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 ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?

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moshy

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MensajeTema: ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?   Lun Feb 15, 2010 1:32 am



La fibra óptica es el material que constituye la base de las modernas redes de telecomunicaciones de alta capacidad. Una fibra óptica no es más que un larguísimo filamento de vidrio, tan fino que es perfectamente flexible, debidamente protegido por una camisa plástica. A traves de estos haces se transmiten, mediante un láser acoplado, señales luminosas que se detectan en el destino.

Pero evidentenente, para tener una gran capacidad de transmisión a larga distancia, la fibra debe tener unas características muy particulares. La fabricación de fibra óptica es un proceso de alta tecnología. Tengamos en cuenta que el grosor estándar de la fibra es 125 micras (aproximadamente el doble que un cabello humano) y el núcleo es de unas 8 micras (en fibras monomodo, que son las usadas para comunicaciones a larga distancia). Y evidentemente, es crítico mantener la pureza y la regularidad del núcleo.

Todo ello convierte la fabricación de fibra en un proceso complicado. Sin embargo, el fundamento es sencillo (y es una idea brillante). Se trata de construir grandes tubos de vidrio que reproducen a escala macroscópica la estructura de la fibra. Estos tubos se llaman preformas. Posteriormente, la preforma se va fundiendo y estirando hasta que obtenemos un filamento alargado cuyo fino diámetro reproduce a escala microscópica la preforma original.

El proceso de fabricación de las preformas no es en absoluto sencillo ya que evidentemente no estamos hablando de simple vidrio, sino de unas características muy concretas y una extrema pureza. Un modo de fabricación de preformas es el que os mostramos en el siguiente vídeo del Discovery Channel (hay un grave error de doblaje, cuando dice ‘silicona’ en realidad quiere decir ‘sílice’, en inglés silica).



En este proceso, se parte de barras de vidrio huecas, que se bañan en un gas que contiene las partículas de lo que será el futuro núcleo. Calentando hasta mil grados, estas partículas comienzan a fundirse hasta que el tubo hueco colapsa y forma una vara maciza con la estructura deseada: la preforma.

Una vez hechas las preformas, se colocan verticalmente y se calientan hasta que se van fundiendo formando un hilillo continuo. De una preforma se sacan kilómetros y kilómetros de fibra. Este proceso, a pesar de la sencillez de la idea, es muy complejo y delicado, ya que hay que garantizar que el flujo se mantiene constante, que el hilo mantiene un grosor de 125 micras y que no se producen tensiones excesivas. Durante esta fase además se aprovecha para crear una capa protectora sobre el vidrio.

La fibra óptica se enrolla en grandes bobinas. Las grandes redes de comunicación usan haces de varias fibras agrupadas en un cable tan grueso como un cable eléctrico pero capaces de transmitir una cantidad de información mucho mayor, a distancias muchísimo mayores y con un menor gasto de potencia.

--- VÍA: Genciencia
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marc

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MensajeTema: Re: ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?   Lun Feb 15, 2010 1:43 am

es la gran apuesta para las comunicaciones no inalámbricas (estoy metido en ello de cierta forma).


lo más fascinante es el hecho de transmitir información con señales luminosas:

lo que me han enseñado hasta la fecha es lo siguiente: la fibra està compuesta por varias capas, algunas son para protegerla y dos sirven para la transmisión de la señal: tienen diferente densidad de forma que el haz de luz va rebotando contra los bordes de la capa interior sin salir nunca de ella (refracción)

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moshy

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MensajeTema: Re: ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?   Lun Feb 15, 2010 2:28 am

De Wikipedia:

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagneticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite una alta confiabilidad y fiabilidad.

- Características:

La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.
Núcleo y revestimiento de la fibra óptica.

Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:

* Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.
* Uso dual(interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
* Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.
* Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.

- Funcionamiento:

Los principios básicos de funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total) y la ley de Snell***.

Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo limite.

- Tipos:

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.

· Fibra multimodo:

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de diseñar y económico.

Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:

* Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
* Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda las fibras pueden ser OM1, OM2 u OM3.

* OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
* OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
* OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet(300 m), usan láser como emisores.




· Fibra monomodo:

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 300 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

-------------


*** Ley de Snell:

La ley de Snell es una fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto. El nombre proviene de su descubridor, el matemático holandés Willebrord Snel van Royen (1580-1626). Le pusieron "Snell" debido a su apellido pero le pusieron dos "l" por su nombre Willebrord el cual lleva dos "l". La ley de snell es muy utilizada en muchos casos. La misma afirma que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.



... más en Ley de Snell
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muffin_crazy



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MensajeTema: Re: ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?   Lun Feb 22, 2010 11:55 pm

dios, me encantan los capitulos de "asi se hace" lo malo es que los davan a las 2 de la madrugada XD
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marc

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MensajeTema: Re: ¿Cómo se fabrica la fibra óptica?   Mar Feb 23, 2010 12:10 am

muffin_crazy escribió:
dios, me encantan los capitulos de "asi se hace" lo malo es que los davan a las 2 de la madrugada XD
http://www.seriesyonkis.com/serie/asi-se-hace/
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