La fibra óptica Metodología experimental y aprendizaje de la física y la química Máster...
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La fibra óptica
Metodología experimental y aprendizaje de la física y la química
Máster Universitario en Formación del Profesorado en Educación Secundaria: Especialidad en Física y Química
(Curso 2010/2011)
Manuel Quiles Casas
ÍNDICE
1. La fibra óptica 2. Los sistemas de comunicaciones
ópticas 3. Alternativas a los mapas conceptuales y
sus características 4. Incremento de aprendizaje en fibras
ópticas con y sin mapas conceptuales
Premio Nobel Física 2009 Charles K. Kao (británico-
estadounidense). Por sus “innovadores
avances sobre la transmisión de la luz en las fibras para las comunicaciones ópticas”.
Trabajo pionero en los 60. Fue un premio compartido
con los inventores del sensor CCD de las cámaras de fotos.
Estructura de una fibra óptica Cubierta: Dióxido de Silicio SiO2 Núcleo: Cristal( Dióxido de Silicio SiO2 y Dióxido de
Germanio GeO2) Índice de refracción del núcleo mayor que el de la cubierta
(ejemplo: 1.471 en el núcleo, 1.457 en la cubierta)
Mecanismo de propagación
Video
Guiado de rayos: modos A cada rayo guiado con un ángulo de inclinación
diferente se le denomina MODO
Tipos de fibras
Cada modo recorre una distancia diferente a una velocidad prácticamente igual. Diferente retardo: Dispersión intermodal
125 μm
Dispersión
Frecuencias de trabajo Ninguna está dentro del espectro visible Picos de resonancia del agua
Cables La fibra óptica se suele
instalar en cables que contienen varias fibras
¡¡Hasta 3000 fibras por un solo cable!!
Ventajas como medio de transmisión Bajas pérdidas (0.17 dB/Km) y constantes casi
con la frecuencia (mapa) Tamaño y peso reducidos Transparentes al formato de señal o servicio Gran anchura de banda (32 THz.Km) Immune a Interferencias Electromagnéticas y a
Pulsos Electromagnéticos Aislantes eléctricos Seguras (no se pueden pinchar) Material base muy abundante
Problemas de las fibras ópticas Atenuación y dispersión (mapa) La unión de dos fibras es difícil (mapa) Los transmisores y receptores son muy caros Es inevitable casi siempre la conversión electro-óptica y
óptico-eléctrica. No se puede almacenar la señal como sí se hace en el
dominio eléctrico con memorias. Esto es imprescindible si se quieren crear redes todo ópticas.
Transmisión y recepción Transmisión: Diodo láser (en segunda y tercera
ventana de InGaAsP) modula la señal eléctrica. Recepción: Realizan la conversión del dominio
óptico al electrónico.Ejemplo: Diodo PIN, realiza la fotodetección.
Ejemplo: transmisor de voz (video 2:09 y 5:19)
Sistemas de comunicaciones ópticas Multiplexación por División en Longitud de Onda (WDM)
Canales por longitud de onda
Otros dispositivos Para cualquier cambio en la parte óptica: filtrado
de λ, extracción de λ, amplificación (mapa), etc. se ha de hacer con dispositivos en el dominio óptico
Filtros, acopladores, circuladores, aisladores, atenuadores, polarizadores... (mapa)
Red de difracción de Bragg
Velocidades actuales En sistemas modernos, 14 Tb/s sobre 160 Km de fibra Récord el 25/3/2010: 69.1 Tb/s sobre 240 Km de fibra
La colección impresa de la Biblioteca del Congreso de EE UU (80 Tb) se descargaría en 1.15 s
En un segundo nos podríamos descargar 345 Blu-Ray