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Cable de fibra óptica

Cable de fibra óptica

En los últimos años, las fibras ópticas o las fibras ópticas y el cableado de fibra óptica han bajado de costo, por lo que están al alcance económico de muchas más aplicaciones de redes de datos y telecomunicaciones. Como resultado, la fibra óptica es ahora de uso generalizado y forma la columna vertebral de la mayoría de las redes de telecomunicaciones y muchas redes de datos de área local.

Si bien se utilizan muchos componentes para construir un enlace de fibra óptica (enlace de fibra óptica), el cableado de fibra óptica es obviamente el elemento clave.

Construcción de fibra óptica

La tecnología de fibra óptica se basa en el hecho de que es posible enviar un haz de luz a lo largo de una fibra delgada construida adecuadamente. Un cable de fibra óptica consta de un núcleo de vidrio o sílice. El núcleo de la fibra óptica está rodeado por un material similar, es decir, vidrio o sílice, llamado revestimiento, que tiene un índice de refracción ligeramente más bajo que el del núcleo. Se encuentra que incluso cuando el revestimiento tiene un índice de refracción ligeramente más alto, la luz que pasa por el núcleo sufre una reflexión interna total y, por lo tanto, está contenida dentro del núcleo de la fibra óptica.

En el exterior del revestimiento se coloca una funda de plástico. Se utiliza para proteger la propia fibra óptica. Además de esto, las fibras ópticas generalmente se agrupan en haces y están protegidas por una cubierta exterior general. Esto no solo proporciona una mayor protección, sino que también sirve para mantener juntas las fibras ópticas.

Tipos de fibra óptica

Existe una variedad de diferentes tipos de cable de fibra óptica que se pueden utilizar, y hay varias formas en las que se pueden diferenciar los tipos. Hay dos categorías principales:

  • Cableado de fibra óptica de índice escalonado
  • Cableado de fibra óptica de índice graduado

El cable de índice escalonado se refiere a un cable en el que hay un cambio escalonado en el índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento. Este tipo es el más utilizado. El otro tipo, como lo indica el nombre, cambia más gradualmente a lo largo del diámetro de la fibra. Con este tipo de cable, la luz se refracta hacia el centro del cable.

Las fibras ópticas o fibras ópticas también se pueden dividir en fibra monomodo y fibra multimodo. La mención de fibra monomodo y fibra multimodo se ve a menudo en la literatura.

Fibra monomodo Esta forma de fibra óptica es el tipo que se utiliza prácticamente exclusivamente en estos días. Se encuentra que si el diámetro de la fibra óptica se reduce a unas pocas longitudes de onda de luz, entonces la luz solo puede propagarse en línea recta y no rebota de lado a lado de la fibra. Como la luz solo puede viajar en este modo único, este tipo de cable se denomina fibra de modo único. Normalmente, los núcleos de fibra monomodo tienen un diámetro de entre ocho y diez micrones, mucho más pequeño que un cabello.

La fibra monomodo no sufre dispersión multimodal y esto significa que tiene un ancho de banda mucho más amplio. La principal limitación del ancho de banda es lo que se denomina dispersión cromática donde diferentes colores, es decir, longitudes de onda se propagan a diferentes velocidades. La dispersión cromática del cable de fibra óptica se produce dentro del centro de la propia fibra. Se encuentra que es negativo para longitudes de onda cortas y los cambios se vuelven positivos a longitudes de onda más largas. Como resultado, existe una longitud de onda para la fibra monomodo en la que las dispersiones son cero. Esto generalmente ocurre a una longitud de onda de alrededor de 1310 nm y esta es la razón por la que esta longitud de onda se usa ampliamente.

La desventaja de la fibra monomodo es que requiere una alta tolerancia para fabricarse y esto aumenta su costo. En contra de esto, el hecho de que ofrece un rendimiento superior, especialmente para tiradas largas, significa que se ha llevado a cabo un gran desarrollo de fibra monomodo para reducir los costos.

Fibra multimodo Esta forma de fibra tiene un diámetro mayor que la fibra monomodo, siendo típicamente de alrededor de 50 micrones de diámetro, y esto las hace más fáciles de fabricar que las fibras monomodo.

La fibra óptica multimodo tiene una serie de ventajas. Como tiene un diámetro más amplio que la fibra monomodo, puede capturar la luz de la fuente de luz y pasarla al receptor con un alto nivel de eficiencia. Como resultado, se puede utilizar con diodos emisores de luz de bajo coste. Además de esto, el mayor diámetro significa que no se requieren conectores de alta precisión. Sin embargo, esta forma de cableado de fibra óptica sufre un mayor nivel de pérdida que la fibra monomodo y, en vista de esto, su uso es más costoso de lo que cabría esperar a primera vista. También sufre de dispersión modal multimodo y esto limita severamente el ancho de banda utilizable. Como resultado, no se ha utilizado ampliamente desde mediados de la década de 1980. El cable de fibra monomodo es el tipo preferido.

Atenuación dentro de una fibra óptica

Aunque los cables de fibra óptica ofrecen un rendimiento muy superior al que se puede lograr con otras formas de cable, sufren, no obstante, algunos niveles de atenuación. Esto es causado por varios efectos:

  • Pérdida asociada a las impurezasSiempre habrá algún nivel de impureza en el núcleo de la fibra óptica. Esto provocará cierta absorción de luz dentro de la fibra. Una impureza importante es el agua que permanece en la fibra.
  • Pérdida asociada al revestimientoCuando la luz se refleja en la interfaz entre el revestimiento y el núcleo, la luz realmente viajará al núcleo una pequeña distancia antes de ser reflejada. Este proceso causa un nivel de pérdida pequeño pero significativo y es uno de los principales contribuyentes a la atenuación general de una señal a lo largo de un cable de fibra óptica.
  • Pérdida asociada a la longitud de ondaSe encuentra que el nivel de atenuación de la señal en la fibra óptica depende de la longitud de onda utilizada. El nivel aumenta en determinadas longitudes de onda como resultado de determinadas impurezas.

A pesar de que la atenuación es un problema, es posible transmitir datos a lo largo de fibras monomodo a distancias considerables. Las líneas que transportan velocidades de datos de hasta 50 Gbps pueden cubrir distancias de 100 km sin necesidad de amplificación.

Materiales utilizados para fibras ópticas

Hay dos tipos principales de material que se utilizan para las fibras ópticas. Estos son de vidrio y plástico. Ofrecen características muy diferentes y, por lo tanto, las fibras fabricadas a partir de dos sustancias diferentes encuentran usos en aplicaciones muy diferentes.

Tamaños de fibra óptica

Una de las principales formas de especificar cables de fibra óptica es mediante los diámetros del núcleo interno y el revestimiento externo. Como es de esperar, existen estándares de la industria para estos y esto ayuda a reducir la variedad de accesorios necesarios para conectores, empalmes y las herramientas necesarias para el montaje.

El estándar para la mayoría de las fibras ópticas es de 125 micrones (um) para el revestimiento y 245 micrones (um) para el revestimiento protector exterior. Las fibras ópticas multimodo tienen tamaños de núcleo de 50 o 62,5 micrones, mientras que los estándares para fibras monomodo son aproximadamente de 8 a 10 micrones.

Al especificar cables de fibra óptica, los diámetros suelen formar la mayor parte de la especificación del cable. Una fibra multimodo con un diámetro de núcleo de 50 micrones y un diámetro de revestimiento de 125 micrones se denominaría fibra 50/125.

Además de la especificación del diámetro, también se requieren otros parámetros como la pérdida, etc., pero estos elementos no forman parte del tipo de cable de la misma forma que el diámetro.

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