Sistema de transmision_fo
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Este documento describe los principales componentes y conceptos de los sistemas de transmisión de fibra óptica, incluyendo las fuentes de luz (LED y láser), los detectores (fotodiodos y APD), las pérdidas en las fibras (absorción y dispersión), y las ventajas de las fibras monomodo sobre las multimodo. También explica cómo se mide la atenuación en las fibras usando un OTDR.
Sistema de transmision_fo
- 1. SISTEMA DE TRANSMISION FIBRA OPTICA
- 5. Un problema que se presenta en las fibras, especialmente las Del tipo multimodo es DISPERSION
- 9. PÉRDIDAS EN LAS FIBRAS OPTICAS LAS PERDIDAS EN LAS FIBRAS OPTICAS SE MANIFIESTAN COMO UNA ATENUACION EN LA SEÑAL TRANSMITIDA ATENUACION (db) FIBRA OPTICA transmisión L (km) recepción La atenuación en las fibras ópticas se expresa en db/km
- 11. AL PASAR LA LUZ DESDE UNA SUPERFICIE A OTRA PARTE DE LA ENERGIA SE REFLEJA, ESTO SE CONOCE COMO REFLEXION DE FRESNEL N0 N1 POTENCIA REFLEJADA POR EFECTO FRESNEL no − n1 P= no + n1
- 12. PERDIDAS AL INTERIOR DE LAS FIBRAS 1.- Perdidas por absorción En el proceso de construcción de las fibras ópticas quedan impurezas en el núcleo Estas impurezas dependiendo de la longitud de onda de la luz, oscilan provocando que parte de la energía se transforme en calor. Las impurezas dentro de la fibra son conocidos como iones OH+ , esto normalmente Se relaciona con humedad dentro de las fibras.
- 13. PERDIDAS AL INTERIOR DE LAS FIBRAS 2.- Perdidas por SCATTERING de RAYLIGTH En el proceso de construcción de las fibras ópticas el núcleo no queda homogéneo Es decir quedan zonas donde el valor de n1 varía ,de manera que dependiendo de la Longitud de onda de la Luz al pasar ésta por este cambio de medio parte de la energía Se refleja En ambos casos las perdidas dependen de λ , esto Define una curva de atenuación de las fibras
- 15. CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO Atenuación Db/km +OH 850 1310 1550 λ nm
- 16. CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO Atenuación Db/km +OH Fibra de Mejor Calidad 850 1310 1550 λ nm
- 17. CURVA CARACTERÍSTICA DE UNA FO VENTANAS DE OPERACION Atenuación Db/km 1° 2° 3° 3.83 0.36 0.22 850 1310 1550 λ nm
- 18. Ejemplo: Si tenemos un receptor que puedes operar hasta una potencia De recepción de -15dbm y un transmisor que transmite -3dbm Entonces Estos equipos toleran una atenuación máxima de -3dbm – (-15dbm) = 12 db En la fibra anterior : Si trabajo en 850nm (3.83db/km) alcanzo 3.1 KM Si trabajo en 1310nm (0.36db/km) alcanzo 33km 54km Si trabajo en 1550nm (0.22db/km) alcanzo
- 19. Una aplicación práctica de estos fenómenos Medidor de potencia óptica reflejada (Reflectómetro óptico) GENERADOR ACOPLADOR FIBRA OPTICA DE PULSOS UNIDIRECCIONAL n1 L (km) SINTETIZADOR Y DISPLAY OTDR
- 20. Una aplicación práctica de estos fenómenos Medidor de potencia óptica reflejada (Reflectómetro óptico) GENERADOR ACOPLADOR FIBRA OPTICA DE PULSOS UNIDIRECCIONAL fresnel no n1 L (km) V= C/n1 ( velocidad de la luz en la fibra) t1 = transmisión del pulso SINTETIZADOR t2 = recepción de pulso reflejado Y DISPLAY OTDR L(km) = V t2-t1
