Linea de Transmisión de Fibra Óptica
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  • 1. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA EL3003 – LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Profesor: Nelson Morales Integrantes: Emilio Moreno Tomás Lavados Felipe Gana 1
  • 2. MOTIVACIÓN "En los 30 años desde que nuestro descubrimiento de la fibra con baja- pérdida, más de 300 millones de km de fibra óptica se ha desplegado a nivel mundial. Estas fibras solas pueden manejar más información que todo los miles de millones de kilómetros de cables de cobre instalados durante el último siglo. Sería necesario 2 toneladas de alambre de cobre para transmitir la información que se puede con un poco más de 1 libra de fibra. En laboratorio hoy, una sola fibra puede transmitir el equivalente de 60 millones de llamadas telefónicas simultáneas...” Dr Donald Keck, investigador que desarrolla en 1970 la fibra óptica de bajas pérdidas junto con Robert Maurier en los Laboratorios Corning. (1999) EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 2
  • 3. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 3
  • 4. ¿QUÉ ES LA FIBRA ÓPTICA? • Medio de Transmisión de Información • Material muy fino: Vidrio o Plástico. • Cilindro de Dióxido de Silicio (Cuarzo) • Usa Pulsos de Luz para representar Datos • Se basa en el Principio de Reflexión Total EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 4
  • 5. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 5
  • 6. HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • 1790: Claude Chappe idea el telégrafo óptico • 1880: Graham Bell crea un sistema de teléfono óptico (Photophone) pero no es producido. • 1900: Se crean los iluminadores dentales a través de varillas de cuarzo dobladas. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 6
  • 7. HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • 1961: Elias Snitzer realiza un estudio en el cual demuestra su similitud de la Fibra Óptica con la Guía de Onda Dieléctrica. • 1966: Charles Kao, publica avances notables que ha logrado con el Cable de Fibra Óptica: Gran ancho de Banda pero muchas pérdidas (2000 dB/Km). EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 7
  • 8. HITOS EN LA HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • 1970: Robert Maurer y Donald Keck, logra alcanzar la meta propuesta inicialmente por Kao de 20 dB/Km para un cable de Fibra óptica. • 1977: Los cables de fibra óptica alcanzan un nivel de pérdidas menores a los 2 dB/Km. • 1983: Se construye la primera red nacional de Fibra óptica en Estados Unidos EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 8
  • 9. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 9
  • 10. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS Se realiza en tres etapas: • Fabricación de la Preforma • Estirado de la Preforma • Pruebas y Mediciones Para la Fabricación de la Preforma existen diversos métodos tales como: MCVD, VAD, OVD y PCVD EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 10
  • 11. FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: MCVD MCVD: Modified Chemical Vapor Deposition • Un tubo de cuarzo se deposita en un torno giratorio que se calienta a través de un quemador. (1600 °C) • Este quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Se agregan aditivos. • Resultado: Cilindro de Dióxido de Silicio Macizo EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 11
  • 12. FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: MCVD EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 12
  • 13. FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: VAD VAD: Vapor Axial Deposition • A diferencia del MCVD, no solamente deposita el núcleo sino que también se deposita el revestimiento del cable, lo que hace necesario un cilindro auxiliar de vidrio. • Resultado: Se obtiene cable de interior hueco con bordes macizos y transparentes. Más eficiente energéticamente y cable más largo. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 13
  • 14. FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: OVD OVD: Outside Vapor Deposition • En la llama del quemador son introducidos cloruros vaporosos que permiten secar la preforma. • Resultado: Más homogeneidad para el cable, lo que permite reducir las pérdidas y conseguir una fibra de muy bajas atenuaciones. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 14
  • 15. FABRICACIÓN DE LA PREFORMA: PCVD PCVD: Plasma Chemical Vapor Deposition • Se basa en el principio de oxidación del cloruro de silicio y germanio, que permiten crear un plasma a través del cual se puede elaborar la preforma. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 15
  • 16. ESTIRADO DE LA PREFORMA Se utiliza un horno tubular abierto, a una temperatura cercana a los 2000 °C, que permite reblandecer el cuarzo y forzando que el diámetro de la fibra óptica se mantenga constante mediante una tensión sobre la preforma, se puede estirar el cable. Requiere de delicadeza para no causar contaminación con materiales o fisuras en el cable. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 16
