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Tipos y caracteristicas de medios de transmision guiados y no guiados.
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1. Medios de Transmisin Guiados
El proposito de la capa sica es llevar a cabo el transporte de un ujo de datos
puro de una maquina a otra, es por lo anterior que dentro de este tipo de medios
de transmisin, la capacidad de transmisin, hablando de velocidad de transmisin
o ancho de banda; depende drasticamente de la distancia y de si el medio es punto
a punto o multipunto
1.1. Par Trenzado
Consiste en dos alambres de cobre aislados, por lo regular de 1mm de grueso. Estos
alambres son trenzados en forma helicoidal, puesto que los alambres paralelos cons-
tituyen una antena simple, cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes
vueltas se cancelan, por lo cual la radiacin del cable es menos efectiva. El uso de
este tipo de medio tiende a reducir las interferencias electromagnticas, un ejemplo
de esto es la diafona.
1.1.1. Caractersticas fsicas
Atenuacin
Existe una fuerte dependencia entre la frecuencia de transmisin y la atenua-
cin dentro de la misma,como puede verse en la siguiente pregunta la relacin
entre ambas es de tipo exponencial.
Figura 1: Par Trenzado
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Impedancia
Su impedancia es de 100 omhnios y es muy sensible a interferencias.
Ancho de Banda
En sistemas con sealizacin analgica punto a punto, el par trenzado puede
ofrecer hasta 1MHz de ancho de banda. En el caso de la sealizacin digital
punto a punto de larga distancia, es posible conseguir ancho de banda del orden
de unos pocos Mbps; para distancias cortas, ya hay disponibles productos
comerciales que proporcionan 1Gbps.
Conectores utilizados
El cable de par trenzado debe emplear conectores de tipo RJ45 para unirse a
los distintos elementos de hardware que componen la red. Actualmente solo
cuatro de los ocho cables se emplean para la transmisin de los datos.
Modos de Transmisin
El entrelazado de cables que llevan la seal en modo diferencial, es decir una
estan invertida con respecto a la otra. Lo anterior es basicamente por dos
motivos principales los cuales son: eliminar el ruido y campos fuera del cable,
evitando asi que induzca alguna corriente en cables aledaos.
1.1.2. Tipos de Cables
Existen dos variantes de pares trenzados: apantallados y sin apantallar, en el caso
del no apantallado se tiene el cable UTP (Unshielded Twisted Pair) y el cable
apantallado se tiene el cable STP (Shielded Twisted Pair).
UTP
Este tipo de cable se puede ver afectado por interferencias electromagneti-
cas externas, incluyendo interferencias de pares cercanos o fuentes de ruido
prximas.
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STP
Proporciona mejores prestaciones a velocidades de transmisin superiores, no
obstante este ultimo es mas costoso y difcil de manipular que el anterior.
Figura 2: Tipos de par trenzado
1.1.3. Aplicaciones
De forma inherente al tipo de seal ya sea analogica o digital, el par trenzado es
el medio de transmisin mas usado en las redes de telefona e igualmente su uso es
basico en el tendido de redes de comunicacion dentro de edicios. En el caso de la
telefonia instalaciones de tipo PBX (Private Branch Exchange), fueron diseadas
para transportar traco de voz mediante sealizacion analogica. En la sealizacin
digital, el par trenzado tambien es el mas utilizado, generalmente se usan para las
conexiones al conmutador digital o a la PBX digital a velocidades de 64 Kbps.
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1.2. Cable coaxial
Al igual que el par trenzado, tiene dos conductores, pero esta construido de forma
diferente para que pueda operar sobre un rango de frecuencias mayor. Consiste en un
conductor cilndrico externo que rodea a un cable conductor interior.El conductor
interior se mantiene a lo largo del eje axial mediante una serie de anillos aislantes
regularmente espaciados, o bien mediante un material slido dielctrico. El conductor
exterior se protege con una cubierta o funda. El cable coaxial tiene un dimetro
aproximado entre 1 cm y 2,5 cm.
1.2.1. Caractersticas fsicas
Atenuacin
En el caso del cable coaxial la atenuacin es directamente proporcional a la
frecuencia a la que trabaja.
Figura 3: Atenuacion cable coaxial
Impedancia
Hay dos clases que son mas utilizadas. La primera es la clase del cable de 50
ohms, se usa por lo general para transmisin digital. La otra clase, el cable de
75 ohms, se utiliza comnmente para la transmisin analgica y la televisin
por cable.
Ancho de Banda
Los cables modernos tienen un ancho de banda cercano a 1GHz.
