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Posted in Conceptos Básicos Fibra de Optica | 0 comments

Tipos de fibra óptica – Las fibras multimodos

Las Fibras Multimodos

Las fibras multimodos

Las fibras multimodos

Ningún diseño de fibra óptica satisface todos los requerimientos operacionales. Por razones económicas los fabricantes han concentrado sus esfuerzos en tres tipos de fibras:

a) La fibra óptica Multimodo a índice escalón
b) La fibra óptica Multimodo a índice gradual
c) La fibra óptica Modo único o monomodo

Para poder obtener los índices de refracción distintos entre la corteza y núcleo de la fibra tales que satisfagan las condiciones de guía de luz se agrega impurezas al silicio, tales como el flúor y óxido de fósforo y el óxido de germanio que aumentan el índice de refracción.

La fibra tipo modo único  es el que presenta  menores pérdidas, y se han logrado con silicio puro en el núcleo y con la corteza dopada de flúor, asegurando un rebote sin pérdida.
Fibra a índice Escalón(Step Index Optical Fibre) son aquellas en las cuales el valor del índice de refracción en el núcleo permanece siempre constante y mayor que el valor del revestimiento. Como se conoce en la fabricación de una fibra un núcleo cilíndrico de vidrio o plástico con índice de refracción n1 es cubierta por una corteza igualmente de vidrio o plástico con un índice de refracción menor n2 .

Una fibra que esté constituido por un núcleo de vidrio y corteza de plástico se le denomina fibra PCS (Plastic – Clad Silica). Se pueden obtener elevados NA con este tipo de fibras que además se caracterizan por tener un diámetro de núcleo ancho, elevada atenuación y pequeño ancho de banda. Lo importante de este tipo de fibra es que al ser elevado el NA, permite el uso de LED como emisor de superficie de bajo costo, así como conectores baratos.

Parámetros de Fibra Multimodo —Indice – Escalón

Diámetro del Núcleo um
Recubrimiento um
NA
Atenuación dB/km 850nm
Ancho de bandaMhz-Km
1000
1250
.0.20
10
20
800
1000
0.20
10
20
600
750
0.20
10
20
600
620
0.37
6
9
400
500
0.20
10
20
200
240
0.26
10
20
200
230
0.37
6
17
125
200
0.29
5
20
100
150
0.20
5
25
100
150
0.20
5
25
100
140
0.29
5
20

En estos tipos de fibras los distintos modos de propagación o rayos siguen distintos caminos y llegan al otro extremo en instantes diferentes, provocando un ensanchamiento de la señal óptica transmitida. ( a este fenómeno se le denomina dispersión Modal, o multimodo).

El numero máximo de modos de luz (caminos para los rayos de luz) que pueden existir en el núcleo de una fibra depende de su apertura numérica ,de su diámetro y de la longitud de onda de la luz, para una fibra del tipo step index se puede determinar matemáticamente por la siguiente expresión .

fibra optica

La propiedad de la luz relacionada con el hecho que la propagación de la potencia óptica en las fibras ópticas se puede dar en muchos modos, debe considerarse como una desventaja debido a que se generen muchas trazas y consecuentemente distintos tiempos de tránsito (Fenómeno Fading). Matemáticamente; Se puede decir que la condición para que se genere más de un modo es la siguiente:

la fibra optica

Donde d es el diámetro de la fibra. A mayor número de modos, mayor es el ángulo de la traza correspondiente como se puede ver en siguiente figura.

la fibra optica

La luz de un emisor es distribuida uniformemente en el cono de aceptación de la fibra y la potencia óptica del pulso óptico de entrada es distribuida uniformemente en todos los modos. Debido a que cada modo tiene un tiempo diferente de propagación (porque recoreran distintas distancias), se producirá el efecto de una Distorsión del pulso y se tendrá un ancho de banda limitado. A este fenómeno se le llama la Distorsión Multimodo (Ruido determinístico coherente).

La distorsión multimodo recibe también el nombre de Dispersión modal y la relación entre los tiempos de recorridos mínimos y máximos es directamente proporcional a la relación entre los índices de refracción del recubrimiento y del núcleo que es del orden del 1%

Fibras a Indice Gradual (graded index core) Este tipo de fibra consiste de un núcleo cuyo índice de refracción varia con la distancia a lo largo del eje con el objetivo de disminuir los efectos de la dispersión modal. Al igual que la fibra de índice escalón, el núcleo esta rodeado por el vidrio del cladding ó revestimiento de menor índice refractivo.

Las fibras de índice gradual ofrecen una buena aceptación de luz y un ancho de banda mejor de las ofrecidas por las fibras a índice escalón. Otras características ofrecidas son:

  • Diámetro del núcleo moderado
  • Bajo NA
  • Atenuación moderada.

El ancho de banda mejorado se debe a la estructura especial de la fibra que permite un índice de refracción distribuido como lo representa la siguiente figura:

la fibra optica multimodo

Perfil de la fibra de índice gradual

la fibra optica multimodo

El índice de refracción en función del radio del núcleo se expresa de la siguiente manera:

la fibra optica
Donde : n0 es el índice de refracción en el centro del núcleo
r = radio
g = es el perfil del índice (ejemplo Cuadrático)
a = es el valor máximo del radio

donde: la fibra optica

Debido a que la velocidad de la luz decrece con el crecimiento del índice de refracción, la velocidad de la luz para modos cerca del centro del núcleo es menor que en la zona cerca al límite con la corteza. Para perfiles parabólicos (cuadráticos) del índice de refracción, el tiempo de propagación, para varios modos es casi ecualizado, lo cual reduce la distorsión debido a la propagación multimodo.

Las fibras de índice gradual fueron diseñadas especialmente para las telecomunicaciones, por largo tiempo los diámetros standares han sido de 50 y 62.5 um con un cladding de 125 um, algunas son fabricadas con un núcleo de 82.5 um.

Fue usada para algunas aplicaciones de Telecomunicaciones hasta mediados de los 80,s, estos tipos de fibras han permanecido en uso,principalmente en las redes de datos para transportar datos a distancias moderadas, tipicamente a no mas de un par de Kiilometros .

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