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¿Cuáles son los componentes de la fibra óptica?

Apr 12, 2019

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Cuáles son los componentes de la fibra óptica


¿Cuáles son los componentes de la fibra óptica? Una fibra óptica típica comprende tres componentes principales: el núcleo, que transporta la luz; el revestimiento, que rodea el núcleo con un índice de refracción inferior y contiene la luz; y el revestimiento, que protege la fibra frágil en su interior.
Núcleo
El núcleo , que transporta la luz, es la parte más pequeña de la fibra óptica. El núcleo de fibra óptica generalmente está hecho de vidrio, aunque algunos están hechos de plástico. El vidrio utilizado en el núcleo es dióxido de silicio extremadamente puro (SiO2), un material tan transparente que se puede ver a través de 5 millas como si estuviéramos mirando a través de una ventana del hogar.
En el proceso de fabricación, se utilizan dopantes como germania, pentóxido de fósforo o alúmina para elevar el índice de refracción en condiciones controladas.
Los núcleos de fibra óptica se fabrican en diferentes diámetros para diferentes aplicaciones. Los núcleos de vidrio típicos van desde tan pequeños como 3.7um hasta 200um. Los tamaños de núcleo comúnmente utilizados en telecomunicaciones son 9um, 50um y 62.5um. Los núcleos de fibra óptica de plástico pueden ser mucho más grandes que el vidrio. Un tamaño de núcleo de plástico popular es 980um.
Revestimiento
El revestimiento rodea el núcleo y proporciona el índice de refracción más bajo para hacer que la fibra óptica funcione. Cuando se utiliza el revestimiento de vidrio, el revestimiento y el núcleo se fabrican juntos a partir del mismo material a base de dióxido de silicio en un estado de fusión permanente. El proceso de fabricación agrega diferentes cantidades de dopantes al núcleo y al revestimiento para mantener una diferencia en los índices de refracción entre ellos de aproximadamente el 1%.
Un núcleo típico puede tener un índice de refracción de 1,49 a 1300 nm, mientras que el revestimiento puede tener un índice de refracción de 1,47. Estos números, sin embargo, son dependientes de la longitud de onda. El núcleo de la misma fibra tendrá un índice de refracción diferente en una longitud de onda diferente.
Al igual que el núcleo, el revestimiento se fabrica en diámetros estándar. Los dos diámetros más utilizados son 125um y 140um. El revestimiento de 125um generalmente admite tamaños de núcleo de 9um, 50um, 62.5um y 85um. El revestimiento de 140um tiene típicamente un núcleo de 100um.
Revestimiento
El recubrimiento es la capa protectora de la fibra óptica. El revestimiento absorbe los golpes, las muescas, los rasguños e incluso la humedad que podría dañar el revestimiento. Sin el recubrimiento, la fibra óptica es muy frágil. Un solo corte microscópico en el revestimiento podría hacer que la fibra óptica se rompa cuando se dobla. El recubrimiento es esencial para todas las fibras de vidrio, y no se venden sin él.
El recubrimiento es únicamente protector. No contribuye de ninguna manera a la capacidad de transporte de luz de la fibra óptica. El diámetro exterior del recubrimiento suele ser de 250um o 500um. Generalmente el recubrimiento es incoloro. Sin embargo, en algunas aplicaciones, el recubrimiento está coloreado, de modo que se pueden identificar las fibras ópticas individuales en un grupo de fibras ópticas.
El revestimiento encontrado en una fibra óptica se selecciona para un tipo específico de rendimiento o entorno. Una de las formas más comunes de recubrimiento es el acrilato. Este recubrimiento se aplica típicamente en dos capas. El recubrimiento primario se aplica directamente sobre el revestimiento. Este recubrimiento es suave y proporciona una protección para la fibra óptica cuando se dobla. El recubrimiento secundario es más duro que el recubrimiento primario y proporciona una superficie exterior dura. El acrilato, sin embargo, está limitado en el rendimiento de la temperatura. Un típico acrilato puede actuar a temperaturas de hasta 125º C.
La silicona, el carbono y la poliimida son recubrimientos que se pueden encontrar en las fibras ópticas que se utilizan en entornos hostiles, como los asociados con la aviónica, la industria aeroespacial y el espacio. También se pueden usar en fibras ópticas diseñadas para minería o para perforación de petróleo y gas.
Normas
Si bien son posibles muchas combinaciones de tamaños de núcleo y revestimiento, las normas son necesarias para garantizar que los conectores y el equipo puedan combinarse correctamente. Esto es especialmente importante cuando se trata de componentes tan pequeños como los utilizados en fibra óptica, donde incluso las desalineaciones leves pueden inutilizar todo el sistema.
Dos organizaciones publican estándares que definen el rendimiento de las fibras ópticas utilizadas en la industria de las telecomunicaciones; son la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) y la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Si bien TIA y ITU publican muchos estándares sobre fibra óptica, los estándares clave con los que debe estar familiarizado con ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 y ITU-T G.657.
La norma ANSI / TIA-568-C.3 es aplicable a los componentes de cableado de fibra óptica de las instalaciones. Las normas ITU se aplican al cable de fibra óptica monomodo. Las siguientes son sus descripciones:
> UIT-TG.652: Características de un cable y fibra óptica monomodo
> UIT-T G.655: Características de una fibra óptica y un cable monomodo con dispersión desplazada
