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INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFSICA, PTICA Y
ELECTRNICA
MAESTRA EN ELECTRNICA
Reporte:
COMUNICACIN POR FIBRA PTICA
Materia:
INTRODUCCIN A SISTEMAS DE COMUNICACIONES DE FIBRA
PTICA
Profesor:
DR. IGNACIO ZALDVAR HUERTA
Nombres:
ABRAHAM ISIDORO MUOZ
DAVID SERRANO RICARDO
MARISOL BASTIDA MAFRA
FEBRERO DE 2015
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INTRODUCCIN
La Fibra ptica es un medio de transmisin fsico capaz de brindar
velocidades y
distancias superiores a las de cualquier otro medio de
transmisin (cobre e inalmbricos).
Son pequeos filamentos de vidrio ultra puro por el cual se
pueden mandar haces de luz de
un punto a otro. Existen diferentes tipos de fibra ptica, y cada
una es para aplicaciones
diferentes, como para uso Mdico, de control, de iluminacin, de
imprenta y el de
Telecomunicaciones.
El uso de fibra ptica en telecomunicaciones y redes de rea
amplia se ha convertido
en algo comn en los ltimos aos. Para poder transmitir las seales
elctricas
convencionales, estas son convertidas en un rayo de luz modulada
que se introduce dentro de
la fibra y se transporta por ese medio que tiene un dimetro muy
pequeo que puede ser de
vidrio o de plstico, llevando la seal hasta el receptor que la
transforma nuevamente en una
seal elctrica. Los principios fiscos que soportan el
funcionamiento de las fibras pticas son
la reflexin y refraccin de la luz.
Una fibra ptica consta de tres partes: el ncleo central est
compuesto de vidrio de
alta pureza, el vidrio que lo rodea que se denomina
recubrimiento y es ligeramente menos
puro y con un ndice de refraccin menor al del ncleo, y una capa
protectora que cubre al
recubrimiento de un silicn flexible llamada cubierta o proteccin
de acrilato.
Las fibras pticas permiten que las seales luminosas se propaguen
a travs de ellas
al asegurarse que la luz entre en un ngulo mayor que el ngulo
crtico. Si este ngulo se
rotara, se forma un cono de aceptacin. Cualquier luz que caiga
dentro de este cono de
aceptacin, viajar a travs de toda la fibra.
Las fibras pticas son fabricadas en tres principales tipos:
multimodo de ndice
escalonado, multimodo de ndice gradual y monomodo.
La fibra de ndice escalonado puede o no tener cubierta; es la ms
simple, pero
tambin la de menos eficiencia. Esta fibra puede tener un dimetro
hasta de 1 milmetro o
ms. La fibra de ndice escalonado de buena calidad posee
cubierta. Estas fibras, utilizadas
por lo general para uniones de corta distancia, tienen dimetros
del ncleo que vara de 10 a
200 m y dimetros de cubierta que varan de 150 a 250 m su
apertura numrica es un de
alrededor de 0.3. Para un kilmetro de fibra el retraso t varia
de 20 a 2 ns y la banda pasante
de 20 a 200 MHz.
La fibra de ndice gradual es ms difcil de fabricar y se utiliza
en los enlaces de ms
alta capacidad de informacin. El perfil del ndice es
pseudoparablico. El dimetro del
ncleo es generalmente de 50 m y el de la cubierta de 125 m. La
apertura numrica es
alrededor de 0.2. El retraso est en funcin de la optimizacin del
perfil del ndice, del ancho
de la banda espectral y de longitud de onda de la fuente
luminosa utilizada. Para un kilmetro
de fibra, el retraso t vara de 800 a 200 ps y la banda pasante
de 500 a 1500 MHz.
En la fibra monomodo el dimetro del ncleo es de alrededor de 6 a
8 m, mientras
que el dimetro de la cubierta es de 125 m. La diferencia
relativa de ndice es del orden
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de 0.005. Para este tipo de fibra se consideran posibles bandas
pasantes superiores a los 50
GHz por kilmetro.
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Reporte No. 3
Comunicacin por Fibra ptica
Objetivo. Medicin de la respuesta de fibras pticas de diferentes
caractersticas cuando la
seal luminosa es proporcionada por un lser.
Material Equipo
Lser de 50 mW, 830 nm
Fibra ptica multimodo, 100 metros, apertura numrica de
0.27m,
atenuacin de 0.4 dB/Km.
Fibra ptica multimodo, 20 metros
Conectores FC
Punta acopladora de 50 Ohms
Sensor ptico THORLABS S120C
Osciloscopio Agilent Modelo S4622D
Generador de funciones Agilent Modelo 33250A con puntas
Medidor de potencia ptica y energa THORLABS, modelo
PM100D
Procedimiento:
1. Revisar las especificaciones tcnicas de los dispositivos que
se van a utilizar durante
la prctica, y posteriormente implementar el diagrama que se
muestra en la siguiente
imagen utilizando la fibra ptica de 20 metros.
Fig. 1. Diagrama del sistema de comunicacin con fibra ptica.
2. Obtener valores medidos de la seal cuadrada generada en el
osciloscopio con
amplitud pico a pico de 5V, offset de 2.5V y frecuencia que vara
de 10 Hz en
adelante. Ntese que en este paso se utiliza la fibra ptica
multimodo de 20 metros.