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Conectores utilizados Los tipos de conectores pueden ser SMA, N, TNC, SMC,
MCX, BNC, SMB, Mini-UHF, UHF. Dependiendo de la impedancia y la apli-
cacin del cable, es como se elige que tipo de conector usar.
Figura 4: Tipos de Conectores
1.2.2. Aplicaciones
Se considera el medio de transmisin mas versatil, por lo cual su aplicaciones se han
ampliado mas, algunos ejemplos de aplicacin son:
Distribucin de televisin
Telefona a larga distancia
Enlaces en computadoras a corta distancia
Redes de Area Local
Televisin por cable
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1.3. Fibra ptica
Es un medio exible y delgado (de 2 a 125 m) capaz de connar un haz de na-
turaleza ptica. Para construir la bra se pueden usar diversos tipos de cristales y
plsticos. Las prdidas menores se han conseguido con la utilizacin de bras de si-
licio ultrapuro fundido. Las bras ultrapuras son muy difciles de fabricar; las bras
de cristal multicomponente son ms econmicas y, aunque sufren mayores prdidas,
proporcionan unas prestaciones sucientes.
1.3.1. Caractersticas Fsicas
Atenuacin
La atenuacin para el caso de la bra ptica depende de la longitud de onda
a la cual la informacin es transmitida.
Figura 5: Atenuacin en la bra optica
Ancho de Banda
Es mucho mayor que otros tipos de medios guiados, dependiendo del modo de
transmisin puede variar desde 10 Gb/s hasta los 100Gb/s.
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Conectores utilizados
Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos
encontrar se hallan los siguientes: FC, FDDI, LC, MTT, SC, SC-Duplex, ST,
BFOC, solo por mencionar algunos.
Figura 6: Tipos de conectores bra optica
Modos de Transmisin
Para la bra optica existen dos tipos de modos de transmisin, el mono-modo
y el multi-modo. Una bra monomodo es una bra ptica en la que slo se
propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el dimetro del ncleo de la bra
hasta un tamao (8,3 a 10 micrones) que slo permite un modo de propaga-
cin. Su transmisin es paralela al eje de la bra. A diferencia de las bras
multimodo, las bras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta
400 km mximo, mediante un lser de alta intensidad) y transmitir elevadas
tasas de informacin (decenas de Gbit/s). Una bra multimodo es aquella en
la que los haces de luz pueden circular por ms de un modo o camino. Esto
supone que no llegan todos a la vez. Una bra multimodo puede tener ms de
mil modos de propagacin de luz. Las bras multimodo se usan comnmente
en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de disear y
econmico.
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2. Medios de Transmisin no guiados
En los medios no guiados, la transmisin y la recepcin se realiza mediante una
antena. A la hora de transmitir, la antena irradia energa electromagntica en el
medio. Por el contrario, en la recepcin la antena capta las ondas electromagnticas
del medio que la rodea.
Para las transmisiones no guiadas, la conguracin puede ser:
Direccional
En la que la antena transmisora emite la energa electromagntica concen-
trndola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar
alineadas.
Omnidireccional
En la que la radiacin se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direc-
ciones, pudiendo la seal ser recibida por varias antenas.
Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la seal transmitida es ms factible
connar la energa en un haz direccional.
La transmisin de datos a travs de medios no guiados aade problemas adicionales,
provocados por la reexin que sufre la seal en los distintos obstculos existen-
tes en el medio. Resultando ms importante el espectro de frecuencias de la seal
transmitida que el propio medio de transmisin en s mismo.
2.1. Transmisin Satelital
Un satlite puede denirse como un repetidor de radio en el cielo (transponder),
un sistema satelital consiste de un transponder, una estacin basada en tierra, para
controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que
proporciona las facilidades para transmisin y recepcin del traco de comunicacio-
nes, a travs del sistema de satlite. Las transmisiones de satlite se catalogan como
bus o carga til. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operacin
de carga til. La de carga til es la informacin del usuario que ser transportada
a travs del sistema. En el caso de radiodifusin directa de televisin va satlite
el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere
una estacin transmisora nica, que emite los programas hacia el satlite, y varias
estaciones terrenas de recepcin solamente, que toman las seales provenientes del
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satlite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones
terrenas son de transmisin y de recepcin. Uno de los requisitos ms importantes
del sistema es conseguir que las estaciones sean lo ms econmicas posibles para que
puedan ser accesibles a un gran numero de usuarios, lo que se consigue utilizando
antenas de dimetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que
destacar que es la economa de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el
factor determinante para la reduccin de los costos.
