: Empalmes rápidos y económicos. Incoveniente: Mayores pérdidas de luz por inserción.
Repaso:
La fibra óptica es el medio de transmisión que más se utiliza en transmisiones en largas distancia o en transmisiones que requieran un gran flujo de Información. Las principales características de la fibra óptica como medio de transmisión son:
- Es el medio de transmisión con mayor ancho de banda, por lo que es el medio que más Información puede transportar.
- Inmunidad frente a perturbaciones electromagnéticas. Las señales ópticas no se ven afectadas por este tipo de perturbaciones.
- Menor atenuación. Gracias a que la atenuación de la señal óptica es menor que la atenuación de las señales eléctricas por medios de cobre, se pueden cubrir distancias mayores sin utilizar repetidores o regeneradores de señal.
- Es el medio de transmisión más adecuado para grandes distancias, ya que en este caso es más barato que el cobre, es más ligero y resiste mejor elementos medioambientales como el agua.
Más Información: Cableado Estructurado
