En la comunicación por fibra óptica , una fibra óptica monomodo ( SMF ) es una fibra óptica diseñada para transportar un solo modo de luz: el modo transversal . Los modos son las posibles soluciones de la ecuación de Helmholtz para ondas, que se obtiene combinando las ecuaciones de Maxwelly las condiciones de contorno. Estos modos definen la forma en que la onda viaja a través del espacio, es decir, cómo se distribuye la onda en el espacio. Las ondas pueden tener el mismo modo pero tener diferentes frecuencias. Este es el caso de las fibras monomodo, donde podemos tener ondas con diferentes frecuencias, pero del mismo modo, lo que quiere decir que están distribuidas en el espacio de la misma forma, y eso nos da un solo rayo de luz. Aunque el rayo viaja paralelo a la longitud de la fibra, a menudo se le llama modo transversal ya que sus oscilaciones electromagnéticas ocurren perpendiculares (transversales) a la longitud de la fibra. El Premio Nobel de Física de 2009 fue otorgado a Charles K. Kao por su trabajo teórico sobre la fibra óptica monomodo.[1] Las normas G.652 y G.657 definen las formas más utilizadas de fibra óptica monomodo. [2]
Historia
En 1961, Elias Snitzer, mientras trabajaba en American Optical, publicó una descripción teórica completa de las fibras monomodo en el Journal of the Optical Society of America . [3] [4]
En Corning Glass Works (ahora Corning Inc. ), Robert Maurer, Donald Keck y Peter Schultz comenzaron con sílice fundida, un material que puede hacerse extremadamente puro, pero que tiene un alto punto de fusión y un índice de refracción bajo. Hicieron preformas cilíndricas depositando materiales purificados de la fase de vapor, agregando niveles cuidadosamente controlados de dopantes para hacer que el índice de refracción del núcleo sea ligeramente más alto que el del revestimiento, sin aumentar drásticamente la atenuación. En septiembre de 1970, anunciaron que habían fabricado fibras monomodo con atenuación en la línea de helio-neón de 633 nanómetros por debajo de 20 dB / km. [5]
Caracteristicas
Al igual que las fibras ópticas multimodo, las fibras monomodo presentan una dispersión modal resultante de múltiples modos espaciales pero con una dispersión modal más estrecha. [ cita requerida ] Las fibras monomodo son, por lo tanto, mejores para retener la fidelidad de cada pulso de luz en distancias más largas que las fibras multimodo. Por estas razones, las fibras monomodo pueden tener un ancho de banda mayor que las fibras multimodo. El equipo para fibra monomodo es más caro que el equipo para fibra óptica multimodo, pero la fibra monomodo en sí suele ser más barata a granel. [ cita requerida ]
Una fibra óptica monomodo típica tiene un diámetro de núcleo de entre 8 y 10,5 µm [6] y un diámetro de revestimiento de 125 µm. Hay varios tipos especiales de fibra óptica monomodo que se han alterado química o físicamente para dar propiedades especiales, como la fibra con dispersión desplazada y la fibra con dispersión desplazada distinta de cero . Las velocidades de datos están limitadas por la dispersión del modo de polarización y la dispersión cromática . Desde 2005[actualizar], las velocidades de datos de hasta 10 gigabits por segundo eran posibles a distancias de más de 80 km (50 millas) con transceptores disponibles comercialmente ( Xenpak ). Mediante el uso de amplificadores ópticos y dispositivos de compensación de dispersión, los sistemas ópticos DWDM de última generación pueden abarcar miles de kilómetros a 10 Gbit / sy varios cientos de kilómetros a 40 Gbit / s. [ cita requerida ]
El modo de límites de orden más bajo se determina para la longitud de onda de interés resolviendo las ecuaciones de Maxwell para las condiciones de contorno impuestas por la fibra, que están determinadas por el diámetro del núcleo y los índices de refracción del núcleo y el revestimiento . La solución de las ecuaciones de Maxwell para el modo de límite de orden más bajo permitirá un par de campos polarizados ortogonalmente en la fibra, y este es el caso habitual en una fibra de comunicación .
En las guías de índice de pasos, la operación monomodo ocurre cuando la frecuencia normalizada , V , es menor o igual a 2,405. Para perfiles de ley de potencias , la operación monomodo ocurre para una frecuencia normalizada, V , menor que aproximadamente
- ,
donde g es el parámetro de perfil.
En la práctica, las polarizaciones ortogonales pueden no estar asociadas con modos degenerados.
OS1 y OS2 son fibras ópticas monomodo estándar que se utilizan con longitudes de onda de 1310 nm y 1550 nm (tamaño 9/125 µm) con una atenuación máxima de 1 dB / km (OS1) y 0,4 dB / km (OS2). OS1 se define en ISO / IEC 11801 , [7] y OS2 se define en ISO / IEC 24702. [8]
Conectores
Los conectores de fibra óptica se utilizan para unir fibras ópticas donde se requiere una capacidad de conexión / desconexión. La unidad de conector básica es un conjunto de conector. Un conjunto de conector consta de un adaptador y dos enchufes de conector. Debido a los sofisticados procedimientos de pulido y ajuste que pueden incorporarse en la fabricación de conectores ópticos, los conectores generalmente se ensamblan en fibra óptica en las instalaciones de fabricación de un proveedor. Sin embargo, las operaciones de ensamblaje y pulido involucradas se pueden realizar en el campo, por ejemplo, para hacer puentes de conexión cruzada a medida.