Modelos de enlace del sistema satelital Esencialmente, un sistema satelital consiste
de tres secciones bsicas: una subida, un transponder satelital y una bajada.
Modelo de subida
El principal componente dentro de la seccin de subida, de un sistema sateli-
tal, es el transmisor de la estacin terrena. Un tpico transmisor de la estacin
terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF
a RF, un amplicador de alta potencia (HPA) y algn medio para limitar la
banda del espectro de salida (por ejemplo un ltro pasa-banda de salida).
El modulador de IF convierte las seales de banda base de entrada a una
frecuencia intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El convertidor
(mezclador y ltro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora
de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada
y potencia de salida para propagar la seal al transponder del satlite. Los
HPA comnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.
Transponder
Un tpico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la ban-
da de entrada (BPF), un amplicador de bajo ruido de entrada (LNA), un
translador de frecuencia, un amplicador de potencia de bajo nivel y un ltro
pasa-bandas de salida.
Otras conguraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda
base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas.
La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de des-
plazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida
de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El amplicador de potencia de bajo nivel, que es comnmente un tubo de on-
das progresivas (TWT), amplica la seal de RF para su posterior transmisin
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por medio de la bajada a los receptores de la estacin terrena.
Tambin pueden utilizarse amplicadores de estado slido (SSP), los cuales en
la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.
La potencia que pueden generar los SSP, tiene un mximo de alrededor de los
50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los
200 Watts.
Modelo de bajada
Un receptor de estacin terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un
convertidor de RF a IF. Nuevamente el BPF limita la potencia del ruido de
entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido,
tal como un amplicador de diodo tnel o un amplicador parametrico. El
convertidor de RF a IF es una combinacin de ltro mezcador/pasa-bandas
que convierte la seal de RF a una frecuencia de IF.
2.1.1. Ventajas de las comunicaciones por satelite
2.1.2. Satelites Orbitales
Los satlites no sincronos o tambin llamados orbitales, giran alrededor de la Tierra
en un patrn elptico o circular de baja altitud. Si el satlite esta girando en la
misma direccin que la rotacin de la Tierra y a una velocidad angula superior que
la de la Tierra, la rbita se llama rbita progrado. Si el satlite esta girando en la
direccin opuesta a la rotacin de la Tierra, o en la misma direccin, pero a una
velocidad angular menor a la de la Tierra, la rbita se llama rbita retrograda.
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De esta manera, los satlites no sincronos esta alejndose continuamente o cayendo
a tierra y no permanecen estacionarios en relacin a ningn punto en particular de
la Tierra. Por lo tanto los satlites no sincronos se tiene que usar cuando estn dis-
ponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por rbita.
Otra desventaja de los satlites orbitales es la necesidad de equipo complicado y
costoso para rastreo en las estaciones terrestres. Cada estacin terrestre debe loca-
lizar el satlite conforme esta disponible en cada rbita y despus unir sus antenas
al satlite y localizarlo cuando pasa por arriba. Una gran ventaja de los satlites
orbitales es que los motores de propulsin no se requieren a bordo de los satlites
para mantenerlos en sus rbitas respectivas.
Otros parmetros caractersticos de los satlites orbitales, son el apogeo y perigeo.
El apogeo es la distancia ms lejana, de la Tierra, que un satlite orbital alcanza, el
perigeo es la distancia mnima; la lnea colateral, es la lnea que une al perigeo con
el apogeo, en el centro de la Tierra.
Los satlites hacen las veces de repetidor: recibe la seal que viene de la antena y
la retransmite a la Tierra. Entonces las frecuencias en el enlace de subida (uplink)
son diferentes de la frecuencia de bajada (downlink).
2.1.3. Bandas de Microondas
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2.1.4. Tipos de cobertura
2.1.5. Satelites de Orbita Baja (LEO)
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2.1.6. Satelites de Orbita Media (MEO)
2.1.7. Satelites de Orbita Geoestacionaria (GEO)
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2.1.8. Aplicaciones
APLICACIONES CASETAS DE PEAJE
En las casetas de peaje es colocada una antena satelital, la cul permite que
a la hora que el cobrador digita en su mquina la cantidad de la cuota, sta
automticamente se enva por medio de una VSAT a la ocina central del
controlador. As se tiene el control del estado nanciero de cada carretera y
sus correspondientes casetas.
APLICACIONES FINANCIERAS
Gracias al desarrollo de sistemas satelitales tales como las VSAT, hoy en da es
posible la instalacin de cajeros automticos, en cualquier lugar, si necesidad
de que exista una lnea telefnica. Un cajero puede instalarse en zonas rurales,
gasolineras y carreteras.
