Una revisión completa de la tecnología de fibra óptica

La tecnología de fibra óptica o fibra óptica es popular para su uso en redes globales (WAN), telecomunicaciones y sistemas de transmisión de datos debido a las numerosas ventajas que ofrece la fibra. Excelentes posibilidades de transmisión de datos, aislamiento eléctrico e interferencia son las características clave que han llevado al uso generalizado de esta tecnología. Hoy en día, los cables ópticos de fibra se utilizan para transmitir todos los tipos de datos, incluidas imágenes, voz y datos. La tecnología, desarrollada sobre la base del principio de refractividad de la luz, fue probada con éxito por Narinder Singh Campan y Harold Hopkins en 1953. El término «fibra óptica» fue presentada por Narinder Singhu Campani, quien presentó este concepto de una amplia audiencia en su artículo en 1960. Algunas líneas de comunicación de fibra óptica comercial se desarrollaron e implementaron en la década de 1970. Podrían transmitir datos a una velocidad de 45 Mbps/s. Después del desarrollo posterior de la tecnología, hoy un hilo de fibra puede transmitir más de 100 Terables/s. Esto sugiere que los cables ópticos de fibra tienen la posibilidad de satisfacer la creciente demanda de rendimiento y velocidad en el futuro.

¿Cómo funcionan las redes de fibra óptica?

Las redes ópticas de fibra funcionan en el principio de la reflexión interna completa.

¿Qué es la reflexión interna completa?

Basado en la densidad óptica, los rayos de luz pasan lineales de un entorno más denso a uno relativamente menos denso. La refracción ocurre cuando los rayos de luz pasan de un entorno con un índice de refracción más alto hasta el miércoles con la luz más baja y refractada se dobla en un cierto ángulo. Este ángulo se llama crítico. Si el ángulo de caída es mayor que este ángulo crítico, entonces los rayos que caen se reflejan en el entorno inicial.

¿Cómo se aplica prácticamente este concepto en la red de fibra óptica?

Cuando se trata de una red óptica de fibra, los cables están hechos de vidrio o fibras y se diseñan para que el haz de luz se dobla dentro. Esto evita la dispersión o distorsión de la luz. En el cable óptico de fibra, la luz se refleja dentro de los límites, y la longitud de tales cables puede ser muy grande o necesaria. Esto le permite transmitir y aceptar datos a largas distancias sin desvanecer la señal. También le permite transferir datos a largas distancias en la arquitectura de la red de fibra óptica, incluidas varias redes locales conectadas, redes heterogéneas, un punto de «punto» y varios dispositivos conectados.

Revisión de la tecnología de fibra óptica

La fibra óptica o la fibra óptica son hilos flexibles, transparentes y microdiamétricos alargados del vidrio. El material de la fabricación de roscas de fibra de fibra puede ser plástico o vidrio (sílice) dependiendo de los requisitos. El diámetro de la fibra óptica suele ser ligeramente más grueso que el cabello humano, no más de 100 micras. La tecnología de la fibra óptica es, de hecho, la transferencia de luz a través de estos hilos delgados de fibra óptica. En esta tecnología, varias fibras ópticas se conectan juntas, formando un cable de fibra de fibra para la transmisión de señal. La transmisión de datos en la tecnología óptica de fibra se lleva a cabo en forma de rayos de luz. Las señales de luz son datos codificados.

La tecnología de fibra óptica se desarrolló para corresponder a la velocidad de la transmisión de luz. La transferencia de datos por fibra en un entorno sin un medio de transmisión o en el vacío corresponde a la velocidad de la luz. Sin embargo, dentro del cable de fibra óptica, debido a la presencia de un entorno de aire cerrado, la velocidad de transferencia de datos puede disminuir a dos tercios de la velocidad real de la luz.

Tipos de cables de fibra óptica

Existen varios tipos de cables de fibra óptica dependiendo del diseño, el propósito y el número de hilos. La clasificación de fibras ópticas se describe en detalle a continuación.