- 21. db 8 4 8 13 25 36 km Atenuación =4/12 0.33db/km
- 25. FUENTES DE LUZ LOS EMISORES DE LUZ UTILIZADOS EN LOS SISTEMAS DE FIBRA OPTICA CON : LED DIODO EMIDOR DE LUZ LASER DIODO EMISOR DE LUZ CON EFECTO LASING PARA EXPLICAR LA GENERACION DEBEMOS CONSIDERAR A LA LUZ FORMADA POR FOTONES
- 26. LED (DIODO EMISOR DE LUZ) A LA GENERACION DE LUZ DE LOS LED SE LE CONOCE COMO “EMISION ESPONTANEA” + + fotones V
- 27. e - e - e - NIVELES DE ENERGIA e- mas E + + + H + H + H H H
- 28. Las longitudes de ondas dependen del recorrido Del electrón, es por ello que se genera luz de varios Lambdas. La recombinación es espontánea lo que produce que los Lambdas estén desfasados entre ellos.( Luz incoherente) CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ DE UN LED λ1 λ2 λ3 λ4 Ancho espectral El que se generen muchos λ produce dispersión , denominada Dispersión cromática
- 29. Tiempo de respuesta I SEÑAL ELECTRICA t SEÑAL DE LUZ tr t El tiempo de respuesta limita la máxima velocidad de la señal óptica LOS LED SE UTILIZAN PARA ENLACES DE BAJA VELOCIDAD
- 30. LASER LOS LASER SON FUENTES DE LUZ CUYA GENERACION RESPONDE AL TIPO DE “ EMISION ESTIMULADA”. PARA CREAR EL EFECTO LASING ES NECESARIO INSERTAR UN NIVEL METAVALENTE DONDE SE PUEDAN CONGREGAR ELECTRONES A UN MISMO NIVEL DE ENERGIA. SE INTRODUCEN ADEMAS ESPEJOS QUE PUEDAN PROPORCIONAR EL ESTÍMULO ADICIONAL QUE GENERA EL EFECTO DE AVALANCHA CONOCIDO COMO LASER
- 31. e- e- e- e- NIVEL METAVALENTE H+ H+ H+ H+ ESPEJOS
- 32. e- e- e- e- ESTIMULO ADICIONAL λ H+ H+ H+ H+ MONOCROMATICA = 1 λ COHERENTE = IGUAL FASE ESPEJOS
- 33. CARACTERÍSTICAS DE LOS LASER MONOCROMATICO λ TIEMPO DE RESPUESTA SEÑAL ELECTRICA SEÑAL DE LUZ LOS LASER SE UTILIZAN PARA ENLACES DE ALTA VELOCIDAD
- 35. CURVA CARACTERÍSTICA DE UN DIODO LASER t1>t2>t3>t4 IP t1 t2 t3 t4 + POTENCIA DE LA LUZ V IP IL I ma Corriente de Polarización CORRIENTE PARA PROVOCAR EFECTO LASER
- 36. DETECTORES DE LUZ PARA DETECTAR LA LUZ SE UTILIZAN FOTODIODOS , LOS CUALES CAPTURAN LOS FOTONES Y SEPARAN LOS PARES ELECTRO-HUECO GENERANDO UNA CORRIENTE ELECTRICA. LA POLARIZACION INVERSA PERMITE LA SEPARACION DE + + ELECTRONES Y HUECOS - - - - - - - P e- H+ N ++++++++
- 37. TIPOS DE FOTODETECTORES PIN A ESTE TIPO DE DETECTOR SE LE AGREGA UN MATERIAL INTRINSECO QUE MEJORA LA CAPACIDAD DE CAPTURA DE LOS FOTONES P I N
- 38. I CURVA DIODO -VP V IDARK I I VP = 40 a 60 volts IDARK = CORRIENTE DE OSCURIDAD LA CORRIENTE DE OSCURIDAD GENERA RUIDO EN LOS CIRCUITOS
- 39. SEÑAL LUZ TIEMPO DE RESPUESTA SEÑAL ELECTRICA ESTE TIPO DE DETECTOR NO PERMITE ALTA VELOCIDAD
- 40. APD ( DIODO DE AVALANCHA) EN ESTE CASO EL DIODO SE POLARIZA CON UN VOLTAJE INVERSO CERCANO AL VOLTAJE DE AVALANCHA o RUPTURA VP VP =400 a 1000 volts Pequeñas variaciones de Luz generan grandes I1 Variaciones en la corriente I2 Por esta característica de sensibilidad se utiliza en enlaces de larga distancia