APLICACIONES PUNTOS DE VENTA
Los grandes supermercados y tiendas comerciales pueden tambin verse bene-
ciados gracias a la comunicacin satelital, ofreciendo a sus clientes un mejor
servicio y manteniendo al da sus inventariso. Gracias a la comunicacin sa-
telital cada tienda puede estar comunicada con sus ocinas centrales para la
modicacin de precios o promociones de ocasin, monitorear y controlar sus
inventarios, autorizar pagos con tarjetas de crdito, realizar transacciones de
tarjetas de dbito, etc.
RESERVACIONES
Reservaciones en lneas aereas, agencias de viajes, hoteles , renta de autom-
viles. Control y registro de puntos acumulados en los programas de viajero
frecuente, cliente VIP, tarjetas de crdito. Registro, seguimiento y control de
mensajera, carga, envios, etc.
APLICACIONES SCADA
Las grandes industrias, principalmente del ramo petrolero y de enrga, cuentan
con instalaciones en zonas de difcil acceso en muchos casos, y requieren el con-
trol de sistemas sosticados para el monitoreo de sus instalaciones, El sistema
SCADA utiliza antenas VSAT para la recoleccin de datos remotos, monito-
reo y control de vlvulas, switches y sistemas en localidades remotas,control
sobre tuberias en gasoductos, utilizacin de electricidad, monitoreo y control
de ujos, etc.
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LOTERIAS
La aplicacin satelital en este campo permite el registro de billetes de lotera
y el control de venta y autenticidad de los billetes.
APLICACIONES SERVICIOS DE TELEFONIA
Para redes corporativas privadas o para servicio pblico en areas fuera de
servicio o poco accesibles.
APRENDIZAJE REMOTO
Clases a distancia, proporcionar instrucciones de calidad en sitios remots, pro-
veer capacitacin en damanda a ocinas remotas, etc.
PAGING
Diseminacin de seales de paging en una o dos vas a transmisores de radio
regionales.
NOTICIAS E INFORMACION
Bajar o bien hacer broadcast de informacin a mltiples localidades esparcidas
en un territorio.
APLICACIONES MUSICA DE FONDO APRENDIZAJE REMOTO
Clases a distancia, proporcionar instrucciones de calidad en sitios remots, pro-
veer capacitacin en damanda a ocinas remotas, etc.
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2.2. Infrarrojo
La radiacin infrarroja (IR) es una radiacin electromagntica cuya longitud de on-
da comprende desde los 760-780 nm, limitando con el color rojo en la zona visible
del espectro, hasta los 10.000 o 15.000 nm (segn autores), limitando con las micro-
ondas.
Su descubrimiento se debe a W Herschel, quien en 1800 detect en el espectro de la
radiacin solar un aumento importante de temperatura en la zona situada ms all
del rojo, de la que no provena ninguna luz visible. Posteriormente, Krchho, Wien
y Stephan estudiaron de forma experimental sus leyes y propiedades.
La Comisin Internacional de Iluminacin o CIE (del francs: Commission Interna-
tional d' clairage) ha establecido tres bandas en el IR:
IRA: 780-1,400nm
IRB: 1.400-3.000 nm
IRC: 3.000-10.000 nm
Sin embargo, a efectos prcticos, segn los efectos biolgicos, suelen dividirse en IR
distales (entre los 15.000 y 1.500 nm) e IR proximales (entre los 1.500 y los 760 nm).
2.2.1. Caracteristicas Fisicas Infrarrojo
La atenuacin de la radiacin IR sigue una ley exponencial y tiene lugar en el
primer centmetro de profundidad a partir de la piel. Dado que los fotones de mayor
longitud de onda son menos energticos, penetran menos en el tejido, as los IR
distales se absorben casi en su totalidad en la primera dcima parte de milmetro.
Slo el 6 por ciento alcanza 1 mm de profundidad. En cambio, el 30 por ciento
de los IR proximales producidos por el sol o las lmparas de tungsteno alcanza el
milmetro de profundidad (en el caso de lmparas de lamentode carbono, el 15 por
ciento), y slo el 1-2 por ciento llega a un centmetro. La radiacin IR constituye
una forma de calentamiento por conversin; a medida que los fotones se absorben,
van transformndose en calor al aumentar la agitacin de las molculas en los tejidos
absorbentes. Dadas las caractersticas de absorcin, se trata de un calor supercial,
que es el principal responsable de los efectos sobre el organismo.
