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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA

ÁREA DE ELECTRÓNICA

LAB. DE COMUNICACIONES I

Profesora:

Mardelinis Vázquez

Bachilleres:

Anato Andreina C.I. 18.299.859.

Bravo Ángel C.I. 16.181.646.

Perdomo Helyson C.I. 19.316.427.

Ricardi Maira C.I. 16.853.761.

Barcelona, julio de 2009.

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Índice

Introducción……….…………………….……………………………………..03

Objetivo…………………………………………………………………………04

Marco Teórico………………………………………..………………………...05

Materiales y Equipos Utilizados…………………………………………….15

Desarrollo………………………….……………………………………….…..16

Observaciones………………………………...………………………………..20

Conclusiones………………………….……………….……………………….21

Bibliografía…………………………………………………………………….22

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Introducción.

En la presente práctica estudiaremos la fibra óptica, su concepto,

ventajas entre otras cosas.

Tecnología que consiste un conducto generalmente de fibra de vidrio

(poli silicio) que transmite impulsos luminosos normalmente emitidos por

un láser o LED.

Las fibras utilizadas en telecomunicación a largas distancias son

siempre de vidrio; las de plásticos sólo son usadas en redes locales.

En el interior de la fibra óptica, el haz de luz se refleja contra las

paredes en ángulos muy abiertos, así que prácticamente avanza por su

centro. Esto permite transmitir las señales casi sin pérdida por largas

distancias.

La fibra óptica ha reemplazado a los cables de cobre por su

costo/beneficio.

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Objetivo.

• Describir otros conceptos y parámetros característicos de la fibra

óptica: dispersión modal, fibras de índice abrupto y de índice

gradual, monomodo, dispersión cromática, ancho de banda

atenuación y ventajas.

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Marco Teórico.

La fibra óptica

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente

en redes de datos; un hilo muy fino de material

transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se

envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir.

El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el

núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de

reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede

ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que

permiten enviar gran cantidad de datos a gran velocidad, mucho más rápido

que en las comunicaciones de radio y cable. También se utilizan para redes

locales. Son el medio de transmisión por excelencia, inmune a las

interferencias. Tienen un costo elevado.

Aplicaciones

Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales, pasando por

sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y

otros elementos similares.

Comunicaciones con fibra óptica

La fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de

telecomunicaciones, ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden

agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico

o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usos interurbanos son de

vidrio, por la baja atenuación que tienen.

Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo,

usando las multimodo para distancias cortas (hasta 5000 m) y las

monomodo para acoplamientos de larga distancia. Debido a que las fibras

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monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras y conectores, las

fibras y los componentes de éstas son de mayor costo que los de las fibras

multimodo.

Internet

El servicio de conexión a Internet por fibra óptica, derriba la mayor

limitación del ciberespacio: su exasperante lentitud. El propósito del

siguiente artículo es describir el mecanismo de acción, las ventajas y sus

desventajas.

Para navegar por la red mundial de redes, Internet, no sólo se necesitan

un computador, un módem y algunos programas, sino también una gran

dosis de paciencia. El ciberespacio es un mundo lento hasta el desespero. Un

usuario puede pasar varios minutos esperando a que se cargue una página o

varias horas tratando de bajar un programa de la Red a su PC.

Esto se debe a que las líneas telefónicas, el medio que utiliza la mayoría

de los 50 millones de usuarios para conectarse a Internet, no fueron creadas

para transportar videos, gráficas, textos y todos los demás elementos que

viajan de un lado a otro en la Red.

Pero las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio.

Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra

óptica.

La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos

millones de bps, impensable en el sistema convencional, en el que la mayoría

de usuarios se conecta a 28.000 0 33.600 bps.

Redes

La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a

que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal

para transportar información aumenta con la frecuencia. En las redes de

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comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan

muchas redes de fibra para comunicación a larga distancia, que

proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de

los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal

antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la

actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100

Km., frente a aproximadamente 1,5 Km. en los sistemas eléctricos. Los

amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden aumentar

todavía más esta distancia.

Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes

de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos

sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados

como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el

rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de

nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electro ópticos y de

óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

Red de área local o LAN, conjunto de ordenadores que pueden compartir

datos, aplicaciones y recursos (por ejemplo impresoras). Las computadoras

de una red de área local (LAN, Local Area Network) están separadas por

distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o

campus universitarios. Una LAN permite la transferencia rápida y eficaz de

información en el seno de un grupo de usuarios y reduce los costes de

explotación.

Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia

(WAN, Wide Area Network) o las centralitas particulares (PBX). Las WAN

son similares a las LAN, pero conectan entre sí ordenadores separados por

distancias mayores, situados en distintos lugares de un país o en diferentes

países; emplean equipo físico especializado y costoso y arriendan

los servicios de comunicaciones. Las PBX proporcionan conexiones

informáticas continuas para la transferencia de datos especializados como

transmisiones telefónicas, pero no resultan adecuadas para emitir y recibir

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los picos de datos de corta duración empleados por la mayoría de las

aplicaciones informáticas.

Las redes de comunicación públicas están divididas en diferentes

niveles; conforme al funcionamiento, a la capacidad de transmisión, así

como al alcance que definen. Por ejemplo, si está aproximándose desde el

exterior hacia el interior de una gran ciudad, se tiene primeramente la red

interurbana y red provisional, a continuación las líneas prolongadas

aportadoras de tráfico de más baja capacidad procedente de áreas alejadas

(red rural), hacia el centro la red urbana y finalmente las líneas de abonado.

Los parámetros dictados por la práctica son el tramo de transmisión que es

posible cubrir y la velocidad binaria específica así como el tipo de fibra

óptica apropiado, es decir, cables con fibras monomodo ó multimodo.

Telefonía

Con motivo de la normalización de interfaces existentes, se dispone de

los sistemas de transmisión por fibra óptica para los niveles de la red de

telecomunicaciones públicas en una amplia aplicación, contrariamente para

sistemas de la red de abonado (línea de abonado), hay ante todo una serie de

consideraciones.

Para la conexión de un teléfono es completamente suficiente con los

conductores de cobre existentes. Precisamente con la implantación de los

servicios en banda ancha como la videoconferencia, la videotelefonía, etc, la

fibra óptica se hará imprescindible para el abonado. Con el BIGFON (red

urbana integrada de telecomunicaciones en banda ancha por fibra óptica) se

han recopilado amplias experiencias en este aspecto. Según la estrategia

elaborada, los servicios de banda ancha posteriormente se ampliarán con los

servicios de distribución de radio y de televisión en una red de

telecomunicaciones integrada en banda ancha (IBFN).

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Sensores de fibra óptica

Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la

tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y

el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas

respecto al sensor eléctrico.

Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o

aplicaciones de sónar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de

100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la

industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La

compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con

un láser y las fibras ópticas.

Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han

desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a

mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

Otro uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que

usa el Boeing 767 y el uso en microsensores del hidrógeno.

Más usos de la fibra óptica

• Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o

industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un

blanco que no se encuentra en la línea de visión.

• La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir

tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.

• Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar

instrumentos de visualización largos y delgados llamados

endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar

objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales

se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para

inspeccionar el interior de turbinas.

• Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos

incluyendo iluminación, árboles de Navidad.

• Líneas de abonado.

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• Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación.

Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser

llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.

• También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis

provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no

marque el costo real del viaje.

• Se emplea como componente en la confección del hormigón

translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron

Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica

formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón

pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar

la luz de par en par.

Funcionamiento

Los principios básicos de funcionamiento se justifican aplicando las

leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción

(principio de reflexión interna total) y la ley de Snell.

Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un

haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se

siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es

mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de

incidencia es superior al ángulo limite.

Características

Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido

de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa

de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor.

Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción

menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y

mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

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Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las

paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por

su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas

por largas distancias.

A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de

sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características

más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:

• Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material

que las cubiertas convencionales.

• Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones

ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental

extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad

durante el tiempo de vida de la fibra.

• Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la

humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección

alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil

y confiabilidad en lugares húmedos.

• Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en

el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil

instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios

estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de

construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los

cables convencionales.

Ventajas

• Su ancho de banda es muy grande, gracias a técnicas de

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multiplexación por división de frecuencias (X-WDM), que permiten

enviar hasta 100 haces de luz (cada uno con una longitud de onda

diferente) a una velocidad de 10 GB/s cada uno por una misma

fibra, se llegan a obtener velocidades de transmisión totales de 1

Tb./s.

• Es inmune totalmente a las interferencias electromagnéticas.

• Es segura. Al permanecer el haz de luz confinado en el núcleo, no es

posible acceder a los datos trasmitidos por métodos no destructivos.

• Es segura, ya que se puede instalar en lugares donde puedan haber

sustancias peligrosas o inflamables, ya que no transmite

electricidad.

