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Asignatura: Óptica Electromagnética, Profesor: , Carrera: Ingeniería en Telemática, Universidad: UNEX
Tipo: Apuntes
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Martínez Constantino, Juan FranciscoMartínez Constantino, Juan Francisco Oliveros Hernández, BertaOliveros Hernández, Berta Romero Romero, FátimaRomero Romero, Fátima
Propagación por fibras ópticas Propagación por fibras ópticas Fibras Recubiertas Fibras Recubiertas IntroducciónIntroducción Propagación de modosPropagación de modos Transferencia de modos. Pérdidas Transferencia de modos. Pérdidas Aplicación al transporte de luz e imagen Aplicación al transporte de luz e imagen Aplicación a la telecomunicación Aplicación a la telecomunicación
Paquetes de fibras Acuñó el termino “fibra óptica” Articulo emisión simulada Primer láser Cables recubiertos Pérdidas menores (^) Sistemas de comunicación de alta calidad Refinamiento de los cables 1930 1951 1956 1958 1960 1967 1970 1980 Recientemente Fotófono Cables de fibra no cubiertos 1880
Llega a un punto en el que γ valdrá 90º y el haz refractado irá por la interfase de los 2 medios ese ángulo será el ángulo crítico o límite. Siempre que el ángulo de incidencia sea menor que el ángulo crítico el haz se propagará por la fibra en zig-zag, produciéndose la reflexión total (^) (haces(haces rojos)rojos);;^ de lo contrario, el haz saldrá de la fibra^ (haz verde).(haz verde). (^1 ) 2
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Prevención de errores ¿Cuál es la diferencia entre reflexión y reflexión total? El proceso de reflexión de un rayo de luz hacia el medio del que provenía, siempre implica una refracción hacia el otro medio, mientras que en la reflexión total no hay refracción, ya que a partir de un determinado ángulo (el ángulo límite), toda la luz es reflejada. Ésta es la base del confinamiento de la luz en una fibra óptica. !
En muchos casos no es suficiente con una fibra óptica y es preciso disponer de haces de muchas fibras. Debido a la flexibilidad de dichas fibras, dentro de lo haces de fibras se tocarían unas con otras. Esto resultaría muy perjudicial, ya que en los puntos de contacto no existiría reflexión total y pasaría energía de una fibra a otra. Para evitar esto se recubre cada fibra con una capa de otro material.
Llamando α 0 al ángulo de entrada del rayo en la fibra (ángulo que forma con el eje de la fibra) se demuestra que: n 0 (^) sen 0 L n 1 sen iL (^0) L ángulolímite de aceptacióno apertura numérica. Eje de la fibra Ángulo de aceptación α R 1 R 1 R 3 R 3 R 2 R 2 R 4 R 4 Sección lateral de una fibra óptica. Todos los rayos incidentes entre R 1 y R 3 (dentro del ángulo máximo de aceptación) se propagan por la fibra.
Apertura numérica (NA) Ángulo que delimita la zona denominada cono de aceptación, de modo que toda radiación con un ángulo de entrada menor a dicho ángulo es propagada. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica se ha construido.
Rayo propagado por la fibra Punto de Cono de^ reflexión aceptación Eje de la fibra Rayo NO propagado por la fibra
Modo Cada una de las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra. El número de modos que puede propagarse es finito , de modo que al disminuir la separación entre las superficies, disminuye el número de modos. Si disminuimos la frecuencia de la luz, disminuye también el número de modos que se pueden propagar.
Concepto previo A partir de una determinada frecuencia (la frecuencia de corte ), no se puede propagar ningún modo. En cada modo la energía se propaga paralelamente a las superficies reflectantes y se comporta de forma estacionaria (con nodos y vientres ) en la dirección perpendicular. Esto es debido a fenómenos de interferencia que se originan debidos al confinamiento en esa dirección.
Concepto previo Nodo: Punto de amplitud mínima. Vientre: Punto de amplitud máxima.
En el interior de una fibra óptica El número de modos que puede propagarse es finito. Sin embargo, éstos se designan por 2 índices , ya que el confinamiento de la energía es en un plano (el perpendicular al eje), que es un espacio de 2 dimensiones. Existe en las fibras una frecuencia de corte , de forma que sólo se pueden propagar modos con frecuencia superior a la de corte, que es inversamente proporcional al grosor de la fibra.
Fibra a salto de índice Fibra de índice gradual Fibras monomodo Fibras por las que se propaga un solo modo. Tipos de fibras ópticas: Fibras multimodo Fibras por cuyo interior se pueden propagar varios modos. A su vez se dividen en: Fibras de índice abrupto o salto de índice. Fibras de índice gradual.
Fibra multimodo a salto de índice Fibra multimodo de índice gradual Fibra monomodo Prevención de errores ¿Si en las fibras multimodo se pueden propagar varios modos, esto quiere decir que tienen mayor capacidad que las monomodo? Las fibras multimodo no tienen mayor capacidad que las monomodo, ya que no sería recomendable mandar dos señales, puesto que se enmañaría la información y no se sabría qué fotones pertenecen a una señal y cuáles a otra. !
Los mecanismos intrínsecos más importantes son:
El mecanismo extrínseco más importante es el de la transferencia de modos a una fibra adyacente.
Pérdidas por radiación Debidas a imperfecciones y defectos de la fibra. Los defectos tanto en el interior de la fibra como en su superficie hacen que la luz se difunda en todas direcciones , por lo que parte no cumple las condiciones de la reflexión total y sale de la fibra originando una pérdida energética. Las pérdidas disminuyen fuertemente conforme la longitud de onda de la luz aumenta. Imperfección en la fibra