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2.2.2. Emisores
Otra de las muchas aplicaciones de la radiacin infrarroja es la del uso de equipos
emisores de infrarrojo en el sector industrial. En este sector las aplicaciones ocupan
una extensa lista pero se puede destacar su uso en aplicaciones como el secado de
pinturas o barnices, secado de papel, termojacin de plsticos, precalentamiento
de soldaduras, curvatura, templado y laminado del vidrio, entre otras. La irradia-
cin sobre el material en cuestin puede ser prolongada o momentnea teniendo en
cuenta aspectos como la distancia de los emisores al material, la velocidad de paso
del material (en el caso de cadenas de produccin) y la temperatura que se desee
conseguir.
Generalmente, cuando se habla de equipos emisores de infrarrojo, se distinguen cua-
tro tipos en funcin de la longitud de onda que utilicen:
Emisores de infrarrojo de onda corta.
Emisores de infrarrojo de onda media rpida
Emisores de infrarrojo de onda media
Emisores de infrarrojo de onda larga
El emisor usa un LED(Light Emitting Diode) para velocidades de hasta 10 Mbp,
o un LD(Laser Diode) para velocidades superiores. La seal elctrica modula la
intensidad de la luz infrarroja; en el extremo receptor, el fotosensor detecta esas
variaciones de intensidad y las convierte nuevamente a la seal electrica.
2.2.3. Aplicaciones
La aplicacin de la tecnologa infrarroja para el desarrollo de sensores pasivos ha
tenido un gran auge en los ltimos treinta aos. Su aplicacin est general izada
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en los FLIR y en sistemas de bsqueda y traqueo de misiles. Algunas aplicaciones
de tecnologa IR en el medio naval, tanto por una fuerza propia como adversaria,
podran ser las que se indican a continuacin: Uso de granadas TGSM (terminally
guided submunition) contra vehculos de la infantera de marina (normalmente uti-
lizadascontra tanques).
Destruccin de helicpteros (navales) que se dirigen a realizar un ataque, utilizando
misiles aire-aire de traqueo IR, los cuales al realizar un traqueo pasivo, dicultan su
deteccin y eventual evasin.
Proteccin de estas aeronaves utilizando sistemas de contramedidas IR, capaces de
detectar misiles de guiado pasivo(IR), para posteriormete realizar contramedidas.
2.3. Laser
2.3.1. Caracteristicas Fisicas
La radiacin lser se caracteriza por ser:
Monocromtica (todos sus fotones tienen igual longitud de onda).
Permite aprovechar las caractersticas fsicas y biolgicas que posee la radiacin
de una longitud de onda determinada.
Coherente (todos los fotones se encuentran en fase temporal y espacial).
Al coincidir en una misma direccin de propagacin, los estados vibracionales
se suman. El resultado es un efecto de amplicacin en la intensidad luminosa
emitida, caracterstica de la radiacin lser.
Direccional (el haz de radiacin presenta escasa divergencia, fruto de las dos
caractersticas anteriores).
Dado que slo se amplican los fotones emitidos en el sentido de un eje del
material emisor, la radiacin resultante posee una marcada direccionalidad de
emisin, lo cual la hace idnea para diversas aplicaciones prcticas, en las que
se requiere precisin en la iluminacin. La principal utilidad prctica de la
radiacin lser reside en que concentra un grannmero de fotones por unidad
de supercie.
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2.3.2. Produccin de radiacin Lser
Toda unidad productora de radiacin lser est constituida por un medio activo.
El resultado de la emisin estimulada ser una serie de fotones, todos de idntica
frecuencia, que a su vez provocarn ms emisin de radiacin, de forma que se
origina una especie de reaccin en cadena de produccin de fotones.Las ondas
resultantes de estas transiciones inducidas poseen idntica frecuencia, fase,direccin
de propagacin y estado de polarizacin que la radiacin inicial que provoc dichas
transiciones.La emisin lser es posible cuando en el material del medio activo se
implican slo dos niveles energticos, uno estable y otro de excitacin, aunque es
frecuente que se utilicen materiales con un nivel meta estable, al que los electrones
llegan por emisin espontnea desde el nivel de excitacin,El material que constituye
el medio activo es, bsicamente, el elemento que determina la longitud de onda de
la emisin.
2.3.3. Aplicaciones
Comunicaciones de datos por bra ptica.
Lectores de CD, DVD, Blu-rays, HD DVD, entre otros.
Interconexiones pticas entre circuitos integrados.
Impresoras lser.
Escneres o digitalizadores.
Sensores.
Tratamiento con lser odontolgico.
Depilacin corporal.
Pantalla lser
Odontologa
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