Desventajas

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una

serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más

relevantes las siguientes:

• La alta fragilidad de las fibras.

• Necesidad de usar transmisores y receptores más caros.

• Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en

el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del

cable.

• No puede transmitir electricidad para

alimentar repetidores intermedios.

• La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión

eléctrica-óptica.

• La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias

elevadas.1

• No existen memorias ópticas.

Tipos

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior

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de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de

propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.

Tipos de fibra óptica.

Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden

circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la

vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de

luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta

distancia, menores a 1 Km.; es simple de diseñar y económico.

Su distancia máxima es de 2 Km. y usan diodos láser de baja

intensidad.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior,

pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran

tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene

una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos

de fibra multimodo:

• Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de

refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta

dispersión modal.

• Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es

constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de

distintos materiales.

• Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras

multimodo según su ancho de banda las fibras pueden ser OM1,

OM2 0 OM3.

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• OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s),

usan LED como emisores

• OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s),

usan LED como emisores

• OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet(300 m),

usan láser como emisores.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un

modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un

tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su

transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras

multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias

(hasta 100 Km. máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir

elevadas tasas de información (decenas de GB/s).

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Materiales y Equipos Utilizados.

• Modulador MCM40

• Osciloscopio

• Cable numero 1

• Cable numero 2

• Cable numero 6

• Adaptador ST-ST

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Desarrollo.

• Se alimento el módulo.

• Se desconecto el puente j13 y se conectaron j7c, j9b, j10b, etc. y se

aplicó una señal de datos alternados a la entrada.

• Le conecto el Led al fotodiodo utilizando el cable #1 y el cable #6.

• Se sitúo el potenciómetro en la posición intermedia. Y se insertó j15b

y se analizó con el osciloscopio la forma de onda en tp24.

• Se tomó nota de la amplitud Vout1 de la onda detectada.

Vout1= 318mV

Vpp

• Se sustituyó el cable #1 por el cable #2 y se midió en tp24 la nueva

amplitud Vout2 de la señal

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Vout2= 420mVpp

Q1 ¿Que se detecta?

La amplitud disminuye por efecto de la mayor atenuación de la señal

óptica causada por la mayor longitud de la fibra.

Observación

• Manteniendo fija la potencia en la fibra en (proporcionada por el Led

a 660nm), en la salida de la fibra de 1.5m se tiene una señal de

amplitud igual a Vout (proporcional a la potencia recibida) y en la

salida de la fibra de 5m se tiene una amplitud igual a Vout2. la

razón Vout2/Vout1 proporcionaría una inducción de la atenuación

introducida por los 3.5 m suplementarios de fibra, a la longitud de

660nm. Calcular la razón Vout2/Vout1.

318mv/420mv

0.75

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Pérdidas de acoplamiento

• Mantener las mismas condiciones que la prueba anterior.

• Analizar con el osciloscopio la forma de onda tp23.

Vout3= 380mV

Vpp

• Se sustituyó el cable #1 por el cable #2 y se midió en tp23 la nueva

amplitud Vout4 de la señal.

Vout4= 70mV

• Se calculó la razón Vout4/Vout3.

70mV/380mV

0.18

• Doblar el cable levemente la fibra de unión cable #6 y observar la

señal tp23

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• Se detectó que la amplitud disminuye debido a las perdidas de

curvatura de la fibra.

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Observaciones.

• En el presente informe falta una grafica debido a que esta aparece

como archivo dañado en el dispositivo de almacenamiento utilizado

en la práctica.

• A pesar del inconveniente de la gráfica dañada las demás gráficas

están en perfecto estado.

• Las gráficas obtenidas concuerdan con las gráficas esperadas en esta

práctica.

• Las gráficas fueron verificadas por la profesora de la materia.

• La práctica se llevó a cabo sin mayores percances.

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Conclusiones.

• La amplitud de voltaje vario cuando se sustituyo el cable Nº1 por el

cable Nº2, puesto que los cables no eran de la misma longitud.

• La amplitud disminuye por efecto de la mayor atenuación de la señal

óptica causada por la mayor longitud de la fibra.

• Al doblar la fibra de plástico la amplitud de la onda disminuye esto

se debe a las perdidas de curvatura de la fibra.

• El funcionamiento de la Fibra Óptica es un complejo proceso con

diversas operaciones interconectadas.

• En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor

que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en

energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente

activo de este proceso.

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Bibliografía.

• es.wikipedia.org

• www.textoscientificos.com

• html.rincondelvago.com

• www.mailxmail.com