fop modulo 1 fu 22052009

W W W . ZTE . C O M. CN

CURSOFIBRAS ÓPTICAS

MAY - SEP / 2011

InstructoresDr. Nelson Pérez García (ULA\Mérida)

M.Sc. José Bernardo Peña (UDO\Anzoátegui)

Ing. Eduardo Ramírez (IECOM\Mérida)

Duración: 24 horas

Horario: Mañana: 8:30 am a 12:00 pm

Tarde: 1:30 pm a 5:30 pm

W W W . ZTE . C O M. CNModulo 1: Fibras Ópticas

Una Empresa de la UCV

Lámina 3 Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica

CONTENIDO Antecedentes históricos Teoría de la fibra óptica Parámetros de Transmisión Tipos de fibra óptica Campo de uso de las fibras Definición de los parámetros mecánicos Estándares de las fibras monomodo Tecnologías de las fibras ópticas Estructura y tipos de los cables de fibra óptica Protección de los cables y materiales más utilizados Tipos de tendidos de los cables Máquinas utilizadas para el tendido Criterios prácticos de instalación Proceso de fabricación de los cables de fibra óptica



OBJETIVO

Al finalizar este módulo, el participante habrá adquirido los conceptos básicos sobre las fibras ópticas y las ventajas de su utilización, Asimismo, estará en capacidad de identificar los aspectos técnicos que caracterizan las diferentes tecnologías de fibras ópticas y sus procesos instalación


Lámina 5

ANTECEDENTES HISTÓRICOS



Aproximadamente 2500 a.c.: Primeros vidrios (Mesopotamia)


1608: Revelación del primer telescopio en los Países Bajos. Patente primero a Hans Lipperhey (alemán), y después a Jacob Metius of Alkmaar (Países Bajos), de un aparato “para ver cosas lejanas como si estuviesen cerca”. Este aparato era una combinación de lentes cóncavos y convexos que ampliaban la imagen de 3 a 4 veces

1609: Galileo (italiano) tornó famoso el telescopio. Catalejos de ampliación x 3, x 8 y x 20. Con este último, Galileo consiguió ver la Luna, 4 lunas de Júpiter y parches nebulares de las estrellas



1626: Willebrord Snellius (holandés) descubrió la famosa Ley de Snell, la cual calcula el ángulo de refracción de la luz al atravesar una superficie que separa dos (02) medios con distintos índices de refracción

1668: Isaac Newton (Reino Unido) inventó el primer telescopio reflectivo, basado en espejos, que reflejan la luz en el punto focal de parábolas, mostrándo la imagen a través de un ocular

1668: Isaac Newton (Reino Unido) descubre que la luz se propaga de forma similar a las ondas sonoras la propagación de la luz se puede estudiar como una onda mecánica


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Willebrord_Snellius.jpg



1790: Claude Chappe (francés) construye un telégrafo óptico, basado en un sistema de telescopios, para establecer un enlace entre Paris y Estraburgo. Podía transmitir información a 200 km en 15 minutos

1870: John Tyndal (Reino Unido), utilizó un chorro de agua que fluía de una cubeta a otra, y un haz de luz, para demostrar que el haz utilizó reflexión interna a través del camino específico determinado por el chorro de agua

1810: Augustin-Jean Fresnel (francés) establece las bases matemáticas para la propagación de ondas




1873: James Clerck Maxwell (Reino Unido) formula las ecuaciones de las ondas electromagnéticas

1874: Chicolev (ruso) hace conducir la luz solar a través de tubos metálicos huecos espejados en su interior

1888: Heinrich Hertz (alemán) confirmó las ondas electromagnéticas y su relación con la luz

1897: John Strutt o Lord Rayleigh (Reino Unido), formuló el análisis matemático de una guía de onda circular


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Heinrich_Rudolf_Hertz.jpg



EVOLUCIÓN DE LA COMUNICACIÓN ÓPTICA

Lámpara

Transmisión en espacio libre Celda

fotoeléctricaLámpara

Láser

Guía de lentes

Guía de espejos

Fotomultiplicador

Láser de gas

Lentes de gas

Fotodiodo (PD = Photodiode)

Película delgada Guía de onda

Fibra óptica

Diodo láserFotodiodo de avalancha (APD = Avalanche Photodiode)


Lámina 11

TEORÍA DE LA FIBRA ÓPTICA



FIBRA ÓPTICA

Los sistemas de fibra óptica satisfacen los requisitos de: Fidelidad de la transmisión:

Relación señal/ruido (señales analógicas) Tasa de error (señales digitales)

Capacidad de información en términos de: Anchura de banda/velocidad de transmisión Multiplexación de canales

La distancia entre vanos de repetición: Un factor de mérito de un enlace punto a punto es el

producto ancho de Banda x distancia. Costo

Reducción de costo/bit: materiales, costo, capacidad, fiabilidad, instalación, O&M.



FIBRA ÓPTICA

Fundamento Físico: Estructura óptica (guía de ondas dieléctrica) donde se confina y propaga la señal luminosa procedente de una fuente de luz externa. La información (voz, dato, imagen) es transportada por la luz que se propaga en el interior de la fibra.Los rayos luminosos rebotan en el borde del revestimiento.Su trayectoria (comúnmente denominada modo) es múltiple en las fibras multimodo y única en las fibras monomodo.



Cuando un haz de luz incide sobre la superficie de separación entre dos medios parte de la energia se “refleja” volviendo al mismo medio del cual provenía y parte de la energía se “refracta”

La refracción es el fenómeno por el cual la energía ingresa al segundo medio pero el haz de luz sufre un cambio de ángulo.

PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA FIBRA ÓPTICA



El rayo guiado es posible gracias a la reflexión total que ocurre dentro del núcleo de la fibraLa reflexión total dentro del núcleo tiene lugar sólo para un ángulo de incidencia , tal que sen < (2/ 1)

Ángulo crítico c, es tal que sen c = (2/ 1)

PROPAGACIÓN DE LA LUZ EN LA FIBRA ÓPTICA



Fibra de índice escalonado (step-index fiber): índice de refracción cambia abruptamente entre el núcleo y el revestimiento

FIBRA ÓPTICA



Fibra de índice gradual (graded-index fiber): índice de refracción del núcleo no es constante, y decrece gradualmente desde su valor máximo 1 (en el centro del núcleo) hasta su valor mínimo 2 (en la superficie de separación entre el núcleo y el revestimiento)

a ;2

- 11

a ;a

- 1 1

)(

= determina el perfil del índice (por ejemplo, en una fibra de índice-parabólica tiene un valor igual a 2)

1

2 -

1

FIBRA ÓPTICA



APERTURA NUMÉRICA

El ángulo i máximo (im) para el cual ocurre reflexión total dentro del núcleo de la fibra se determina por la Ley de Snell de ángulo de refracción. Es decir:

o sen im = 1sen c (12 - 22

)1/2

o sen im es la apertura numérica (NA = aperture numerical) capacidad de enfoque de la luz en una fibra óptica

NA = (12 - 22

)1/2 1(2)1/2 con = (1 - 2 )/1



MODOS DE PROPAGACIÓN

Surgen de la solución de la ecuación de onda, derivada a su vez de las ecuaciones de Maxwell

0 E 2ok 2 E2

Para la solución de la ecuación de onda, se considera simetría cilíndrica

2

c ok c = velocidad de la luz = 3 x 108 m/s

= longitud de onda (m)



Hay varios tipos de dispersión, según el tipo de fibra: En fibra multimodo ocurre la dispersión modal o intermodal En fibra monomodo hay la dispersión intramodal, que tiene

dos componentes:

TIPOS DE DISPERSIÓN

Dispersión de material, a veces llamada también dispersión cromática

Dispersión por guía de ondas

Dispersión total ó cromática



Se debe a que los haces de luz (modos) por medio de los cuales se propaga el pulso no recorren todos exactamente la misma distancia (fibras multimodo).