  • De acuerdo con la función de acuerdo con la función o el método de transmisión, existen dos tipos principales de fibra óptica. El modo es, de hecho, el camino a lo largo del cual pasa el haz de luz. A continuación hay dos tipos de fibra óptica de acuerdo con la función o el modo de transmisión.
    • Cables ópticos de fibra única: como su nombre lo indica, un cable de fibra óptica de modificación única tiene solo un modo de transmisión. Como regla, solo tiene un hilo óptico a lo largo del cual pasa un haz de luz. Una fibra óptica de una sola modificación generalmente tiene un núcleo relativamente estrecho con un diámetro de 8. 3 a 10 micras. La tasa de transferencia en este tipo de fibra óptica es de 1310 nm a 1550 nm. Hay 2 categorías más de fibras de modificación única, que se describen de la siguiente manera.
      • OS1: OS1 es un tipo de cable óptico de fibra única de moda, que tiene un diámetro del núcleo de 8-9 micras del núcleo, pero la atenuación en este tipo de cable es alta. Por lo tanto, a una distancia de la luz, la señal comienza a disiparse o perder su resistencia debido a la alta atenuación. Este cable generalmente se usa en redes ópticas de fibra internas y distancias cortas.
      • OS2: OS2 es otro tipo de cable óptico de fibra de moda única, que tiene el mismo diámetro que OS1, pero tiene menos atenuación. Debido a esto, el nivel de señal en este tipo de fibra permanece constante desde el transmisor al receptor. Por lo tanto, la fibra de moda única OS2 se usa para transmitir la señal al aire libre y subterráneo.

      Nota: Aquí, en OS1 y OS2, OS significa uno óptico de moda única.

      Se utilizan cables de fibra óptica única para aplicaciones telefónicas e internet.

      • Características de la fibra: el indicador de refracción es una característica de una fibra óptica que afecta la ruta de transmisión de la señal. Debido al bajo coeficiente de refracción de la carcasa, los rayos de luz se reflejan en el núcleo. Esto determina dos tipos diferentes de fibras múltiples en función de las características de la fibra.
        • Una fibra mult i-lado con un índice graduado: una fibra óptica con un indicador de refracción de gradiente tiene un indicador de refracción de gradiente. En esta fibra, el indicador de refracción disminuye gradualmente desde el núcleo hasta la carcasa. Por lo tanto, el núcleo tiene el índice de refracción más alto, que obliga a las ondas de luz a regresar al núcleo en caso de cambiar la trayectoria. Gracias a este fenómeno, las ondas de luz forman una onda semielíptica dentro de la fibra. Esto reduce la dispersión de la luz y la atenuación.
        • Una fibra múltiple con un índice escalonado: este tipo de fibra tiene un gran diámetro del núcleo: aproximadamente 100 micras. Gracias a esto, las fluctuaciones centrales en el índice de refracción en varios puntos. Por lo tanto, las ondas de luz que forman pulsación digital pueden pasar dentro del núcleo directo, mientras que otros son en zigzag. Esto conduce a la dispersión y un cambio en la velocidad de varias ondas de luz. Debido a la alta dispersión, todas las ondas de luz alcanzan el punto de recepción en diferentes momentos. Esto puede conducir a una pérdida o falta de datos en un momento determinado. Sin embargo, para distancias cortas, como la endoscopia, este tipo de cable óptico de fibra es adecuado.
        • El diámetro del núcleo y el rendimiento: los tipos de cables de fibra óptica de múltiples múltiples se enumeran a continuación, dependiendo del diámetro del núcleo y el rendimiento. Los tipos, los diámetros de los núcleos y las características del rendimiento se enumeran en la tabla a continuación.
          Tipo de fibra óptica Diámetro del núcleo (mkm) Característica/llamada
          OM1 62. 5 Cables de la clase FDDI con mayor ancho de banda
          OM2 50 Alto control sobre la propagación de la luz
          OM3 50 Optimizado para láseres
          OM4 50 Mayor capacidad y alto rango en comparación con otros tipos.

          Nota: Aquí OM1 y OM2 significa un multimodio óptico.

