Sistema de Telecomunicaciones

La fibra óptica

La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una comunicación bi-direccional: TX y RX.

El grosor del filamento es comparable al grosor de un cabello humano, es decir, aproximadamente de 0,1 mm. En cada filamento de fibra óptica podemos apreciar 3 componentes:

La fuente de luz: LED o laser.

el medio transmisor : fibra óptica.

el detector de luz: fotodiodo.

Un cable de fibra óptica está compuesto por: Núcleo, manto,recubrimiento, tensores y chaqueta.

Las fibras ópticas se pueden utilizar con LAN, así como para transmisión de largo alcance, aunque derivar en ella es más complicado que conectarse a una Ethernet. La interfaz en cada computadora pasa la corriente de pulsos de luz hacia el siguiente enlace y también sirve como unión T para que la computadora pueda enviar y recibir mensajes.

Convencionalmente, un pulso de luz indica un bit 1 y la ausencia de luz indica un bit 0. El detector genera un pulso eléctrico cuando la luz incide en él. Éste sistema de transmisión tendría fugas de luz y sería inútil en la práctica excepto por un principio interesante de la física. Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, el rayo se refracta (se dobla) entre las fronteras de los medios.

El grado de refracción depende de las propiedades de los dos medios (en particular, de sus índices de refracción). Para ángulos de incidencia por encima de cierto valor crítico, la luz se refracta de regreso; ninguna función escapa hacia el otro medio, de esta forma el rayo queda atrapado dentro de la fibra y se puede propagar por muchos kilómetros virtualmente sin pérdidas. En la siguiente animación puede verse la secuencia de transmisión.

TIPOS DE FIBRA

Existen dos tipos: fibra multimodo y monomodo.

Fibras multimodo

 El término multimodo indica que pueden ser guiados muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda sea inferior al de las fibras monomodo. Por el contrario los dispositivos utilizados con las multimodo tienen un coste inferior (LED). Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en pequeñas distancias, hasta 10 Km.

Fibras monomodo

El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias, superiores a 10 Km, junto con dispositivos de elevado coste (LÁSER).

Tipos de Conectores de Fibra Óptica

• ST (Straight Tip ó Punta Recta):

Es el conector más usado especialmente en terminaciones de cables MM y para aplicaciones de Redes.

• SC (Subscriber Connector or “Square  Connector” ó Conector de Suscriptor):

Conector de bajas pérdidas, muy usado en instalaciones de SM y aplicaciones de Redes y CATV

• LC (Lucent Connector or “Littlie Connector”  ó Conector pequeño):

Conector más pequeño y sofisticado, usado en Trasceivers y equipos de comunicación de alta densidad de datos.

• FC (Ferule Connector  ó Conector Férula):

Conector usado para equipos de medición como OTDR. Además comúnmente utilizado en conexiones de CATV.

• SMA (Sub Miniature A  ó Conector Sub Miniatura A):

Usado en dispositivos electrónico con algunos acoplamientos óptico. Además de uso Militar.

A demás otros datos técnicos importante que debes saber, son: 

El uso de los acrónimos: PC, APC, UPC; indicando tipo de conexión, es decir Phyical Contact (PC) ó Contacto Físico. Angle (A) con ángulos de inclinación en la punta. Y Ultra (U) conexión de muy bajas perdidas. Por ejemplo: SC / APC

Por otra parte, se habla normalmente del conector que hacer referencia a Male, es decir que es macho. Mientras que el Acoplador ó Coupler es Female (Hembra) y se coloca la caja de conexiones.

EMISORES Y RECEPTORES

Emisores

Entre los emisores ópticos tenemos a los diodos (LED) y los diodos LASER.

Diodos LED

Son fuentes de luz con emisión espontanea o natural (no coherente), son diodos semiconductores de unión p-n que para emitir luz se polarizan directamente.

La energía luminosa emitida por el LED es proporcional al nivel de corriente de la polarización del diodo

En la figura anterior vemos la presentación característica de potencia óptica-corriente de polarización:

Existen dos tipos de LED:

• LED  de superficie que emite la luz a través d ela superficie de zona activa

• LED de perfil que emite a través de la sección transversal (este tipo es más direccional).