Para comparar fibras se utiliza un parámetro denominado ancho de banda modal (MHz*Km).

DISPERSIÓN MODAL (Intermodal)



DISPERSIÓN EN FIBRAS MONOMODO

La principal ventaja de la fibra monomodo es que está libre la dispersión intermodal (la cual sólo ocurre en fibras monomodo).Sin embargo, si se transmite un pulso a través de una fibra monomodo, dicho pulso presenta cierto ensanchamiento debido a las ligeras, pero de igual forma diferentes velocidades de grupo de las componentes espectrales del pulso.

GVD (Group-velocity dispersion) = dispersión intramodal = dispersión cromática de la fibra

Fuente: Wikipedia

Ensanchamiento del pulso

Solapamiento



Ensachamiento del pulso en una fibra monomodo:

L D T

2

2c2- D

= Rango de longitudes de onda emitidas por el transmisor

Parámetro de dispersión [ps/(km-nm)]

GVD

= constante de propagaciónL = Longitud de la fibra



DISPERSIÓN INTRAMODAL

El efecto de la dispersión intramodal en el ancho de banda B que puede ser transmitido por la fibra se puede estimar a partir del criterio:

1 D BL

Para fibras de sílica, D, en la región próxima a longitud de onda 1,3 m, es de aproximadamente 1 ps/(km-nm)Para un láser semiconductor, está entre 2 nm y 4 nm BL puede ser superior a 100 (Gbps x km)Si se puede reducir por debajo de 1 nm BL puede ser exceder 1 (Tbps x km)



GD

MD D

DM se debe a la variación de índice de refracción de la sílica con la frecuencia angular óptica ()DM relacionada con las frecuencias de resonancia característica en las cuales el material absorbe la radiación electromagnética

DM = Dispersión del material

DG = Dispersión de la guía de onda

ZD - 1 221

MD

ZD = zero-dispersion wavelength (longitud de onda de cero dispersión).

1,25 m < < 1,66 m

DISPERSIÓN INTRAMODAL

Para la sílica pura, ZD = 1,276



DSF (Dispersion-shifted fibers)

Fibras monomodo en las cuales el perfil del índice de refracción núcleo-revestimiento es adaptada para desplazar la “longitud de onda de dispersión cero”, desde su ventana natural, en 1,3 m (para sílica pura) hasta la ventana de “mínima pérdida”, en 1,55 m la fibra puede operar al mismo tiempo en bajo dispersión y baja atenuación.



Operan fuera de la ventana de comunicación tradicional se minimizan el “four-wave mixing” y otros efectos no lineales

Existen dos (02) tipos de fibras NDSF: NZD+ y NZD- (difieren en sus longitudes de onda de dispersión “cero”)

NDSF (Nonzero dispersion-shifted

fibers)

NZD+ opera generalmente en 1,51 m NZD- opera generalmente en 1,58 m



La dispersión cromática D es relativamente baja en un rango amplio de longitudes de onda (generalmente, desde 1,3 m a 1,6 m

DFF (Dispersion-flattened fibers)



DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN

PMD = Polarization-Mode Dispersion Caso especial de la dispersión Modal Se debe a la “birrefringencia” (causada por la degeneración

existente entre las componentes ortogonalmente polarizadas del modo fundamental, cuando existen defectos en la simetría axial de la fibra)

El ensanchamiento del pulso debido a PMD es relativamente pequeño comparado con la dispersión cromática D.



VENTANAS DE OPERACIÓN



Al igual que en otros medios de transmisión, es el parámetro que especifica las pérdidas de potencia luminosa que se produce en una F.O de longitud determinada (L).

Limita la longitud del enlace sin amplificación intermedia Se expresa en dB por unidad de longitud dB/km. Atenuación específica: Multiplicando la atenuación específica

(dB/km) por la longitud total de la fibra atenuación o pérdida total de la fibraAtenuación en la fibra.

Pérdidas extrínsecas e intrínsecas

Extrínsecas• Pérdidas por curvatura• Pérdidas por conexión y

empalme

PARÁMETROS DE TRANSMISIÓN DE LA FIBRA

Intrínsecas•Pérdidas inherentes a la fibra•Pérdidas producto del proceso de fabricación de la fibra

•Reflexión de Fresnel



Se deben al cambio del ángulo de incidencia en la superficie de separación núcleo-revestimiento

Si el radio de curvatura es mayor que el radio de curvatura mínimo de fibra pérdidas por curvatura son despreciables

Pérdidas por microcurvaturas: curvas pronunciadas del núcleo, con desplazamientos de un por pocos milímetros, causadas por la protección exterior de la fibra, fabricación, procedimiento de instalación. Pueden ser significativas para grandes distancias

PÉRDIDAS POR CURVATURA

3-

c

0,996 - 2,748 3

2 -

1

20 cr

rc = radio crítico de curvatura

Fibra monomodo



PÉRDIDAS POR CURVATURA



Las pérdidas por conectores pueden ser originadas por: Suciedad o contaminantes del conector Instalación inapropiada del conector “Cara” dañada del conector Corte deficiente Desadaptación del índice de refracción Desadaptación del diámetro del núcleo, etc. Desalineamiento de los núcleos de las fibras empalmadas

PÉRDIDAS POR CONEXIÓN

Las Pérdidas Dependen del tipo de conector utilizado (oscilan entre 0,2 dB y 1 dB).



PÉRDIDAS POR CONEXIÓN

Pérdida de Inserción. Especifica la perdida de potencia que se produce en la conexión

Pérdidas de retorno. Especifica la perdida de la potencia que retorna en una fibra al reflejarse en un dispositivo en relación con la potencia incidente en el mismo.



