Clasificación de las Fibras Ópticas
Por materiales dieléctricos:
- Fibra óptica de silicio
- Fibra óptica de vidrio multicompuesto
- Fibra óptica plástica
Por modo de propagación:
- Fibra óptica monomodo (SM)
- Fibra óptica multimodo
Por distribución del índice de refracción:
- Fibra óptica de índice escalonado (SI)
- Fibra óptica de índice gradual (GI)
Pérdidas en Fibras Ópticas
Pérdidas por Absorción
La absorción ocurre cuando la luz que viaja dentro de la fibra óptica se transforma en calor. Esta pérdida se debe a que parte de la luz es absorbida por el material de la fibra.
Pérdidas por Scattering Rayleigh
El scattering Rayleigh ocurre cuando las ondas de luz chocan con una sustancia cuyas partículas tienen un tamaño comparable a la longitud de onda, siendo la luz dispersada en varias direcciones.
Pérdidas por Scattering debido a Estructura No Uniforme
En la fibra óptica, existen pequeñas fluctuaciones o irregularidades en la superficie frontera entre el núcleo (core) y el revestimiento (clad). Estas fluctuaciones causan que la luz atraviese materiales con diferente índice de refracción, lo que produce que parte de la luz se disperse en varias direcciones.
Pérdidas Causadas por Curvaturas
Estas pérdidas se producen cuando la fibra se dobla, ya que se puede llegar a exceder el ángulo de incidencia máximo del rayo de luz para producir el fenómeno de la reflexión total.
Pérdidas por Microcurvaturas
Cuando una presión lateral no uniforme es aplicada a una fibra óptica, el eje longitudinal de la fibra es ligeramente curvado (algunos µm), lo cual causa un aumento de las pérdidas.
Pérdidas por Uniones
Las uniones de fibra óptica, conectores (desmontables) o empalmes (permanentes) son similares a las uniones de dos cañerías de agua o gas. El empalme debe ser perfecto para evitar filtraciones. Las uniones de fibra deben ser perfectas para evitar las filtraciones y reflexiones de luz (reflexión de Fresnel).
Pérdidas de Acoplamiento entre la Fibra y los Aparatos Receptores y Transmisores
Debido a que los diámetros de las fibras son muy pequeños, a que el ángulo con que el rayo de luz debe entrar a la fibra debe ser muy preciso, y a que los dispositivos productores de luz no son perfectos, se pueden producir grandes pérdidas al introducir la luz a la fibra (núcleo). Esto se soluciona colocando al emisor, en fábrica, un trozo de fibra (pigtail). En el receptor es conveniente evitar el reflejo de la luz hacia la fibra.
Dispersión de la Luz en las Fibras Ópticas (Ensanchamiento)
La dispersión es un fenómeno que se produce por diferentes causas, pero que básicamente se puede definir como el ensanchamiento de los pulsos que son transmitidos, debido a que los componentes de la señal de luz toman tiempos diferentes para recorrer la fibra óptica y alcanzar el extremo receptor.
Dispersión Modal
En las fibras multimodo, existen diversos modos o rayos propagándose por su interior. La principal característica de estos modos es que viajan por distintas trayectorias. En un caso extremo, existirían rayos propagándose axialmente y otros describiendo una línea quebrada que traspasaría el eje de la fibra. El resultado de estas diferencias de trayectorias se traduce en una diferencia en el tiempo de llegada al receptor, produciéndose así el ensanchamiento de los pulsos.
Dispersión Cromática
Se define como dispersión cromática a toda dispersión que tenga como origen una dependencia de la longitud de onda.
Dispersión del Guía de Onda
Cuando el índice de refracción del núcleo difiere solo levemente del índice del revestimiento.
Proceso de Fabricación
La deposición de vapor químico (CVD) fue uno de los primeros métodos para producir fibras de bajas pérdidas. Un segundo método para producir fibras es aquel que implica la utilización de un doble crisol. El método CVD fue utilizado por Corning Glass para demostrar bajas pérdidas de propagación en las fibras cuando, en 1970, se realizó la primera fibra con 20dB/Km. Una versión modificada del CVD (MCVD) se utiliza actualmente, en la que la deposición de vapor químico se realiza en el interior de un tubo de silicio de alta capacidad.
Fuentes Ópticas
El láser de semiconductores LD (diodo láser) y el LED (diodo electroluminiscente) se usan universalmente como fuentes luminosas en los sistemas de comunicaciones ópticas, debido a que ningún otro tipo de fuente óptica puede modularse directamente a las altas velocidades de transmisión requeridas, con tan baja excitación y tan baja salida. La elección entre el láser y el LED es función del sistema: para anchos de banda grandes y largos enlaces, el láser ofrece un mejor rendimiento. Para distancias cortas y medias con anchos de banda escasos, en donde la baja potencia de salida, la respuesta en frecuencia o la gran anchura espectral no sean factores limitativos, se suele escoger el LED, ya que tanto el circuito de ataque como el de control son más sencillos.
Amplificadores Ópticos
Los amplificadores ópticos son utilizados en sistemas de transmisión por fibra óptica para mejorar la ganancia de los enlaces, permitiendo así una mayor distancia entre repetidoras en redes punto a punto o aumentar el factor de compartimento de un diodo láser en los sistemas de distribución.