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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

CÁTEDRA DE COMUNICACIONES

FERNANDO MIRALLES

FACULTAD REGIONAL CÓRDOBA

FIBRAS ÓPTICAS

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MARCO TEÓRICO

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Evolución de la Teoría Atómica -Tales de Mileto, Demócrito y Aristóteles, entre otros año 600 a.C. -John Dalton elaboró el primer modelo atómico con bases científicas 1794. -Modelo atómico de Joseph John Thomson (1897). -Modelo atómico de Bohr - Rutherford (1911) -Modelo mecánico-cuántico del átomo (1924-1927) Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger

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PARTÍCULAS SUB NUCLEARES

● up (arriba) ● down (abajo) ● charm (encanto) ● strange (extraño) ● top (cima) y ● bottom (fondo).

Grupos hadrones 2 mesones 3 bariones

QUARKS - LEPTONES

QUARKS

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TABLA PERIÓDICA (Dmitri Mendeléyev)

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ESTRUCTURAS CRISTALINAS

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ESTRUCTURAS CRISTALINAS

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SILICIO

DIÓXIDO DE SILICIO

ESTRUCTURAS CRISTALINAS

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¿QUE ES LA LUZ?

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Carga eléctrica Es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones en las interacciones eléctricas.

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Ley del Coulomb La ley de Coulomb es la que define y describe la fuerza eléctrica entre dos cargas. Establece que es directamente proporcional a las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. La unidad de carga es el Coulomb y se escribe C, r es la distancia de separación entre una carga y otra.

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Campo eléctrico Es una región del espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza eléctrica.

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Campo magnético generado por una corriente eléctrica. Cuando una corriente eléctrica (cargas eléctricas en movimiento) circula a través de un conductor, genera a su alrededor un efecto no visible llamado campo magnético. Dicho campo se representa por líneas imaginarias alrededor del conductor. El campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente e inversamente proporcional a la distancia respecto al conductor.

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Comportamiento Ondulatorio de la luz

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Comportamiento corpuscular de la Luz Cuando la luz de energía (E=hf) muy elevada, como la UV, incide sobre una superficie interactúa con los átomos como si esta fuera una partícula que golpea a los electrones desvinculándolos de su núcleo. A esta partícula elemental se le llama fotón. El fotón se puede entender como un paquete, de energía electromagnética o de luz. Éste fue propuesto por Albert Einstein para explicar el efecto fotoeléctrico

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F.O. C.E.O. C.E.O. MOD. MOD. Tx Rx

Electrones Electrones

Luz

CIRCUITO DE TRANSMISIÓN

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Espectro electromagnético

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Definición del espectro visible

Se definen los límites del ancho de banda de la luz visible 20

Estructura cristalina

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Regularidad de la estructura cristalina

(nm)

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ÓPTICA

PROPAGACIÓN DE LA LUZ

GEOMÉTRICA

ONDULATORIA

Superficie de separación

Fenómeno de interferencia

coherencia

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ƞ1

ƞ2

ƞ1 ƞ2 >

Ƞ1 = Co/C1 índice de refracción

ESTRUCTURA COAXIAL DE UNA FIBRA ÓPTICA

CORTE TRANSVERSAL DE LA FIBRA ÓPTICA

SiO2

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Conducción de la luz en un conductor de fibra óptica por RTI

Corte Longitudinal

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EXPERIMENTO

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ÓPTICA GEOMÉTRICA

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Refracción de la Luz

ÓPTICA GEOMÉTRICA

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Reflexión total de la luz

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Ley de Snell

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Reflexión Total y Apertura Numérica

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αc = Arc Sen ƞ1

ƞ2 ______ Ángulo de aceptación

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CONO DE ACEPTACIÓN DE LA F.O.

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Comparación entre secciones

Cabello humano Conductor de F.O. monomodo

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ÓPTICA ONDULATORIA

- Concepto de interferencia

- Concepto de coherencia

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CONCEPTO DE COHERENCIA

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CONCEPTO DE COHERENCIA

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CONCEPTO DE INTERFERENCIA

CONCEPTO DE MODO DE PROPAGACIÓN

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Primeros 10 modos de propagación

ν : índice modal azimutal ( ½ nº puntos luminosos)

μ : índice modal radial ( nº de anillos ) 39

Comparación de superficies frontales

Fibra Multimodo de Perfil Gradual Fibra Monomodo de Perfil Escalón

Diámetro externo de las fibras 125 μm

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Perfiles para las fibras ópticas

41

Perfiles múltiples para F.O. monomodo

p/fibras monomodo permite desplazar la At por Disp. Cromática. De 1300 nm a1550 nm

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Conductores de F.O.monomodo con dispersión desplazada

Perfiles múltiples para F.O. monomodo

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Conductores de F.O. monomodo de dispersión plana o compensada p/1300 a 1550

Perfiles múltiples para F.O. monomodo

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Dopado de la Fibra Óptica

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Ensanchamiento del pulso

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F.O.

