Unidades II y III Electiva V

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACION UNIVERSITARIA
CIENCIA Y TECNOLOGIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA
EXTENSION MATURIN
Bachiller:
Anaís Díaz. C.I.: 25978311
Maturín, Marzo 2019

2. Los Parámetros Geométricos. Son
función de la tecnología usada en la
fabricación de las fibras y las
tolerancias correspondientes serán una
consecuencia de la misma.
Diámetro del Núcleo.
Diámetro del Revestimiento.
Excentricidad.
No Circularidad del Núcleo.
No Circularidad del Revestimiento.
Una fibra óptica es un filamento
delgado y largo de un material
dieléctrico transparente,
usualmente vidrio o plástico de
un diámetro aproximadamente
igual al de un cabello (entre 50
a 125 micras) al cual se le hace
un revestimiento especial, con
ciertas características para
transmitir señales de luz a
través de largas distancias.

4. Las fibras ópticas funcionan gracias al principio de la reflexión total
interna, que se da debido a que la fibra o núcleo tiene un cierto
índice de refracción superado por el del revestimiento, por lo tanto el
rayo de luz, cuando se "desplaza" por la fibra y choca con la pared de
ésta

5. Los rayos de luz pueden
entrar a la fibra óptica si el
rayo se halla contenido
dentro de un cierto ángulo
denominado cono de
aceptación. Un rayo de luz
puede perfectamente no ser
transportado por la fibra
óptica si no cumple con el
requisito del cono de
aceptación. El cono de
aceptación está
directamente asociado a
los materiales con los cuales
la fibra óptica ha sido
construida.

6. Siempre que la fibra se somete a una curvatura por bobinado, tendido,
etc., se origina una atenuación adicional por el hecho de que el interfaz
del nucleo-revestimiento deja de ser geométricamente uniforme: la luz
se refleja en algunos puntos con ángulos diferentes de los inicialmente
calculados, por lo que deja de verificarse en ellos el principio de
reflexión total y en consecuencia, se produce una fuga de modos hacia
el revestimiento.
No obstante, como esta atenuación adicional varía exponencialmente co
el radio de curvatura, estas pérdidas son inapreciables hasta que se
sobrepasa una curvatura crítica.

7. Una vez que la luz entra en la fibra óptica dentro del cono de
aceptación, es decir, que sí puede ser propagado dentro de esta, tiene
diferentes opciones en su camino:
1. Viajar en línea recta (monómodo): Si la fibra está perfectamente
recta, y el rayo de luz se hace entrar en una forma alineada
exactamente igual que la fibra, este rayo puede ir por el centro de la
fibra sin tocar en ningún momento las paredes de la fibra, de esta
forma el rayo puede viajar distancias muy grandes y llegará de forma
muy rápida al otro extremo de la fibra. Esto nunca sucede, por dos
cosas: una, que es muy difícil tener una fibra óptica perfectamente
recta, y por otro lado, es difícil alinear el rayo de luz exactamente con
la fibra.

8. 2. Viaje con rebote en las paredes(multimodo): La luz siempre
entra con un cierto ángulo de apertura en el extremo de la fibra, lo
que hace que desde el comienzo del camino el rayo vaya rebotando
en las paredes, por lo que va a tardar un cierto tiempo más que el
rayo que viaja sin rebotar. Por otro lado el rayo de luz no es un solo
rayo como tal, en realidad es un haz de rayos, que pueden tardar
diferentes tiempos en llegar al otro extremo. Los rebotes suceden
además principalmente porque las fibras se colocan no siempre en
línea recta, normalmente tienen dobleces y curvaturas que hacen
que los rayos se vean forzados a rebotar muchas veces más que si
fuera recto.

9. 3. Rayo fuera de la fibra: En algunos casos extremos puede
suceder que si el cable es doblado muy abruptamente, la luz no
pueda seguir rebotando y viajando a través de la fibra, y se salga de
ésta, tal como si se introdujera en la fibra
fuera del cono de aceptación. Esto sucede
porque hay un ángulo crítico para el que
para cierto ángulo menor si hay reflexión total
interna, pero para un ángulo mayor no.
Por otro lado, algo de
la señal es degradada
dentro de la fibra,
sobre todo debido a las
impurezas en el
cristal. El grado que la
señal se degrade
depende de la pureza
del cristal y de la
longitud de onda de la
luz. Algunas fibras
ópticas superiores
demuestran mucho
menos degradación de
la señal.

10. Óptica geométrica: La óptica es la parte de la física que
estudia la naturaleza de la luz, las leyes de los fenómenos
luminosos y la interacción de la luz con la sustancia.
 El Perfil de: índice de refraccion(n). es un numero
adimensional que expresa la proporción de la velocidad de
la luz en el espacio al vacío (Co), y la velocidad de la luz
(V) en un medio especifico.

