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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
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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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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
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VENTANAS DE TRANSMISIÓN
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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.
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OBTENCIÓN DEL ANCHO DE BANDA EN LA F.O.
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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
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Método de medición de atenuación por transmisión de luz
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Obtención del vidrio de cuarzo por método indirecto
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Obtención de preforma por deposición de polvo de SiO2
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Sinterizado del material poroso por alta temperatura
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Estirado y recubrimiento de la F.O.
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Sistema de filtrado de aire de la planta elaboradora de F.O.
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Sistema de tratamiento de materias primas de alta pureza
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Sistema de almacenamiento de materia prima en estado líquido
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Tecnología de Cables
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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
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Método de empalme mecánico simple para F.O. de perfil gradual At = 0.2 dB
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Equipo empalmador térmico simple para F.O. multimodo
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Dispositivo de ajuste para equipos empalmadores de F.O. de perfil gradual At 0.1 0.2 dB
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Dispositivo porta empalme
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Sistema de ajuste de equipos empalmadores de F.O. monomodo At < 0.1 dB
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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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