Análisis del Ensanchamiento del pulso

DETERMINA EL AB DE LA F.O.

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Ensanchamiento del pulso

Pulso de Entrada Pulso de Salida Fibra multimodo con perfil escalón

Fibra monomodo con perfil esacalón

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Pulso ensanchado (dominio del tiempo)

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PARÁMETROS QUE DETERMINAN EL Nº DE MODOS

Parámetro Estructural V

Parámetro de perfil g

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Parámetro estructural V

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Parámetro que define el número de modos

g ∞

g 2

Perfil escalón

Perfil gradual

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Funciones que describen la propagación

Ecuaciones de Maxwell

Funciones de Bessel

Caracteristicas

Permite encontrar V cutt-off

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V cutt p/grdual

FUNCIONES DE BESSEL

DEFINE EL VALOR DE “cutt-off” DEL PARAMETRO ESTRUCTURAL V 56

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EFECTO FOTOELÉCTRICO

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Banda de

Conducción

Banda de

valencia

Eg h f

h f h f

absorción

FOTODIODO

Emisión espontánea

LED

Emisión estimulada

LÁSER

Electrón

Laguna

h f Fotón

por recombinación

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Análisis del ancho espectral ∆λ del emisor de luz

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61

Distribución de la energía del modo fundamental

Cuanto menor sea ∆

λ λ λ

λ Mas coherente será la fuente lumínica

p/diodo láser (1 – 5) nm

p/LED ( 20 – 100) nm 62

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FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O.

FACTORES

INTRINSECOS

EXTRINSECOS

BANDAS DE

ABSORCIÓN

DISPERSIÓN CROMÁTICA

RADIACIÓN NUCLEAR

MICRODEFORMACIONES

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FACTORES

INTRÍNCECOS

BANDAS DE

ABSORCIÓN F(λ) OH -

DISPERSIÓN CROMÁTICA

(Ancho de banda )

- En el Material Δλ ΔC

- Falta de homogeneidad

Emisores

F.O.

- Guía de Onda Δƞ

Ƞ1 = Co/C1

FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O.

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ATENUACION EN LA FIBRA OPTICA

PRESENCIA DE IMPUREZAS EN EL Si O2

Fe

Cu

Co

Cr

Ni

Mn

Óxidos metálicos At

OH

1ppm Cu 5 dB/Km 880 nm

1 ppm OH 0,1 dB/Km

1 dB/Km

1,7 dB/Km

35 dB/Km

800 nm

950 nm

1240 nm

1390 nm

Bandas de absorción

Absorción : Análisis de falta de homogeneidad

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CURVA DE ATENUACIÓN

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VENTANAS DE TRANSMISIÓN

69

VENTANAS DE TRANSMISIÓN

70

VENTANAS DE TRANSMISIÓN

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Ventanas que definen el máximo AB p/F.O.multimodo

Análisis del ensanchamiento del pulso en el dominio de la frecuencia 72

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EXTRINSECOS

RADIACIÓN NUCLEAR

MICRODEFORMACIONES

FACTORES QUE DETERMINAN LA ATENUACIÓN EN LA F.O.

74

OBTENCIÓN DEL ANCHO DE BANDA EN LA F.O.

75

OBTENCIÓN DEL ANCHO DE BANDA EN LA F.O.

c

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ESTABILIDAD DE LA ATENUACIÓN

H2O

HIDRÓGENO MONOATÓMICO - POLÍMEROS

- DEGRADACIÓN DE METALES

- CORROCIÓN GALVÁNICA

- BACTERIAS ACELÓGENAS

77

Método de medición de atenuación por transmisión de luz

78

Obtención del vidrio de cuarzo por método indirecto

79

Obtención de preforma por deposición de polvo de SiO2

80

Sinterizado del material poroso por alta temperatura

81

Estirado y recubrimiento de la F.O.

82

Sistema de filtrado de aire de la planta elaboradora de F.O.

83

Sistema de tratamiento de materias primas de alta pureza

84

Sistema de almacenamiento de materia prima en estado líquido

85

Tecnología de Cables

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98

Los cables estándar de fibras ópticas de WilTel se introducen en caños de 1”

Que a su vez se colocan en las tuberías de 8” existentes 99

100

Método de empalme mecánico simple para F.O. de perfil gradual At = 0.2 dB

101

Equipo empalmador térmico simple para F.O. multimodo

102

Dispositivo de ajuste para equipos empalmadores de F.O. de perfil gradual At 0.1 0.2 dB

103

Dispositivo porta empalme

104

Sistema de ajuste de equipos empalmadores de F.O. monomodo At < 0.1 dB

105

Sistema de ajuste rápido de F.O. mono-multimodo

Sistema local de inyección de luz

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Conexión por conectores

> Tolerancia en el plano de separación y distancia de acople

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Conexión por conectores

Solo At < para 850 nm ,1300 nm y 1500 nm

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Acoplamiento frontal

Atenuación de inserción

At de inserción admisible = 1dB 112

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