> UIT-T G.657: Características de un cable y fibra óptica monomodo con dispersión desplazada no cero
Estos estándares contienen información importante que define el rendimiento de la fibra óptica, el cable de red de fibra óptica y los componentes, como los conectores ópticos y los empalmes.
Materiales
Las fibras ópticas se hacen comúnmente con un núcleo de vidrio y un revestimiento de vidrio, pero se pueden usar otros materiales si el rendimiento de la fibra debe equilibrarse con el costo de instalación de la fibra, ajustándola con conectores y asegurando que esté debidamente protegida contra daños. En muchos casos, las fibras deben correr solo una corta distancia, y los beneficios de la alta calidad de todas las fibras de vidrio se vuelven menos importantes que simplemente ahorrar dinero. También hay circunstancias en las que las fibras están expuestas a condiciones severas, como vibración, temperatura extrema, manipulación repetida o movimiento constante. Las diferentes clasificaciones de fibra han evolucionado para adaptarse a diferentes condiciones, factores de costo y requisitos de rendimiento.
Las principales clasificaciones de fibra por material son :
Fibras de vidrio : estas tienen un núcleo de vidrio y revestimiento de vidrio. Se utilizan cuando se requieren altas velocidades de datos, distancias de transmisión largas o una combinación de ambas. Las fibras de vidrio son los más frágiles de los varios tipos disponibles, y como resultado, deben instalarse en entornos donde no se los someta a un gran abuso, o deben estar protegidos por cables o cajas especiales para garantizar que estén protegidos. no dañado
Las fibras de vidrio se encuentran comúnmente en las aplicaciones de redes de datos de larga distancia e interconexión y entre oficinas.
Sílice revestida de plástico (PCS) : estas fibras tienen un núcleo de vidrio y un revestimiento de plástico. El núcleo es más grande que la fibra de vidrio; Típicamente, 200µm con un espesor de revestimiento de 50µm. Al igual que una fibra óptica de vidrio con revestimiento de silicona, el recubrimiento de plástico de una fibra óptica PCS se utiliza normalmente con un tampón termoplástico que rodea el revestimiento de plástico. Una especificación de fibra PCS típica sería de 200/300 µm. El revestimiento de plástico también sirve como capa protectora para el núcleo de vidrio, por lo que el revestimiento que normalmente se encuentra en la fibra de vidrio no se incluye en las fibras de PCS. Las fibras de PCS se utilizan normalmente para aplicaciones de detección industrial y aplicaciones médicas / dentales.
Sílice revestida dura (HCS) : estas fibras son similares a la fibra PCS pero tienen un núcleo de vidrio con revestimiento hecho de un polímero duro u otro material, generalmente más resistente que otros materiales de revestimiento. La fibra de sílice recubierta dura se usa comúnmente en lugares donde la robustez es una consideración primordial, como la fabricación, la automatización de fábricas y otras áreas donde el choque y la vibración harían que las fibras de vidrio estándar no sean confiables. Las fibras ópticas HCS son típicamente mucho más grandes que las fibras ópticas de vidrio. Un tamaño muy popular es 200 / 230µm.
Fibra plástica : estas fibras tienen un núcleo de plástico y revestimiento de plástico. Se seleccionan por su bajo costo, robustez y facilidad de uso, y se instalan donde no se requieren un gran ancho de banda ni largas distancias de transmisión. Si bien las fibras de plástico no son adecuadas para transmisiones de alto rendimiento a larga distancia, aún pueden transportar señales con velocidades de datos útiles en distancias de menos de 100 m. Un tamaño muy popular es 980 / 1000µm. La fibra plástica está diseñada típicamente para longitudes de onda visibles en el rango de 650 nm. Algunos lugares típicos para la fibra plástica incluyen sistemas de entretenimiento para el hogar, automóviles y sistemas de control de fabricación. También pueden usarse en enlaces entre computadoras y periféricos y en equipos médicos.
Las ventajas de la fibra óptica de plástico de gran núcleo.
Es fácil entusiasmarse con el gran ancho de banda y las capacidades de transmisión de larga distancia de la fibra óptica de vidrio. Claramente supera a cualquier otro medio. Sin embargo, muchas aplicaciones no requieren un gran ancho de banda en grandes distancias. Hay muchas aplicaciones para fibra óptica en tu hogar. Es posible que ya tenga un sistema de entretenimiento en el hogar que use fibra óptica de plástico, o que tenga un automóvil que use fibra óptica de plástico para conectar dispositivos de audio o un cambiador de DVD. Ninguna de estas aplicaciones requiere un gran ancho de banda en grandes distancias. Estas aplicaciones son ideales para fibra óptica de plástico de gran núcleo. La fibra óptica de plástico generalmente está diseñada para funcionar a una longitud de onda visible en el rango de 650 nm. Ser capaz de ver la luz cuando sale de la fibra óptica tiene una ventaja significativa; No se requiere equipo de prueba costoso. Se necesita un medidor de potencia para medir la luz que sale de una fibra óptica de vidrio que opera en el rango infrarrojo. Los medidores de potencia pueden costar más que su sistema de entretenimiento doméstico.
El gran núcleo de la fibra óptica de plástico tiene otra ventaja sobre las pequeñas fibras de vidrio: es fácil de alinear con otra fibra o una fuente de luz o detector. Imagina alinear dos cabellos humanos para que los extremos se toquen y queden perfectamente centrados. Ahora imagina hacer lo mismo con dos fideos de espagueti sin cocer.