        • Dependiendo del número de hilos de fibra, las capacidades del cable de fibra se distinguen, por lo que los tipos basados ​​en el número de subprocesos se enumeran a continuación.
          • Cables ópticos de fibra de sinfolencia: los cables ópticos de fibra Symplex proporcionan transferencia de datos en una dirección.
          • Cables ópticos de fibra dúplex: los cables de cable óptico dúplex son cables de dos núcleos que proporcionan una comunicación bidireccional. En este caso, el transmisor y el receptor son intercambiables. En modo a escala completa, el cable proporciona una transmisión de doble desplazamiento al mismo tiempo. Sin embargo, en el modo medio declex, es posible una transmisión de doble desplazada, pero con un intervalo de tiempo diferente.
          • El diseño para la ejecución constructiva se distingue por los siguientes tipos de cables de fibra óptica de múltiples hojas.
            • Cables ópticos de fibra con un tubo libre: en este tipo, un cable de fibra óptica está en el tubo de tampón de plástico. El material de gel se llena entre el diámetro interno o el tubo de amortiguación y el diámetro exterior de la cubierta del cable para evitar la penetración de agua. Luego, el tubo de tampón está envuelto con material dieléctrico para crear una estructura que evite el trituración. Estos tipos de cables son adecuados para uso externo y subterráneo.
            • Cables ópticos de fibra con amortiguación densa: en este tipo no hay brecha entre el tubo de tampón y la fibra de fibra. Gracias al contacto directo, este tipo de cable se puede usar para conexiones en el plenum en presencia de un entorno de aire o para conectar equipos externos.

            El diseño del cable de fibra óptica

            Los cables ópticos de fibra consisten en cinco componentes principales. El diseño del núcleo y la carcasa del cable de fibra óptica se describe de la siguiente manera.

            • El núcleo: el núcleo es el componente principal del diseño del cable óptico de fibra. De hecho, este es el entorno a través del cual se transmite la señal de luz. Esta es la rosca de vidrio principal de la fibra, que tiene un diámetro externo de 9 µ, 50 µ, 62. 5 µ y 100 µ. Dado que el diámetro externo del núcleo se calcula en micras, es el componente más pequeño pero más importante del cable óptico de fibra.
            • Shell: un caparazón es un caparazón que actúa como una pantalla o un borde que permite que los fotones se muevan solo dentro del canal óptico de fibra. Causa refracción y previene la dispersión óptica de las ondas de luz.
            • Reubicación: el recubrimiento es una carcasa de plástico que conecta el núcleo y la carcasa. Actúa como un entorno de refuerzo para mantener la integridad del núcleo y proporciona protección adicional contra la dispersión óptica. El grosor de recubrimiento es de 250 a 900 micras.
            • Fibras fortalecedoras: Las fibras fortalecedoras son componentes que ayudan a proteger el núcleo. Protege el núcleo de la fibra de una tensión de montaje excesiva y fuerzas de rotura externas. La fibra de refuerzo hace exactamente lo que sugiere el nombre, refuerza el núcleo para una transmisión adecuada de la señal de luz. Por regla general, se utiliza material Kevlar® para la fibra de refuerzo.
            • Cubierta del cable: La cubierta del cable es la capa exterior de un cable de fibra óptica. El caparazón proporciona protección contra influencias externas. Los revestimientos de los cables están codificados por colores según el tipo de cable. Los colores de cubierta comunes para los cables de fibra óptica son el negro, el amarillo y el naranja.

            Funcionamiento de la fibra óptica / El principio de transmisión de señales por fibra óptica

            El principio de transmisión de señales en fibra óptica se describe a continuación.

            • El fenómeno de transmisión de señales en fibra óptica es una función de la reflexión interna total.
            • Esencialmente, una fibra óptica transmite datos en forma de un haz de fotones, que es una onda de luz. La reflexión y la refracción son características de una onda de luz.
            • Cuando un haz de luz entra en el núcleo, cae sobre él con un pequeño ángulo de incidencia.
            • Sin embargo, debido al bajo índice de refracción del material de la cubierta, el haz de luz encuentra una reflexión total dentro del núcleo. Esto se llama reflexión interna total.
            • Debido a que el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico, el fenómeno de reflexión interna total se repite periódicamente, provocando que el haz de luz se mueva en forma de zigzag.
            • Después de pasar varias veces por la reflexión interna total, el haz de luz llega al extremo receptor de la fibra.

            Transmisión por fibra óptica para telecomunicaciones

            Como se mencionó anteriormente, la fibra óptica transmite señales en forma de ondas de luz. Sin embargo, esta tecnología se utiliza en aplicaciones como telecomunicaciones, audio, video y transmisión de datos gráficos. En tales casos, el cable de fibra óptica experimenta fenómenos de transmisión ligeramente diferentes, pero el principio básico de transmisión sigue siendo el mismo.