Las pérdidas por empalme se pueden deber a; Mal corte Desalineamiento de los núcleos de las fibras

empalmadas Burbujas de aire Contaminación Desadaptación del índice de refracción Desadaptación del diámetro del núcleo, etc

PÉRDIDAS POR EMPALMELos empalmes son conexiones permanentes entre: Latiguillos (salida del equipo o regleta de conexiones) y fibra

del cable. Puerto de salida de acopladores y fibra del cable Entre fibras de segmentos de cables

Pérdidas por empalme de fusión son menores de 0,2 dB



Las impurezas en el vidrio y la absorción de la luz a nivel molecular pérdidas que no se pueden eliminar durante el proceso de fabricación de la fibra

Dispersión de Rayleigh: se deben a las variaciones de la densidad óptica, así como a la composición y estructura molecular. Los rayos de luz que se encuentran estas variaciones e impurezas se dispersan en muchas direcciones

PÉRDIDAS INHERENTES A LA FIBRA

4

C R

R = pérdidas intrínsecas de fibras de sílica, por dispersión de Rayleigh

C = varia en el rango de 0,7-0,9 (dB/km)-m4

Para = 1,55 m R varia entre 0,12-0,16 dB/km



Debidas a las irregularidades que se presentan el proceso de fabricación de la fibra

PÉRDIDAS RESULTANTES DE LA FABRICACIÓN DE LA

FIBRA

Ejemplo: un cambio en el diámetro del núcleo, de 0,1% = pérdidas de 10 dB/km



La reflexión de Fresnel tiene lugar en cualquier frontera de una superficie de separación de dos (02) medios con diferentes , causando que parte de los rayos incidentes sean reflejados al primer medio

Ejemplo: el extremo de una fibra, en el cual aproximadamente 4% de la luz que viaja del aire al núcleo, es reflejada de vuelta al aire

REFLEXIÓN DE FRESNEL

2

2

1

2

2 -

1 R

P

PR = potencia de luz reflejada en el extremo de la fibra

PR (en porcentaje de luz) en la frontera de los medios aire-vidrio, se puede ver fácilmente observar en la traza que se obtiene con un OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)



ATENUACIÓN Y DISPERSIÓN

Características de Atenuación y Dispersión de fibras Monomodo (SM)



ANCHO DE BANDA FRECUENCIAL DE LA FIBRA

El concepto de ancho de banda frecuencial f3 dB, de la fibra óptica proviene de la teoría general de sistemas lineales invariantes en el tiempo (una fibra óptica puede ser tratada como un sistema lineal)

Sin embargo, dado que en según la teoría de comunicaciones eléctricas, el f3 dB de un sistema lineal se define como la frecuencia a la cual la potencia eléctrica disminuye 3 dB (1/2 en unidades lineales), la conversión de potencia óptica a corriente eléctrica, hace con que el ancho de banda eléctrico de 3 dB, equivalga a en realidad, una fibra óptica NO es un sistema lineal.

No obstante, si el ancho de banda espectral del transmisor es “mucho mayor” ancho de banda espectral de la señal la fibra óptica se puede aproximar a un sistema lineal

2/1



Para sistemas de comunicaciones ópticas que operan en frecuencias distantes de la longitud de onda de dispersión cero, el ancho de banda de la fibra es dado por:

L D

0,188 Bd 3

f

= ancho de banda espectral RMS del transmisor (m)

Para sistemas de comunicaciones ópticas que operan

en frecuencias de longitud de onda de dispersión cero, el ancho de banda de la fibra es dado por:

2 L S

0,616 Bd 3

f

S = parámetro de dispersión de segundo

orden [ps/(km-nm2)




Sin embargo, el producto BL se reduce a 0,1 THz-km, para una fibra estándar con D = 18 ps/(km-nm)

Para una longitud de onda de 1,55 m, S = 0,05 ps/(km-nm2) y = 1 nm

F3 dB L 32 THz-km



Lámina 44

TIPOS DE FIBRA ÓPTICA



SMF = Single-mode optical fiber La fibra se diseña para que sólo se transmita el modo

HE11, también conocido como “modo fundamental”

Diámetro del núcleo oscila entre 8 m y 10 m, y revestimiento 125 m

Tiene índice de perfil de refracción de una fibra multimodo de índice escalón

No presenta dispersión intermodal (dispersión modal) Mayor ancho de banda y mayor distancia de

cobertura, en comparación con las fibras multimodo

FIBRAS MONOMODO



Ancho de banda afectado de la dispersión por modo de polarización y por la dispersión intramodal o cromática

El equipo utilizado para fibras monomodo es más costoso que el utilizado para fibra óptica multimodo, ya que requiere transmisores tipo laser, para posibilitar el mayor porcentaje posible de acople del láser con la fibra.

Sin embargo, la fibra monomodo es generalmente menos costosa que la fibra multimodo

Tipos: DSF, NSDF, DFF Utilizadas para iguales o mayores a 1,3 m (1300 nm) Actualmente, se pueden alcanzar velocidad de

transmisión superiores a 10 Gbps, en centenas de kilómetros

FIBRAS MONOMODO



Nota: El número de modos dentro de una fibra se determina por el parámetro V, también conocido como frecuencia normalizada (V )

2 1

a 2 V

La condición de “corte” de todos los modos de propagación dentro de la fibra, excepto el modo fundamental, está determinada también por V. El modo fundamental es siempre transmitido dentro de cualquier fibra

Para una fibra monomodo V < 2,405

FIBRAS MONOMODO



Determine el radio máximo que debe tener una fibra monomodo, que opera en una longitud de onda mayor a 1,2 m. Considere que 1 = 1,45, y = 5 x 10-3

¿Cuál debe ser el valor de para que radio de la fibra monomodo del ejemplo en cuestión sea de 4 m?

Respuesta

a < 3,2 m

Respuesta

= 3 x 10-3

FIBRAS MONOMODO



MMF = Multi-mode optical fiber Se transmiten varios modos simultáneamente

(pueden ser fácilmente mayor a mil)

FIBRAS MULTIMODO

Cortas distancias (dentro de edificios o campus). Pares típicos velocidad de transmisión/distancia son:

100 Mbps para 2 km, 1 Gbps para 500-600 metros, 10 Gbps para 300 metros



Su mayor núcleo facilita las conexiones, permitiendo, por ejemplo, el uso de LEDs o VCSLE (vertical-cavity surface-emitting lasers).

= 0,85 m (850 nm) Ancho de banda limitado por la dispersión modal Tipos: de índice escalonado y de índice gradual Puede ser descrita por los diámetros de su núcleo y

revestimiento, por ejemplo, 62,5/125 m

FIBRAS MULTIMODO

22

- 21

2D 1 M

M = número de modos en la fibra multimodo

D = Diámetro de la fibra


Lámina 51

CAMPOS DE USO DE LA FIBRA



Diferentes tipos de redes de comunicaciones: backbone, distribución y acceso, para voz, audio, video, datos a alta velocidad, etc

USOS DE LA FIBRA ÓPTICA

Red de telecomunicaciones



Sensores ópticos: medición de temperatura, presión, tensiones, etc., con aplicaciones en pozos petroleros, puentes, aviones, etc.