11.  La apertura numérica(A.N.): Determina la cantidad de luz
que puede aceptar una fibra y, en consecuencia, de la
energía que puede transportar, no necesariamente ligada a
la cantidad de información correspondiente.
A.N.= sen θa = n1 sen θc

13. Principio de Huyghens–Fresnel. Dentro del modelo ondulatorio de la
propagación de la luz, el principio de Huyghens – Fresnel es, a su
vez, un modelo que permite analizar muchos fenómenos
ondulatorios en forma muy sencilla. Durante la propagación de la
luz, cada punto de un frente de onda se comporta como un emisor
de ondas esféricas secundarias.

14. Las fibras multi-modo: Transmiten muchas señales por la
fibra (usada en las redes de ordenadores , las redes de
área local). Las fibras multi-modo tienen núcleos más
grandes (cerca de 62,5 micrones de diámetro) y transmiten
la luz infrarroja (longitud de onda = 850 a 1.300
nm) de diodos emisores de luz (LEDs).

15. Fibras unimodales: Transmiten una señal por la fibra (usada en
teléfonos y la televisión por cable). Las fibras unimodales
tienen núcleos muy delgados (cerca de 9 micrones de
diámetro) y transmiten la luz láser infrarroja (longitud de onda
= 1.300 a 1.550 nanómetros).

16. Fibras de índice gradual: en este caso, el índice de refracción
(n) varia en el núcleo a medida que se aleja del centro. En el
centro de la fibra hay n(1); en el revestimiento se tiene n(2);
entre estos dos se tiene n(r), donde n es una función del radio
en particular.

17. Fibras Multimodo de salto de índice: La luz se propaga en
muchos modos. El número total de modos (MN) aumenta con el
incremento de la apertura numérica(A.N.).

18. Algunas fibras ópticas
se pueden hacer de
plástico. Estas fibras
tienen una base
grande (0,04 pulgadas
o diámetro de 1
milímetro) y
transmiten la luz roja
visible (longitud de
onda = 650 nm) de los
LEDs.

19. Un cable monomodo es un solo puesto (la mayoría de las
aplicaciones usan dos fibras) de fibra de vidrio con un diámetro de
8.3 a 10 micrones que solo tiene un modo de transmisión. La fibra
monomodo tiene un diámetro relativamente estrecho, por el cual
solo un modo propaga típicamente 1.310 o 1.550 nm. Carga más
banda ancha que la fibra multimodo, pero requiere una fuente de
luz con ancho espectral estrecho. Este tipo de fibra se usa en
muchas aplicaciones en las cuales los datos son enviados en multi
frecuencia así que solo se necesita un cable.

20. Un cable monomodo se construyen de dos maneras básicas:
Amortiguamiento Suelto Amortiguador Apretado
(tubo holgado)

21. Un cable multifibra tiene un diámetro un poco más grande, con
diámetros comunes en el rango de 50 a 100 micrones para el
componente que carga la luz. En la mayoría de las aplicaciones en las
que el cable multimodo es usado, se requieren dos fibras.
En instalaciones grandes, es común el uso de muchas fibras
contenidas en un cable reforzado, al igual que en el cable de varios
hilos de cobre de uso convencional. La estructura de estos cables se
basa en en el uso del cable conteniendo varias fibras individuales.

22. Un cable multifibra tiene dos tipos de construcciones igual que el
monodo.
Tubo Holgado Amortiguado

23. Es la perdida de energía luminosa por unidad de
longitud y están expresadas en db/km, a partir de la relación:
a = (10/L) log (Po/ PL)
Donde:
a es el coeficiente de
atenuación
L la longitud de la fibra
en kilómetros
Po la potencia luminosa
de entrada a la fibra
PL la potencia luminosa
de salida de la fibra
La atenuación es el factor de pérdida de potencia entre el emisor y el
receptor sin intermediarios que generen señal.

24. La energía que no llega a la salida de la fibra se
dispersa por dos fenómenos físicos, el primero debido a la falta de
homogeneidad del núcleo que difunde el rayo de luz hacia el
recubrimiento.
Por otra parte, otro fenómeno físico es la absorción que se da dentro
de la fibra, convirtiendo la energía lumínica del rayo en energía
térmica.

25. La energía que no llega a la salida de la fibra se
dispersa por dos fenómenos físicos, el primero debido a la falta de
homogeneidad del núcleo que difunde el rayo de luz hacia el
recubrimiento.
Por otra parte, otro fenómeno físico es la absorción que se da dentro
de la fibra, convirtiendo la energía lumínica del rayo en energía
térmica.