            • La transmisión de señales de telecomunicaciones por fibra óptica es full dúplex. El cable de fibra óptica incluye un transmisor en la entrada y un receptor en la salida.
            • El transmisor recibe la señal de audio de telecomunicaciones en forma de ondas eléctricas.
            • El transmisor convierte la señal en una forma de onda óptica porque el transmisor consta de LED semiconductores o fuentes de láser.
            • Un haz acondicionado ópticamente se transmite a través de una fibra óptica asegurando que no haya dispersión, distorsión o reducción de la señal para evitar la pérdida de datos.
            • Cuando la onda de luz llega al receptor, la señal se desacondiciona a una señal eléctrica. Sin embargo, el receptor capta la señal usando fotodetectores de semiconductores y luego los datos se convierten en una señal eléctrica usando un convertidor de fibra óptica.

            Así, la transmisión de señales orientadas a las telecomunicaciones se realiza a través de cables de fibra óptica.

            Conectores e instalación de red de fibra óptica.

            Los cables de fibra óptica ayudan a conectar diferentes dispositivos en una red. Dispositivos como receptores, transmisores, multiplexores de señal, etc. se interconectan mediante cables de fibra óptica. Los cables se conectan o terminan mediante conectores de fibra óptica.

            Hay dos métodos de terminación de fibra utilizados en una red o topología de fibra óptica, que se detallan a continuación.

            • Empalme: el empalme de fibra es una técnica en la que dos cables de fibra óptica se alinean para transmitir datos. La línea central de ambos cables de fibra óptica está alineada, lo que significa que los hilos están instalados en línea para la transmisión de datos sin dispersión.
            • Terminación con conectores: Los conectores de fibra óptica son plug and play. Actúan como dispositivo intermedio de conexión de dos cables de fibra óptica. Según el tipo de conector, los cables de fibra óptica se pueden conectar con tornillos, pestillos o pestillos. A continuación se enumeran varios tipos populares de conectores de fibra óptica que se utilizan en la actualidad.
              • Conector de fibra óptica de plástico
              • Conector biónico
              • Conector ST (ST)
              • Conector estándar (SC)
              • Conector de núcleo de virola (FC)
              • Conector lucent (LC)
              • Conector LX-5
              • conector MU
              • conector MPO
              • Conector de sistema empresarial (ESCON)
              • gato óptico
              • Conector de interfaz de datos distribuidos de fibra óptica (FDDI)
              • Conector LX-5
              • Conector MT-RJ
              • conector MT
              • Conector E200

              Beneficios de los cables de fibra óptica

              La tecnología de fibra óptica se usa ampliamente en varias operaciones industriales debido a su rendimiento superior. La gama de características de la fibra es amplia, pero algunas de las características más importantes se enumeran a continuación.

              • Ancho de banda: La fibra óptica tiene un gran ancho de banda. Puede transmitir datos hasta 2 x 104 Hz.
              • Ancho de banda: la fibra óptica tiene un excelente ancho de banda, ya que puede transmitir hasta 100 gigabits por segundo en un solo enlace.
              • Inmunidad al ruido: los cables ópticos de fibra son inmunes al ruido externo y otras interferencias del entorno. Dado que estos cables no usan señales eléctricas para transmitir señales, siguen siendo una interferencia electromagnética innecesaria.
              • Inmunidad EMI/RFI: la fibra óptica tiene una alta inmunidad a la interferencia electromagnética y de radiofrecuencia. Esto contribuye a la transmisión de señal ininterrumpida a través de cables ópticos de fibra.
              • Pérdidas menores en la transmisión: debido a la resistencia al ruido y las pérdidas de interferencia electromagnética y de radiofrecuencia en la fibra son insignificantes. Las pérdidas al transferir datos en el cable de fibra óptica son solo 0. 1 dB/km.
              • Tamaño y escalabilidad: cable de fibra compacto en comparación con el cable de cobre. Además, debido a las pérdidas de datos más pequeñas durante la transmisión, la red de fibra óptica y la velocidad de transferencia de datos se escalan de 150 metros a 40, 000 metros.
              • Compatibilidad con los conectores: los cables ópticos de fibra son bien compatibles con una amplia gama de tipos de conectores, antiguos y nuevos. Estos cables son compatibles con los conectores ST, LT, MT-RJ, LC y muchos otros tipos de conectores.