Frecuencia Vp-p, seal generada (V) Vp-p, seal obtenida (mV)
Tiempo de retraso
(ms)
10 Hz 5.13 19.4 50
31.62 Hz 5.13 19.4 15.8
100 Hz 5.13 19.4 -5
316.2 Hz 5.32 19.4 -1.6
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1K Hz 5.38 19.1 -0.497
3.162 KHz 5.44 19.1 -0.156
10 KHz 5.38 18.8 -0.0487
31.62 KHz 5.38 18.8 -0.01445
100 KHz 5.2 18.8 -0.0036
316.2 KHz 5.2 15 -0.3
500KHz 5.2 9.4 0.00016
*Vp-p, seal generada: Es el voltaje pico a pico medido de la
seal generada por el generador de
funciones.
Vp-p, seal obtenida: Es el voltaje pico a pico medido de la seal
obtenida del sensor ptico.
La seal obtenida en el sensor ptico se empieza a distorsionar a
una frecuencia de
100KHz, como se muestra en la imagen de abajo. Entre ms se eleva
la frecuencia la seal
sufre de una mayor distorsin.
Fig. 2. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una
frecuencia de 316.2KHz.
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Fig. 3. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una
frecuencia de 500KHz.
3. Repetir el paso anterior pero utilizando la fibra ptica
multimodo de 100 metros.
Frecuencia Vp-p, seal generada (V) Vp-p, seal obtenida (mV)
Tiempo de retraso
(ms)
10 Hz 5.13 241 -50
31.62 Hz 5.13 241 15.85
100 Hz 5.19 241 -5
316.2 Hz 5.38 238 -1.575
1K Hz 5.32 238 -0.5
3.162 KHz 5.38 238 -0.157
10 KHz 5.38 238 -0.0483
31.62 KHz 5.32 238 -0.014
100 KHz 5.44 235 -0.00323
316.2 KHz 235
500KHz 235
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Fig. 4. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una
frecuencia de 31.62KHz.
Fig. 5. Imagen de la seal generada y seal obtenida a una
frecuencia de 100KHz.
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4. Comparar las respuestas del sensor ptico que se obtuvieron
para ambas fibras pticas
(20 y 100 metros) y realizar conclusiones.
En la figura de abajo se muestra la grfica de los voltajes
pico-pico obtenidos en la
salida del sensor ptico con respecto a la frecuencia, utilizando
como canal de comunicacin
las fibras pticas multimodo de 20 y 100 metros.
Fig. 6. Grfica de Bode de amplitud para la respuesta del
fotodetector.
Para la conexin entre fibras utilizamos los conectores FC (por
su nombre en ingls
Fiber Connection), tienen un diseo verstil tipo rosca que
permite asegurar y alinear el
conector de manera firme en el adaptador. Su mecanismo de
acoplamiento tipo Rosca asegura
que el conector no tenga deslizamientos o desconexiones.
El cuerpo del conector sujeta la frula, ofreciendo una mejor
alineacin y previniendo
movimientos. Las partes de los conectores son: Frula (Cilindro
que rodea la fibra a manera
de PIN), Cuerpo (Es la base del conector), Ojillo de crimpado
(Es el que sujeta la fibra al
conector), Bota (Es el mango del conector).
Caractersticas:
Sistema de acoplamiento tipo Rosca.
Posee frula de cermica de alta precisin.
Acabado en metal resistente a la corrosin.
Ofrece baja prdida de insercin, retorno y reflexin trasera.
Ideal para un terminado PC para fibras de mltiples modos y UPC
para fibras de un
solo modo.
101
102
103
104
105
106
0
50
100
150
200
250
300 Grfica de la respuesta del fotodetector.
(Semilogaritmica)
Frecuencia [Hz]
Vp
-p [
mV
]
F.O de 20 mts
F.O. de 100 mts
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Fig. 7. Conector FC.
5. Conclusiones
As como en la prctica anterior donde el medio de transmisin fue
aire, en esta
prctica se observ que la luz puede servir para el transporte de
datos; En esta ocasin la luz
se confin en una fibra ptica del tipo multimodo para evitar
interferencias causadas por el
medio ambiente.
Se utiliz modulacin directa y se envi una seal cuadrada, se
utilizaron distancias
de 100 y 20 m y un conector FC, sin embargo la atenuacin fue
mnima, prcticamente
despreciable para estas distancias.
En la seal se observ una deformacin despus de la frecuencia de
corte, (100 KHz)
tanto a una distancia de 20 como de 100 m, esto debido al ancho
de banda a las que trabajan
los dispositivos.
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Anexos
Fig. 8. Ficha tcnica del fotodiodo S120C
Fig. 9. Grafica de respuesta tpica del fotodiodo S120C
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Fig. 10. Ficha tcnica la fibra ptica multimodo de 100
metros.
Bibliografa
[1] J. Nrou y O. Busto, Introduccin a las telecomunicaciones por
fibras pticas, Trillas, 1991.
[2] THORLABS, [En lnea]. Available:
https://www.thorlabs.com.
[3] GYCOM. [En lnea]. Available: http://fibraoptica.com.
[4] Fibremex, [En lnea]. Available: http://fibremex.com.