DIODOS LASER (LD)

 Son fuentes de luz de coherente de emisión estimulada con espejos semireflejantes formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentación óptica, asi como un elemento de selectividad (igual fase y freceuencia).

La emisión del LD es siempre de perfil, estos tienen una corriente de umbral y a niveles de corriente arriba del umbral la luz emitida es coherente, y a niveles menores al umbral el LD emite luz incoherente como un LED.

La figura muestra una comparación de los espectros emitidos por un LED y un LD.

Las fuentes de luz para las telecomunicaciones vía fibra óptica deben ser compatibles con la fibra: pequeñas, fáciles de modular a las velocidades utilizadas en los sistemas de comunicación confiables. Dos tipos de fuentes de luz son compatibles para estas aplicaciones, los diodos emisores de luz (LED) y los diodos laser (LD). Estos dispositivos son diodos semiconductores que operan en polarización directa y emiten luz cuando los huecos y electrones se combinan en la zona activa. La modulación se realiza variando la corriente de excitación los diodos, por lo cual se utiliza un circuito que proporciona una corriente modulada de niveles altos (10mA-100mA). A estos tipos de fuente de luz proporciona suficiente potencia óptica (0.005mW-25mW) para transmitir señales a través de las fibras ópticas a varios kilómetros. En aplicaciones ordinarias, la potencia de salida puede variarse con la corriente de operación para frecuencias de modulación de hasta varia centenas  deMHz, sin necesidad de modulación adicional o externa.

Especificaciones estándar de fuentes de fibra óptica

Los LED generan luz por emisión espontanea, radiándola en todas direcciones, por lo que un porcentaje pequeño se acopla a la fibra óptica, normalmente del tipo multimodo. El LD  tiene construida internadamente una cavidad resonante tal, que cuando excede la corriente umbral se tiene una emisión estimulada con gran amplificación de luz que genera con alta coherencia, la cual puede acoplarse dentro de una fibra multimodo o monomodo.

RECEPTORES

El propósito del receptor óptico es extraer la información contenida es una portadora óptica que incide en el totodetector. En los sistemas de transmisión analógica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector  y despues  demodularla para obtener la informacion. En los sistemas de transmision digital el receptor debe producir una secuencia de pulso (unos y ceros) que contienen la informacion del mensaje transmitido.

Fotodetector 

Convierte la potencia optica incidente es corriente electrica, esta corriente es muy debil por lo que debe amplificarse. Las caracteristicas principales que debe tener son:

• Sensibilidad alta a la longitud de onda de operación

• Contribucion minima al ruido total del receptor

• Ancho de banda grande (respuesta rapida)

Existen dos tipos de fotodetectores:

Fotodetetor PIN

Genera un solo  par electron-hueco por foton absorbido. Son los mas comunes y estan formados por una capa de material semiconductor ligeramente contaminado (region intriseca), la cual se coloca entre dos capas de material semiconductor, un tipo N y otro tipo P. cuando se le aplica una polarizacion inversa al fotodetector inversa al fotodetector, se crea una zona desertica (libre de portadores) en la region intriseca en la cual se forma un campo electrico.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LA INSTALACIÓN DE CABLE DE FIBRA ÓPTICA

Dentro de la instalación de cable de fibra óptica se agrupan un gran número de trabajos, relaciones con el hecho del tendido de cable. El tendido del cable, el cual se puede realizar empleando distintos métodos, ha de ir precedido y seguido de diferentes tareas que completan la instalación. 

Con carácter general, se tendrán en cuenta las siguientes acciones para la realización de los trabajos de instalación del cable de F.O.

• Replanteos previos: el tendido, empalme y conexionado del cable requiere un estudio previo de cada uno de los tramos a tender para valorar y conocer las necesidades y requerimientos de los mismos. 
• Los principales aspectos que el adjudicatario deberá definir, tras el reconocimiento “in situ” de cada uno de los tramos, son los siguientes: o Método de tendido a utilizar en cada uno de los tramos .

o Número y tipo de empalmes y segregaciones a realizar en cada tramo, así como la ubicación de los mismos 

o Número y tipo de cajas de empalme a instalar en cada tramo, así como la ubicación de las mismas 

o Bobinas y/o retales seleccionados para cada tramo o Material y maquinaria necesaria para el tendido de cable o Equipo humano para la realización de los trabajos 

o Medidas de seguridad y sistemas de señalización. Plan de Seguridad y 

Salud para los trabajos objeto del contrato o Metodología para la supervisión del tendido o Medidas Medioambientales de aplicación a los trabajos 