Sensor de nivel

Sensor para medición de la salinidad marina

Sensores de luzSensor de temperatura




Aplicaciones médicas o industriales, para el guiamiento de luz hasta un objetivo que no se encuentra en la línea de visión

Fabricación de endoscopios (utilizado, por ejemplo, en medicina para visualizar objetos a través de agujeros pequeños) utilizando latiguillos de fibra fibroscopios. Por ejemplo, laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios, entre otros

Los endoscopios basados en fibroscopios, son también utilizados en arqueología

Fibroscopio




Aplicaciones militares, por la seguridad lógica que ofrece la fibra

En sistemas de transporte ferroviarios y metropolitanos, para transmisión de voz y video, control y adquisición de datos, mando y señalización

Detección de peso de vehículo en peajes

Sensor para detección de peso

Sistema ferriviario




Sistemas de seguridad física Control de procesos industriales Como componente en la confección del hormigón translúcido

(mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par)

Iluminación en edificios, recogiendo, por ejemplo, la luz en la azotea y llevarla mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio

Usos decorativos, incluyendo iluminación, árboles de Navidad



Lámina 57

DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA



PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA

Las propiedades mecánicas de la fibra óptica son una medida de la capacidad de la fibra para mantener integra su estructura durante los procesos de manufacturación e instalación de la misma. También es una medida de la vida útil de la fibra

Medida de la capacidad del cable para separar los hilos de fibras, y permitir que dichos hilos mantengan un nivel específico de potencia óptica, a pesar de la posible aplicación de varias fuerzas externas



PARÁMETROS MECÁNICOS DE LA FIBRA ÓPTICA

Propiedades del revestimiento: auto-adhesión, encogimiento, fuerza de elongación y extensión

Resistencia de vibración del cable Doblamiento cíclico Compresión del relleno del tubo Curvatura Vibración Resistencia de impacto


Lámina 60

RECOMENDACIONES ITU-T PARA FIBRAS MONOMODO



RECOMENDACIONES ITU-T

Recomendación Nombre

G.650.1 Definición y métodos de prueba para atributos lineales y determinísticos del cable fibra óptica monomodo

G.650.2 Definición y métodos de prueba para atributos estadísticos y no lineales del cable de fibra óptica monomodo

G.650.3 Métodos de prueba para secciones instaladas de cables de fibra óptica monomodo

G.652 Características de un cable de fibra óptica monomodo

G.653 Características de un cable de fibra óptica DSF

G.654 Características de un cable de fibra óptica CSF (cut-off shifted fiber)

G.655 Características de un cable de fibra óptica NDSF

G.656 Características de un cable de fibra óptica NDSF para transporte óptico de banda ancha

G.657 Características de un cable de fibra óptica BLIF (Bending Loss Insensitive fiber) para redes de acceso



RECOMENDACIONES ITU-T


Lámina 63

TECNOLOGÍA DE LAS FIBRAS ÓPTICAS



HFC (Hybrid Fiber Coax) Redes hibridas de telecomunicaciones que combina fibra óptica

con cable coaxial, para brindar servicios múltiples servicios (voz, datos, video, Televisión)

La principal aplicación es la transmisión de televisión por cable



Red en la que los componentes activos existentes entre el operador y el usuario son sustituidos por divisores ópticos pasivos (splitter), para guiar la información transmitida a través de dicha red

Costos de implementación reducidos de manera significativa Son utilizadas en las redes FTTH

PON (Passive Optical Network)



Red de acceso al usuario basada en fibra óptica =múltiples servicios de banda ancha de forma simultánea

Soporta WDM (Wavelength Division Multiplexing)

FTTH (Fiber To The Home)



Múltiples servicios: voz, Ethernet, etc Distancias de cobertura de hasta 20 km Altas Velocidades de transmisión (2,5 Gbps)

GPON (Gigabit-Capable PON)



Evolución de las redes LAN de Ethernet a Fast Ethernet o Gigabit Ethernet, manteniendo las características del estándar IEEE 802.3

Son más eficientes para transporte de tráfico basado en IP

EPON (Ethernet PON)



Tecnología basada en la multiplexación de varias señales sobre una sola fibra óptica, mediante portadoras ópticas de diferentes longitud de onda

WDM (Wavelength Division Multiplexing)


Lámina 70

ESTRUCTURA DE LOS CABLES

DIFERENTES TIPOS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA


Lámina 71

CABLES DE FIBRA ÓPTICA

Nelson Pérez, Armando Borrero, José B. Peña, Eduardo Ramírez@Curso Fibra Óptica


Lámina 72


Tipos de cables según su composición:• Núcleo de plástico - cubierta plástica.• Núcleo de vidrio - cubierta de plástico (PCS, núcleo silicio cubierta

plástico).• Núcleo de vidrio - cubierta de vidrio (SCS, silicio cubierta de

silicio)

Las fibras de plástico son más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. Desventaja: alta atenuación: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, dentro de un solo edificio.

Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuación. Las PCS son menos afectadas por la radiación y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Los cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación.



Lámina 73

Los cables de fibra óptica están disponibles en dos (02) construcciones básicas:

Cable de Estructura Ajustada y

Cable de Estructura Holgada.




Lámina 74

Cable de Estructura Ajustada

Cordón de fibra óptica de estructura ajustada

FibraRevestimiento

Buffer 900 um

Elemento de tracción

Cubierta exterior

Está formado por un tubo de plástico o vaina en cuyo interior se encuentra alojado, en forma estable, el conductor de fibra óptica.

Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo cubierto de una protección exterior.

La protección secundaria consiste en una cubierta plástica de 900 μm de diámetro que rodea al recubrimiento de 250 μm.




Lámina 75

Cable de Estructura Ajustada. Permite que la fibra sea conectada directamente (conector

instalado directamente en el cable de la fibra), sin la protección que ofrece una bandeja de empalmes.

Debido al diseño ajustado del cable, es más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede ver incrementadas las pérdidas por microcurvaturas.




Lámina 76

Cable de Estructura Holgada Su rasgo distintivo son los tubos de fibra. Cada tubo, (2-3

mms. diámetro), lleva varias fibras ópticas (2 – 12) que descansan holgadamente en él.

Principalmente se dividen en cables multifibras armados (antihumedad y antirroedores con fleje de acero) y cables multifibra dieléctrico (cable totalmente dieléctrico).




Lámina 77

Cable de Estructura Holgada Los tubos pueden ser huecos o llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

El centro del cable contiene un elemento de refuerzo que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Proporciona refuerzo al cable y soporte durante las operaciones de tendido, así como en las posiciones de instalación permanente.




Lámina 78

Cable de Estructura Holgada La cubierta o protección exterior del cable puede ser

de polietileno, de armadura o coraza de acero, goma o hilo de aramida (exteriores como interiores)

Cada metro (o cada pie) de la cubierta está numerada secuencialmente por el fabricante.