              Estandarización de la tecnología de fibra óptica

              La fibra óptica es una tecnología reconocida mundial, por lo tanto, debe proporcionar el diseño, la producción y la transmisión de datos de acuerdo con algunas especificaciones estándar. Para garantizar el diseño, la producción, el material y las características operativas, se establecen los estándares de calidad globales, como los estándares de la UIT, IEC.

              A continuación se muestra la lista de estándares de calidad y características operativas para los cables y tecnologías de fibra óptica.

              • Normas de la UIT: estos estándares están establecidos por la Unión Internacional de Ciencias Eléctricas. Dado que las telecomunicaciones son una de las aplicaciones más importantes de la tecnología de fibra óptica, los proveedores de telecomunicaciones siguen estos estándares. Estos estándares determinan las características constructivas de la fibra y la curva de dispersión para lograr la mayor velocidad de transferencia de datos.
                • UIT G. 651. 1: Este estándar determina las características constructivas y operativas del cable de índice graduado multimodiado para transferir a una velocidad de 850 nm o 1350 nm.
                • ITU G. 651. 2: Este estándar determina la fibra de modificación única, su MFD y ZDW. La fibra tiene un diámetro del campo de moda (MFD) para caber en la ventana de dispersión cero (ZDW).
                • ITU G. 651. 3: Contiene especificaciones para una fibra modificada única con un cambio de dispersión para que se coloque en una ventana de dispersión cero (ZDW).
                • ITU G. 651. 4: Esta es la estandarización para una transmisión de una sola cámara con un cambio de corte. Debería proporcionar una transmisión más alta en modo más alto en pérdidas más bajas durante la transmisión.
                • ITU G. 651. 5: está estandarizado por telas para la transmisión con un cambio dispersivo no igual al alto nominal nominal.
                • ITU G. 651. 6: Establece estándares para transmitir CWDM/DWDM a altas velocidades de transmisión.
                • ITU G. 651. 7: Establece características operativas para fibra de moda única con intensas pérdidas de flexión.

                Áreas del uso de fibra óptica

                La tecnología de la fibra óptica se utiliza en varias industrias. Las siguientes son varias áreas comunes del uso de fibra óptica.

                • Telecomunicaciones: en la industria de las telecomunicaciones, las redes ópticas de fibra se utilizan para la transmisión de señales de voz superbusto e ininterrumpida. En este tipo de uso, los cables ópticos de fibra van acompañados de dispositivos ópticos de fibra como transmisores de señal, receptores, convertidores de fibra óptica, etc.
                • Procedimientos médicos: la fibra óptica se utiliza en la industria médica para el diagnóstico. Algunos tipos comunes de diagnósticos llevados a cabo utilizando tecnología de fibra óptica incluyen endoscopia, operaciones láser, examen de órganos internos, etc.
                • Asuntos militares y de defensa: la fibra óptica se utiliza en la industria de la defensa y la militar para la comunicación a través de hidrófonos para sonar y ondas sísmicas, comunicación interna, transferencia segura de datos, etc. Incluso en las redes de campo, se utilizan dispositivos de comunicación óptica de fibra.
                • Observación industrial/comercial: en la industria de la observación, la tecnología libre de óptica se utiliza para CCTV, HDTV, transmisión de CRTV y observación.

                Conclusión:

                Debido a sus propiedades útiles y capacidades personalizables, la tecnología de la fibra óptica se ha generalizado en todo el mundo. Gracias a la transmisión de la señal a la velocidad de la luz, esta tecnología allanó el camino a varias aplicaciones industriales para transmitir señales de audio, video y gráficos en forma de ondas de luz. La fibra se utiliza en redes informáticas, así como en electrónica y transmisión para optimizar las conexiones y la velocidad de transferencia de datos. Las compañías telefónicas presentan lentamente esta tecnología, lo que sugiere que continuarán liderando en la industria de la comunicación durante varios años. Para obtener información adicional sobre la tecnología de fibra óptica y productos relacionados, visite/contacte con Versitron en https://www. versitron. com.

                Negación de responsabilidad

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