• En ningún caso se iniciará la realización de los trabajos sin disponer de la autorización correspondiente de las autoridades y entidades implicadas. 
• El contratista dispondrá de los equipos necesarios para la correcta ejecución de los trabajos, de acuerdo a lo especificado en los pliegos de prescripciones técnicas, así como a la normativa vigente aplicable en cada caso. 
• Todos los materiales suministrados también deberán cumplir las especificaciones técnicas descritas en los pliegos de prescripciones técnicas, así como la normativa actual vigente aplicable. 
• Una vez realizado el tendido de cable, se deberá proceder a la limpieza de los pequeños restos de fibra para su desecho.  
• Los retales sobrantes de fibra, es decir, aquellos trozos de fibra de longitud superior a 300 metros deberán ser rebobinados de nuevo para su posterior transporte y almacenamiento. 
• Las bobinas cuyo cable se haya agotado deberán ser devueltas al Departamento de Interior del Gobierno Vasco.  
• Se realizarán las  pruebas de calidad de los materiales suministrados y de los tramos de cable tendido, cuyos resultados serán entregados al Departamento de Interior del Gobierno Vasco en papel y en formato digital, de acuerdo con lo especificado en los pliegos de prescripciones técnicas. 
• Una vez finalizados los trabajos, el contratista  deberá entregar a la “Cartografía de Instalación” (documentación “as built”) completa, de acuerdo a lo definido en los pliegos de prescripciones técnicas asociados al contrato. 

Los accesorios para la técnica de fibra óptica de Phoenix Contacto comprenden conectores, cables, herramientas y dispositivos de medición. Además, le ofrecemos plena flexibilidad: los conectores también puede confeccionarlos fácil y rápidamente usted mismo.

Sus ventajas 

• Auto confección sencilla in situ con el conector de conexión rápida de fibra óptica 

• Fácil instalación: maletín de herramientas con herramientas y conectores para toda la instalación de fibra óptica

• Amplio programa de productos: distintas variantes de cable como material por metros o pre confeccionado.

Maletín de herramientas: fácil conexión in situ

Maletín de herramientas PSM-HCS-KONFTOOL 

Una decisión práctica: todas las herramientas y conectores para la confección orientada a la práctica ahora están disponibles in situ y a mano. En el maletín de herramientas PSM-HCS-KONFTOOL encontrará toda la gama de herramientas. De este modo, estará perfectamente equipado para cada paso de trabajo:

1. Pelado de las fibras: pelacables, pinzas para pelar fibras, tijeras para hilo de arañada

2. Montaje por deslizamiento y atornillado de las piezas individuales del conector

3. Corte y rotura de las fibras en la parte frontal del conector: herramientas para cortar fibras

Con esta herramienta para cortar fibras patentadas se eliminan todos los pasos de trabajo laboriosos, como engastar, adherir y pulir.

Cables y conectores de fibra óptica

Cables de fibra óptica en material por metros o ya preconfeccionados 

Los cables de fibra óptica completan el programa de fibra óptica para convertirlo en un completo sistema de transmisión. Según el alcance requerido seleccione la tecnología de polímeros, HCS (Hard Clad Silica) o de fibra de vidrio.

Phoenix Contact ofrece variantes de cable desarrolladas especialmente para diferentes condiciones de aplicación y condiciones ambientales:

• cables de fibra óptica preconfeccionados con combinaciones de conectores seleccionables

• cables de fibra óptica en material por metros

• cables patch preconfeccionados para una rápida integración de dispositivos de fibra óptica en redes de fibra óptica existentes.

Los cables patch los suministramos en las longitudes de uno, dos y cinco metros –en fibra de vidrio Singlemode y Multimode–.

Conector

Confeccione usted mismo los juegos de conectores PSM-SET-… para fibras HCS y de polímeros rápida y fácilmente in situ. Según la conexión de sus dispositivos, seleccione entre los tipos de conector FSMA, B-FOC (ST®), SCRJ-Duplex y SC-Duplex