Se usan en conexiones a largas distancias y la mayoría de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones aéreas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas.

No es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales.




Lámina 79

Estructura Holgada Estructura Ajustada

• Varias fibras por tubo• Con gel hidrófugo• Menor flexibilidad• Acabado laborioso

(Fusión)• Densidad de fibras alta

• Una fibra por buffer• Sin gel hidrófugo• Gran flexibilidad• Acabado sencillo y sólido

(Conectorización)• Densidad de fibras baja

Aplicación tipo: Telecom, Uso exterior en comunicaciones de tráfico

Aplicación tipo: Redes LAN, Seguridad, Comunicaciones industriales

Resumen de las principales características de ambos tipos de estructuras:




Lámina 80

Cable Blindado Coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta

de polietileno, proporcionando al cable una resistencia excelente al aplastamiento y protección frente a roedores.

Uso en instalaciones directamente enterrada ó entornos de industrias pesadas. Disponible generalmente en estructura holgada, aunque también hay cables de estructura ajustada.

Cable de fibra óptica con armadura




Lámina 81

Cable Aéreo Autoportante o Autosoportado Es un cable de estructura holgada (utilizado en estructuras aéreas).

No requiere un fijador como soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste se utilizan abrazaderas especiales. El cable se sitúa bajo tensión mecánica a lo largo del tendido.

Están diseñados para cumplir los requisitos exigentes de los medios de transporte y distribución eléctricos.

Son cables capaces de contener hasta 576 fibras, de soportar tensiones mecánicas elevadas y diseñados para ser instalados en los entornos más exigentes (eléctrico y ambiental).




Lámina 82

Cable SubmarinoEs un cable de estructura holgada diseñado para permanecer sumergido en el agua. Actualmente muchos continentes están conectados por cables submarinos de fibra óptica transoceánicos.




Lámina 83

Cable Compuesto Tierra-Óptico (OPGW)

Es un cable de tierra que tiene fibras ópticas insertadas dentro de un tubo en el núcleo central del cable. Las fibras ópticas están completamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compañías eléctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión.




Lámina 84

Cables Híbridos

Es un cable que contiene tanto fibras ópticas como pares de cobre.

1 - Revestimiento exterior2 - Blindaje de acero gofrado3 - Membrana protectora4 - Cable de cobre5 - Rip cord6 - Cable de fibra óptica

1 - Revestimiento exterior2 - Membrana protectora3 - Cable de cobre4 - Rip cord5 - Cable de fibra óptica

Fuente: Hyperline




Lámina 85

Códigos de Colores de la Cubierta Externa

FIBRAS


De conformidad con el TIA-598-A:

50/125 – Anaranjado 100/140 - Verde 62.5/125 – Gris 200/230 – Negro Monomodo – Amarillo.


Lámina 86

TIA-598-A Fibra Óptica Código de Colores Estándares

1 Azul 7 Rojo

2 Anaranjado 8 Negro

3 Verde 9 Amarillo

4 Café 10 Púrpura

5 Gris 11 Rosado

6 Blanco 12 *Azul Marino

*Para más de 12 fibras los colores son repetidos cada 12 fibras

Códigos de Colores de la Cubierta Externa


FIBRAS


Lámina 87

Existen muchos tipos diferentes de cables de fibra óptica. Los cables están definidos por el números de fibras en el cable, el tipo de fibra (MM o SM), el tamaño de la fibra (50, 62,5 o 125 m) y el tipo de material utilizado para envolver la fibra. El material que envuelve la fibra posee diversos nombres. Algunos de estos nombres son genéricos y otros son propios de las compañías fabricantes.

ELIGIENDO EL CABLE



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Para evitar confusiones, debería comenzarse respondiendo las siguientes preguntas: ¿Qué tipo de fibra necesito? ¿Cuántas fibras necesito? Cable interno o externo? ¿Estará el cable en un ambiente de riesgo y requiere

protección adicional? ¿Estará enterrado y requiere protección contra

humedad y anti-roedores? ¿Qué otras especificaciones debe cumplir? Plenum,

Tempest, NEC, UL, CSA?


ELIGIENDO EL CABLE


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A) Cables para Interiores

Los cables para interiores son los que se usan dentro de los edificios, deben tener buena flexibilidad y ser no propagadores de la flama; caracterizándose todos ellos en tener la cubierta externa del PVC antifuego, y en no llevar armaduras.

TIPOS DE CABLES ÓPTICOS



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B)Cables para Exteriores

Estos diseños contemplan todas las posibles variedades: Puede llevar cubierta secundaria de tubo holgado o de

tubo ajustado, o bien ir sin esta cubierta. Pueden ser de elemento central de tensión de núcleo

ranurado, o de elemento de tensión exterior. Por lo regular todos llevan barreras contra la humedad

que pueden ser de jelly, de cintas magnéticas o utilizando presión de gas. En general la cubierta externa es de polietileno con negro de humo.

Pueden llevar o no armadura y si la llevan pueden ser en cualquiera de sus variedades.




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C) Cables Especiales

Son elaborados bajo pedido especial del usuario. (ej. cable submarino)

Para poder utilizar la fibra en forma práctica, esta debe estar protegida contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afectan el desempeño de la fibra, por ello es necesario proporcionar una estructura protectora a la fibra formándose así el cable óptico.

La estructura variará dependiendo si el cable será instalado, ya sea en ductos subterráneos, enterrado directamente o suspendido en postes.




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PROTECCIÓN DE CABLES DE F.O. Y MATERIALES MÁS UTILIZADOS


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Estructura, Protección y Materiales del Cable ÓpticoUn cable de fibra óptica cuenta con los siguientes elementos:

Núcleo. Compuesto por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación de la luz (puede ser de vidrio o plástico).Cubierta primaria. Se aplica durante el estirado de la fibra. Es la zona externa y coaxial con el núcleo, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, también se denomina envoltura o revestimiento (es de plástico).Cubierta secundaria. Proporciona protección radial, contra esfuerzos mecánicos. Por su forma puede ser: de tubo apretado (d=0.8 a 1 mm) o tubo holgado (d=1 a 3mm). Por sus materiales puede ser de poliuretano, nylon o teflón.Miembro de tensión. Elemento que absorbe las cargas longitudinales del cable óptico.

CLASIFICACIÓN DE CABLES ÓPTICOS



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Estructura, Protección y Materiales del Cable Óptico

Por su Material: Metálico, Acero, Aluminio.Dieléctricos: filamento plástico, fibras textiles, fibras de vidrio, plástico reforzado con fibras.

Barrera contra la humedad. Evita la penetración de humedad al cable, se utilizan petrolato o jelly (repelente al agua), o jalea contra la humedad. En fibras submarinas existe la presurización por nitrógeno o por aire seco.

Cubiertas del cable. Protege a las fibras y demás elementos del cable, de impactos, fricción y elementos corrosivos. Se emplea el polietileno PVC.