26. Estos efectos no lineales, aunque inciden
de diferentes formas sobre la transmisión se basan en la interacción
de la radiación transmitida con el material por donde se propaga la
radiación y responde a dos mecanismos básicos, el primero es la
variación del índice de refracción del material (En este caso la Sílice).
Cuando la intensidad de la radiación óptica sobrepasa una
determinada potencia esta variación provoca diferentes fenómenos y
el segundo mecanismo es la interacción de los fotones incidentes con
algunos modos de vibración del material que se conocen
como Fonones, de esta interacción resultan dos tipos de dispersiones:
La Dispersión Estimulada de Raman (Stimulated Raman Scattering
(SRS)).
La Dispersión Estimulada de Brillouin. (Stimulated Brillouin Scattering
(SBS))

27. Cuando se refiere a la emisión de luz se
toma en cuenta la generación (radiación) de
fotones. Un foton es una partícula de luz
(según lo descrito en la teoría cuántica) o un
paquete de energía. La energía de un fotón
está dada por la siguiente ecuación.
Ef= h x f
Dónde:
h= 6.626x10^-34 J-s Constante de Planck
f, es la frecuencia de la energía óptica.

28. El espectro de emisión de un elemento
químico o compuesto químico es el espectro
de frecuencias de radiación electromagnética emitida
debido a un átomo o molécula que realiza
una transición de un estado de alta energía a un estado de
menor energía.
La energía fotónica emitida
es igual a la diferencia de
energía entre los dos estados.

29. La estructura de un LED es
esencialmente la de un diodo
semiconductor. El material
utilizado, sin embargo, son
tales que la recombinación
electrón hueco es altamente
radiactiva. El área activa, es
generalmente muy pequeña,
donde se produce la
recombinación produciendo de
resultado la radiación y
mientras tanto la salida de luz
que debe propagarse a través
de una porción del material.

30. El oscilador óptico es un dispositivo que se emplea para amplificar la
energía fotónica. Los osciladores genéricos mas comunes son de
bombeo óptico y de descarga gaseosa.

31. Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de
radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica
cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de
luz coherente tanto espacial como temporalmente.
Ejemplo de dispositivo de emisión
laser típico:
1. Medio activo con ganancia óptica.
2. Energía de bombeo para el láser
3. Espejo de alta reflectancia.
4. Espejo de acoplamiento o salida.
5. Emisión del haz láser.

32. La cavidad óptica resonante conocida también como cavidad láser
existe en la gran mayoría de los dispositivos láser y sirve para
mantener la luz circulando a través del medio activo el mayor número
de veces posible. Generalmente está compuesta de dos espejos
dieléctricos que permiten reflectividades controladas que pueden ser
muy altas para determinadas longitudes de onda.

33. Los láseres monomodo están diseñados para que las pérdida de
cavidad sean distintas para los diferentes modos longitudinales
de la cavidad, y de este modo, el modo longitudinal con las
pérdidas por cavidad más pequeñas se convierta en el modo
dominante.
Los láseres multimodo producen un rango de longitudes de
ondas y estas se propagan a diferentes velocidades

34. El láser DBR (Reflector Distribuido de Bragg) tiene la rejilla de Bragg
fuera de la región activa, Esto se diseña así ya que el índice de
refracción dentro de la cavidad del láser cambia durante su operación
debido a cambios en la temperatura y en el flujo de electrones.
El rango de sintonización de los diodos láser DBR está limitado por la
extensión al cual puede variarse la longitud de onda de Bragg (en la
sección de grating) y esto estará determinado por el máximo cambio
del índice de refracción que se pueda lograr en esta sección

35. Es el factor de eficiencia dado por el fabricante. Dado que la ganancia
óptica es el factor limitante en la eficiencia del láser, se tiende a
buscar medios materiales que la maximicen, minimizando las
pérdidas, es por esto que si bien casi cualquier material puede
utilizarse como medio activo, sólo algunas decenas de materiales son
utilizados eficientemente para producir láseres.

36. Es el tiempo que tarda un portador inducido por la luz, en cruzar la
región de agotamiento. Este parámetro determina la máxima
frecuencia posible de bits a recibir. En un diodo de silicio la velocidad
de huecos y electrones es de 8,4x10^4 y 4,4x10^4m/s,
respectivamente. Para un ancho de la zona de agotamiento de 10μm,
el tiempo de respuesta causado por este efecto será de
aproximadamente 0,1 ns. La distorsión del ancho de pulso que sufre
una señal en un receptor óptico por las diferencias en los tiempos de
propagación, se da por la ecuación:

37. Es el intervalo de longitudes de onda que se puede usar con
determinado fotodiodo. En general la respuesta espectral relativa se
grafica en función de la longitud de onda.

38. Nikola Tesla.