Los conectores de fibra óptica se utilizan en las oficinas centrales de las compañías telefónicas, en las instalaciones en las instalaciones del cliente y en aplicaciones de plantas externas. Sus usos incluyen:
- Realización de la conexión entre el equipo y la planta telefónica en la oficina central
- Conexión de fibras a la electrónica de la planta remota y externa, como las unidades de red óptica (ONU) y los sistemas de portadora de bucle digital (DLC)
- Conexiones cruzadas ópticas en la oficina central
- Paneles de parcheo en la planta exterior para brindar flexibilidad arquitectónica y para interconectar fibras pertenecientes a diferentes proveedores de servicios
- Conexión de acopladores, divisores y multiplexores por división de longitud de onda (WDM) a fibras ópticas
- Conexión de equipos de prueba óptica a fibras para pruebas y mantenimiento.
Las aplicaciones de plantas externas pueden implicar la ubicación de conectores bajo tierra en recintos subterráneos que pueden estar sujetos a inundaciones, en paredes exteriores o en postes de servicios públicos. Los cierres que los encierran pueden ser herméticos o pueden ser de "respiración libre". Los cierres herméticos evitarán que los conectores internos estén sujetos a cambios de temperatura a menos que se rompan. Los recintos de respiración libre los someterán a cambios de temperatura y humedad, y posiblemente a condensación y acción biológica de bacterias, insectos, etc. transportados por el aire. Los conectores en la planta subterránea pueden estar sujetos a inmersión en agua subterránea si los cierres que los contienen se rompen o se ensamblan incorrectamente.
Los últimos requisitos de la industria para conectores de fibra óptica se encuentran en Telcordia GR-326 , Requisitos genéricos para conectores ópticos monomodo y conjuntos de puentes .
Un conector óptico multifibra está diseñado para unir simultáneamente varias fibras ópticas, y cada fibra óptica está unida solo a otra fibra óptica.
La última parte de la definición se incluye para no confundir los conectores multifibra con un componente de ramificación, como un acoplador. Este último une una fibra óptica a otras dos o más fibras ópticas.
Los conectores ópticos multifibra están diseñados para usarse donde se necesiten conexiones y desconexiones rápidas y / o repetitivas de un grupo de fibras. Las aplicaciones incluyen las oficinas centrales (CO) de las empresas de telecomunicaciones, las instalaciones en las instalaciones del cliente y las aplicaciones de planta exterior (OSP).
El conector óptico multifibra se puede utilizar en la creación de un conmutador de bajo costo para su uso en pruebas de fibra óptica. Otra aplicación son los cables entregados a un usuario con puentes multifibra preterminados. Esto reduciría la necesidad de empalmes de campo, lo que podría reducir en gran medida el número de horas necesarias para colocar un cable de fibra óptica en una red de telecomunicaciones. Esto, a su vez, resultaría en ahorros para el instalador de dicho cable.
Los requisitos de la industria para conectores ópticos multifibra se tratan en GR-1435 , Requisitos genéricos para conectores ópticos multifibra .
Interruptores de fibra óptica
Un conmutador óptico es un componente con dos o más puertos que transmite, redirige o bloquea selectivamente una señal óptica en un medio de transmisión. [9] Según Telcordia GR-1073 , se debe accionar un interruptor óptico para seleccionar o cambiar entre estados. La señal de actuación (también denominada señal de control) suele ser eléctrica, pero en principio puede ser óptica o mecánica. (El formato de la señal de control puede ser booleano y puede ser una señal independiente; o, en el caso de actuación óptica, la señal de control puede estar codificada en la señal de datos de entrada. El rendimiento del conmutador generalmente está destinado a ser independiente de la longitud de onda dentro de la banda de paso del componente .)
Ventajas
- Sin degradación de la señal
- Baja dispersión
- Muy adecuado para comunicaciones de larga distancia
Desventajas
- La fabricación y el manejo son más difíciles
- Precio más alto
- Es difícil acoplar la luz a la fibra
Ver también
- Fibra de índice graduado
- Fibra óptica multimodo
- Guía de onda óptica
Referencias
Citas
- ^ Cita del Premio Nobel http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/kao-facts.html
- ^ FS.COM (29 de diciembre de 2015). "¿Qué es la fibra G.652? G.652 frente a G.652.D, G.652 frente a G.655" . Blog . Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2019 . Consultado el 13 de noviembre de 2019 .
- ^ "Elias Snitzer | In Memoriam | La Sociedad Óptica" .
- ^ Souci, Tiffany San. "Historia de la Fibra Óptica" . www.m2optics.com .
- ^ "Historia de la fibra óptica | Jeff Hecht" . www.jeffhecht.com .
- ^ ARC Electronics (1 de octubre de 2007). "Tutorial de cable de fibra óptica" . Archivado desde el original el 23 de octubre de 2018 . Consultado el 25 de julio de 2007 .
- ^ "ISO / IEC 11801: 2002" . ISO .
- ^ "ISO / IEC 24702: 2006" . ISO .
- ^ GR-1073-CORE , Requisitos genéricos para conmutadores de fibra óptica monomodo, Telcordia.
Fuentes
- Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .
- "Tipos de fibra óptica" . Archivado desde el original el 21 de junio de 2018 . Consultado el 8 de noviembre de 2013 .
enlaces externos
- Óptica: Fibra monomodo | Demostraciones en video del MIT en láseres y óptica
- Óptica: Fibra multimodo | Demostraciones en video del MIT en láseres y óptica