Armadura. Protege contra daños mecánicos, roedores y termitas, se utilizan acero o aluminio.


CLASIFICACIÓN DE CABLES ÓPTICOS


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Descripción Genérica del cable

Los cables ópticos están formados por dos componentes básicos, cada uno de los cuales debe ser seleccionado adecuadamente en función de la especificación recibida o del trabajo a desarrollar:

Núcleo óptico: Formado por el conjunto de las fibras ópticas, conforma el sistema guía-ondas responsable de la transmisión de los datos. Sus características vendrán definidas por la naturaleza de la red a instalar. Definirá si se trata de un cable con fibras monomodo, multimodo o mixto.

Elementos de protección: Su misión consiste en proteger al núcleo óptico frente al entorno en el que estará situado el cable, y consta de varios elementos (cubiertas, armadura, etc.) superpuestos en capas

PROTECCIÓN DE LOS CABLES



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Elementos de protección: las cubiertas

Son aquellas partes del cable que, en contacto con su entorno, conforman una barrera frente a posibles agresiones de agentes externos. Construidas generalmente con diferentes materiales plásticos, toman la forma de cubierta única en los cables llamados “de interior” y de cubiertas interior (próxima al núcleo óptico) y exterior (en contacto con el medio) separadas por una armadura. Esta doble cubierta tiene como misión mantener la protección del núcleo en el caso de destrucción de la primera; como puede suceder en el caso de ataque de roedores o punzonado accidental.




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RESUMEN CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE MATERIALES EMPLEADOS EN CUBIERTAS DE CABLES

Descripción PE LSZH PUR PA NBR ETFE

Material Tipo Polietileno lineal de media/baja densidad

PVC (Policloruro de vinilo) LSZH (Low Smoke Zero Halogen)

Poliuretano Poliamida Caucho nitrílico Teflón ETFE

Gama Temperaturas ºC +80/-80 +80/-25 +75/-40 -40/+115 +75/-40 -200/+150

Resistencia Intemperie Buena Aceptable Aceptable Buena Excelente Buena

Resistencia Aceites Regular Deficiente Excelente Excelente Buena Excelente

Resistencia Ácidos Buena Regular Mala Deficiente Buena Excelente

Resistencia Hidrocarburos Mala Regular Excelente Buena Regular Excelente

Resistencia Agua Excelente Regular Aceptable Aceptable Buena Excelente

Resistencia Mecánica Buena Aceptable Excelente Buena Buena Excelente

Resistencia al Fuego Humos nocivosNo propaga la llama

No propaga el incendioBaja emisión humo

Humos nocivos Humos nocivos Humos nocivos Humos nocivosBaja flamabilidad

Aplicación TipoCables de exterior aéreos o en conducto

Cables de interior y campus

Cables de exterior o directamente enterrados

Cables en conductos saturados

Cables de campus en entornos industriales

Cables de campus en entornos industriales




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Elementos de protección: las armadurasProtección suplementaria frente a las agresiones: deformación (aplastamiento), ataques de roedores, fuego, etc. Consisten generalmente en elementos de acero o fibra de vidrio (varillas, hilaturas, trenzas o láminas) situadas entre las dos cubiertas o bajo la cubierta exterior.Las armaduras metálicas, más eficaces como protección contra los roedores, presentan el inconveniente de suprimir una de las ventajas buscadas en un enlace de fibra óptica, su característica de enlace dieléctrico.

Tipos: Varillas de fibra de vidrio: muy sólidas, proporcionan una alta rigidez al

cable. Hilaturas de fibra de vidrio: mantienen la flexibilidad, presentan un

efecto disuasorio frente a los roedores, pero su eficacia disminuye en las curvas del tendido, por desplazamiento.

Trenza de fibra de vidrio: añade a las ventajas anteriores (dielectricidad y efecto disuasorio) una protección permanente y en algunos cables constituye una barrera frente al fuego.




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Conclusión:

Para la correcta identificación de un cable óptico es preciso recabar los siguientes datos:- Núcleo óptico: tipo y número de fibras, tipo de

estructura (holgada o ajustada), tipo de elemento de tracción (elemento central o periférico).

- Cubiertas: número (simple o doble) y tipo (generalmente PE o LSZH. Casos especiales PUR o NBR).

- Armaduras: dieléctrica (varillas, hilaturas o trenza) o metálica (chapa corrugada de acero o trenza).

- En general, características mecánicas requeridas por el proyecto o tipo de instalación (resistencia a la tracción, radio de curvatura, etc.).




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SEÑALES UTILIZADAS EN CABLES ÓPTICOS



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TIPOS DE TENDIDO DE LOS CABLES ÓPTICOS


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Tendido Submarino Tendido Aéreo Tendido Terrestre

El tendido de los cables es la acción propia de desplegar el cable de fibra óptica entre los extremos a conectar. Existen diferentes métodos de realizar el tendido, de acuerdo al tipo y la zona en la que se desee realizar.



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Tendido Submarino

Se compone de cables de fibra óptica interconectados a través de repetidores, que amplifican las señales y permiten alcanzar distancias de hasta 9.000 kms por tramo. Resisten temperaturas, salinidad, humedad y presiones del agua, pues se encuentran instalados hasta a 3.000 mts de profundidad.

Se conectan a sistemas de transmisión y recepción, integrados por moduladores y multiplexores ópticos que constituyen los sistemas de observación y control, los cuales, en conjunto con los amplificadores empalmados al cable cada 30 o 50km, garantizan la integridad de las señales que viajan por las fibras ópticas para permitir la telecomunicación. Estos cables necesitan constante mantenimiento y supervisión.




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Tendido Submarino

Ventajas: Es más barata, implica menor riesgo de interrumpir el enlace por razones climáticas. El retardo de transmisión es mucho menor, es ideal para transmisión de telefonía internacional.

Fases: Estudio para trazar la rutaEspecificación de requisitos tecnológicos.Relevo de datos geofísicosDefinición de la ruta real (Especificación de los tipos de cable

submarino, Empalmes, estructuras y demás equipamiento y mecanismo de

transmisión electrónica).Instalación del tendido de fibra óptica.

Una vez realizada la instalación se deben realizar operaciones demantenimiento permanentes, utilizando vehículos de operación

remota (ROV), que trabajan a grandes profundidades.




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Tendido Submarino

El cable submarino de fibra óptica debe ser resistente y liviano.

Estructura:Fibras Ópticas con alto número de hilos (hasta 144), agrupadas de a 12.Tubo central de cobre (holgado), proporciona protecciónSoporte a través de alambresAislamiento con HDPE (High-density polyethylene)Armadura, le da integridad y fuerza estructural para resistir

esfuerzos y protege contra los predadores, las rocas, etc.

Tipos: liviano, con blindaje simple y con blindaje doble.