  • 17. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 17
  • 18. CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA ÓPTICA Principio de Transmisión: Reflexión Total Interna EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 18
  • 19. VENTAJAS DE SU USO • Medio de transmisión confiable y de mayor vida útil • Mayor protección contra humedad que otros cables • Es más fácil de Instalar, debido a su ductilidad y flexibilidad • Ancho de Banda mucho mayor: multiplexación por división de frecuencias • Inmunidad a Interferencias Electromagnéticas • Seguro: No se puede acceder a los datos sin tener que destruir la fibra óptica • No transmite electricidad, aplicación en sustancias altamente conductoras • Materiales para Construcción de F.O. son abundantes en la Naturaleza • Baja atenuación EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 19
  • 20. DESVENTAJAS DE SU USO • Las fibras son frágiles • Se requiere transmisores y receptores mucho más caros • Muy difícil reparación ante una ruptura. • No se puede transmitir electricidad • No permite alimentar a los repetidores con el mismo cable. • Necesidad de efectuar conversión electro-óptica EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 20
  • 21. COMPARACIÓN CON CABLE COAXIAL EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 21
  • 22. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 22
  • 23. COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA Receptor: Emisor Conversión de Luz Conector LT de Fibra Óptica Conector Opto- Eléctrica EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 23
  • 24. CONECTORES Nombre Uso FC (Fiber Conector) Telecomunicaciones y transferencia de datos FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Redes de fibra óptica LC – MT Array Transmisión de alta densidad de datos SC Transmisión de datos ST Redes para edificios y sistemas de seguridad EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 24
  • 25. EMISORES DE LUZ Diodo LED Diodo Laser Eficiencia Energética Menor Vida Útil Multi-Modo Mono-Modo EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 25
  • 26. CONVERSIÓN ELECTRO-ÓPTICA • Transforman las señales ópticas de la fibra a señales eléctricas. La corriente se obtiene a partir de la luz, y es proporcional a la potencia recibida. • Generalmente se utilizan circuitos Foto- detectores que utilizan uniones semiconductoras PN, que en general están conformados por silicio o germanio. • Detectores APD y PIN EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 26
  • 27. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 27
  • 28. APLICACIONES: COMUNICACIONES • Transmisión de Internet : Mayor ancho de banda permite mayores velocidades • Redes de Área Local (LAN) • Telefonía de Banda Ancha, que incluso permiten Video-Conferencia y Video- Telefonía. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 28
  • 29. APLICACIONES: SENSORES • Hidrófonos: Transductores de Sonido a Electricidad que se usan en agua. • Sonares: Recepción y Generación de Sonido a través del agua • Sensores de Temperatura y Presión • Giroscopios Ópticos para Aviones EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 29
  • 30. MÁS APLICACIONES • Endoscopios: Guían un haz de luz a través de zonas que no tienen líneas de visión. Se utilizan tanto en medicina, como en industria (permiten inspección de turbinas) • Iluminación • Hormigón translucido EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 30
  • 31. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 31
  • 32. EXPERIENCIA EN LABORATORIO EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 32
  • 33. MODULACIÓN EN LÍNEAS DE FIBRA ÓPTICA Modulación de Pulso con Corriente Modulación de Intensidad Directa de Polarización Alimentar al Diodo Laser o LED Señal que se modula con una corriente que represente directamente en proporción a la un estado ON y un estado OFF. potencia o intensidad óptica entregada por la fuente. EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 33
  • 34. LÍNEA DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA • INTRODUCCIÓN • HISTORIA DE LA FIBRA ÓPTICA • MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • CARACTERÍSTICAS • COMPONENTES DE UN CABLE DE FIBRA ÓPTICA • APLICACIONES PRINCIPALES • EXPERIENCIA DE LABORATORIO • CONCLUSIONES EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 34
  • 35. RESUMEN Y CONCLUSIONES • Conceptos Clave Fibra Óptica – Características: Pocas Pérdidas, Ancho de Banda. – Modo de Transmisión: Reflexión Total Interna – Construcción: Formación de la Preforma y Estiramiento • Aplicaciones Fibra Óptica – Comunicaciones – Sensores – Endoscopios: Guía de Onda – Hormigón Traslucido EL3003 - Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Línea de Transmisión por Fibra Óptica 35