El tipo de cable apropiado para cada segmento de la ruta del cliente se especifica en diagramas rectilíneos y balances energéticos desarrollados a partir de los datos geofísicos recopilados durante el relevamiento marino previo al tendido del cable.




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Tendido Aéreo

Aprovechan las instalaciones existentes de las empresas de transporte de energía eléctrica.

Tipos:ADSS (All Dielectric Self-Supporting). Pueden instalarse en vanos de

hasta 600 m, e incorporar protección contra los disparos si se instalan en zonas de cazadores.

Cable con el mensajero unido al núcleo óptico mediante la cubierta externa. El mensajero actúa como elemento de refuerzo y soporta el peso del cable. Este cable se usa en instalaciones aéreas con vanos cortos. Solución muy económica.




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Tendido Aéreo

Adosados: Diseñados para ser atados a un cable mensajero, al hilo de tierra o al conductor de fase en las líneas de alta tensión. Esta última, conocida como ADL, contiene elementos totalmente dieléctricos. Permite instalaciones rápidas y económicas.OPGW (OPtical Ground Wire)Métodos de tendidos, depende del vehículo con acceso a la

línea de poleas, y de la instalación sobre la que se desea realizar el tendido: Riel en movimiento Riel Estacionario




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Tendido terrestre

Para hacer un tendido terrestre pueden abrirse zanjas a cielo abierto, o utilizar la tecnología trenchless de tunelería guiada.El sistema a cielo abierto trae molestias, (ruidos, veredas abiertas, suciedad). No se recomienda su uso en centros urbanos.En el sistema trenchless, se trazan túneles mediante perforaciones direccionales Permite realizar el tendido y el mantenimiento de los tubos, sin abrir todo el suelo.Utilizando la robótica es posible tender los cables de fibra dentro de las cloacas, a las que no se podría acceder normalmente.Los precios de ambos sistemas son casi iguales. Varia de acuerdo a: diámetro de la ductería (si se debe ensanchar el túnel) y cantidad de metros.La técnica tradicional de tirar de la fibra, implica alta fricción en las curvas, se reduce con el uso de lubricante.La técnica de jetting evita altos niveles de tensión sobre el cable. Se genera una corriente de aire de alta presión que empuja el cable a medida que se inserta.




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MÁQUINAS UTILIZADAS PARA EL TENDIDO


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MATERIALES

NOMBRE USO

Malla de Tiro Para preparar el extremo de tracción del cable en el lugar de instalación

Bentonita Para reducir la fricción entre el cable y los ductos

Alambre Galvanizado Para usos varios

Teipe de Vinil Para usos varios

Tacos de Anclaje, Tornillos y Abrazaderas

Para fijar el cable dentro de los tanques

Trapos y Estopa Para usos varios

Materiales, herramientas y equipos necesarios en el tendido de cables de F.O.

EQUIPOS UTILIZADOS EN EL TENDIDO DE LOS CABLES

ÓPTICOS

Tendido Terrestre



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HERRAMIENTAS

Y

EQUIPOS

NOMBRE USO

Planos del Proyecto Ubicar Rutas

Zanjadora Abrir zanjas

Tubos Flexibles Para orientar el cable dentro del tanque hacia la boca de los ductos

Chua Plástica Para protección del cable durante el tendido

Winche Deslizante Para tracción del cable

Remolque Hidráulico Para transporte de carretes

Gato Cadena Para regular la altura del carrete del cable

Cabezal de tracción Para halar el cable

Dinamómetro Para controlar la tensión

Eslabón giratorio Para evitar la torsión del cable durante el tendido

Cizalla Para cortar el cable

Sistema de poleas para tendido en canalización

Para guiar y extraer el cable del tanque

Llave para tanques Para abrir los tanques

Señales de prevención, crinolinas, banderas Como elemento de seguridad y prevención

Estrobos Para fijar el dinamómetro

Materiales, herramientas y equipos necesarios en el tendido de cables de F.O.


EQUIPOS UTILIZADOS EN EL TENDIDO DE LOS CABLES

ÓPTICOS


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MÁQUINAS PARA TENDIDOS DE FIBRA ÓPTICA



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RECOMENDACIONES Y CONSEJOS PRÁCTICOS


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RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE FIBRA

ÓPTICA Comience por la inspección y la limpiezaEnemigo Nº 1: Los extremos sucios

Aspectos a tener en cuenta

Existen dos (02) tipos de problemas que pueden causar pérdida óptica cuando las señales luminosas atraviesan un extremo de la fibra y se introducen en otro, dentro de un adaptador: la contaminación y los daños.

Contaminación: La contaminación de los extremos del cableado puede producirse por la presencia de polvo, grasas o geles hidrófugos. Paradójicamente, las tapas protectoras (también llamadas “tapas contra el polvo”) son uno de los elementos que más contaminación acumulan. Es necesario inspeccionar los extremos de la fibra para asegurarse de que no hay contaminantes a la vista.



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Daños

Llevar a cabo las conexiones primero y luego inspeccionar aquellas que no funcionen correctamente es un procedimiento arriesgado ya que el contacto físico entre contaminantes acoplados puede producir daños permanentes.

Los daños se manifiestan como arañazos, agujeros, grietas o muescas. Estos defectos de la superficie del extremo de la fibra pueden estar causados por una terminación incorrecta o contaminación durante el acoplamiento.

Si la fibra presenta arañazos o exudación epoxídica excesiva, puede volver a pulirse con papel de lija para eliminar el problema.



ÓPTICA


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Prácticas recomendadas

Independientemente de la técnica elegida para limpiar los extremos de la fibra, es fundamental seguir algunas recomendaciones básicas. En primer lugar, la inspección debe llevarse a cabo tanto antes como después de la limpieza para comprobar los resultados. Si al inspeccionar la fibra después de la limpieza aparecen restos de contaminación, es necesario proceder a una segunda limpieza.

En segundo lugar, siempre se deben inspeccionar ambos lados de una conexión ya que siempre tenemos dos superficies que entran en contacto. Y, por último, casi siempre es más fácil y barato inspeccionar y limpiar de manera preventiva que como medida reactiva. Las inspecciones y limpieza regulares permiten evitar los tiempos de inactividad inesperados.



ÓPTICA


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Antes de comenzar con el tendido del cable, se debe planificar el trabajo y revisar los planos del proyecto, confirmando rutas y detalles de la instalación de los subductos y el cable de fibra.

Antes de proceder al tendido del cable, se deben prever los materiales, herramientas, equipos y dispositivos de seguridad y prevención con el fin de evitar accidentes, garantizar el paso de peatones y el tránsito de vehículos.

Los carretes de cables deben moverse en tramos cortos durante el tendido y se deben girar según lo indica la flecha marcada en los laterales, no deben dejarse caer de alturas ni colocarlos en forma horizontal, mantenerlos bien protegidos antes de iniciar los trabajos. Así mismo cada carrete deberá tener un numero que indique su posición a lo largo del tendido.



ÓPTICA


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La torsión y tensión máxima aplicadas a los tendidos en forma mecánica, deben ser controladas con un dinamómetro para evitar que se excedan los valores permitidos.

Se deben mantener los valores mínimos de radios de curvatura (20 veces el diámetro del cable) y de máxima tensión para evitar modificaciones en la capacidad de transmisión y no degradar las características propias del cable.

Cada pieza de cable (largo de corte) tendrá una longitud correspondiente a la distancia real, incluyendo un exceso de 10 metros por cada extremo del cable para el acomodo, pruebas y empalmes en los tanques, para facilitar los trabajos dentro de los mismos y hacer los cambios necesarios de ubicación y fijación de los cables y subductos existentes.



ÓPTICA


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Colocar una conexión de puesta a tierra de 25Ω o menos y equipotenciar el cable en todos sus puntos de empalme.

Una vez tendido, acomodado y fijado el cable de F.O, se deben realizar las pruebas eléctricas y sellar cada extremo del cable para evitar la penetración de humedad.

El procedimiento de instalación del cable de fibra debe finalizar con la entrega de protocolo de mediciones, planos actualizados de ubicación, identificación, rutas y empalmes del proyecto.



ÓPTICA



PROCESOS DE FABRICACIÓN


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ELECCIÓN DEL MATERIAL

Estos tres principales criterios, aunque no son los únicos, son suficientemente restrictivos, como para limitar la elección entre vidrios, materiales plásticos y líquidos.


Características principales:Elásticos para dar forma a la fibra. Transparentes para las longitudes de onda ópticas. El material del núcleo debe tener un índice de refracción superior al del material que forma la cubierta.



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ELECCIÓN DEL MATERIAL

Dentro del campo de la fabricación de fibra óptica se distinguen dos (02) grandes variedades de vidrios:

Sílice o sílice fundido: Este vidrio esta hecho de sílice puro, que es una variedad amorfa del cuarzo cristalino. Vidrio compuesto: Formado mediante una mezcla de sílice y de óxidos formadores (silicio, germanio, fósforo, boro) y modificadores (sodio, calcio, bario y potasio), para modificar ciertas propiedades físicas, (temperatura de fusión e índice de refracción) y químicas, (solubilidad). Esta variedad tiene un punto de fusión mucho más bajo y un índice de refracción más elevado.




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La fibra debe tener las siguientes características:

Núcleo y cubierta con índices diferentes.Núcleo y cubierta concéntricos.El diámetro del núcleo debe ser constante en toda su

longitud.Perfil del índice optimizado lo que conduce a la

mínima dispersión posible.Atenuación muy baja.Ser lo más larga posible.Tener la mayor resistencia mecánica posible.Ser lo más barata posible.




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Una barra de vidrio de una longitud de 1 m y de un diámetro de 10 cm, permite obtener por estiramiento, una fibra monomodo de una longitud de alrededor de 150 km!




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La primera etapa consiste en el ensamblado de un tubo y de una barra de vidrio cilíndrico montados concéntricamente. Se calienta el todo para asegurar la homogeneidad de la barra de vidrio.




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La barra así obtenida será instalada verticalmente en una torre situada en el primer piso y calentada por las rampas a gas.




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Se estira el vidrio y se lleva en dirección de la raíz para ser luego enrollado sobre una bobina.




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Se mide el espesor de la fibra (~10um) y se regula la velocidad del motor a fin de asegurar un diámetro constante.

Se envuelve el vidrio con un revestimiento de protección (~230 um) y se ensamblan las fibras para obtener el cable final a una o varias hebras.




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¿Cómo se fabrica la fibra?La fibra óptica se fabrica con vidrio de extrema pureza.

Fases del proceso: Fabricación del cilindro “preforma” de vidrio. Estirado de las fibras a partir de la preforma. Pruebas y mediciones de las fibras.




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Métodos de Fabricación de la PreformaVapor Axial Deposition (VAD)/Depósito Axial VerticalEs muy utilizado en Japón. Utiliza la misma materia prima que el método anterior. La diferencia radica en que, en aquel solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este se deposita además el revestimiento.Ventajas:Comparado con el M.C.V.D, permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud. Necesita menor aporte energético. Desventajas:Se necesitan equipos de alta sofisticación

para su ejecución.



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Métodos de Fabricación de la Preforma

Parte de una varilla de sustrato de cerámica y un quemador.

Outside Vapor Deposition (OVD/Obtención de Preforma por Depósito Externo

Ventajas: Tasas de deposición del orden de

4,3g/min. Representa una tasa de fabricación de fibra óptica de 5km/h, habiendo eliminado las pérdidas iniciales en el estirado de la preforma.

Es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, pues los perfiles obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible.


PROCESOS DE FABRICACIÓNEliminar


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Plasma Chemical Vapor Deposition (PCVD)

Se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en estos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.

Métodos de Fabricación de la Preforma




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Se coloca la preforma en un horno tubular abierto, sometida a 2.000ºC, para reblandecer el cuarzo.

Se fija el diámetro exterior de la FO. Se mantiene constante y uniforme la tensión de tracción sobre la preforma. No deben existir corrientes de convección en el interior del horno.

La atmósfera del horno debe estar aislada de partículas del exterior, para evitar que la superficie reblandecida de la FO se contamine, se creen microfisuras y se rompa la fibra.

Estirado de la Preforma




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Se aplica a la fibra un material sintético, generalmente un polimerizado viscoso que posibilita las elevadas velocidades de estirado, (1m/sg - 3m/sg), conformándose así una capa uniforme sobre la fibra, totalmente libre de burbujas e impurezas.

Posteriormente se endurece la protección antes descrita, quedando así la capa definitiva de polímero elástico.

Esto se realiza mediante procesos térmicos o a través de procesos de reacciones químicas empleando radiaciones ultravioletas.


Estirado de la Preforma



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Fuerza de tensión de la fibra (mínima: 100,000 lb/pg2). Se prueba para evitar defectos puntuales con un reflectómetro

óptico, el cual indicará cualquier anomalía a lo largo de la longitud de la fibra. Una serie de parámetros ópticos dependen de la longitud de onda, (atenuación, ancho de banda, apertura numérica, dispersión cromática).

Parámetros geométricos - fibras multimodos y monomodos, (diámetro y no circularidad del cladding, cubierta y no circularidad del diámetro exterior, error de concentricidad del cladding y del núcleo y diámetro del núcleo).

Comprobación medioambiental y mecánica: se realiza periódicamente para asegurar que la fibra mantenga su integridad óptica y mecánica, (fuerza de tensión y operación en rangos de temperatura, dependencia de la atenuación con la temperatura, dependencia de la temperatura y humedad, y su influencia en el envejecimiento).

Pruebas sobre la Fibra Óptica

Existen tres tipos de pruebas : mecánicas, ópticas y geométricas.



fop modulo 1 fu 22052009

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