En la comunicación por fibra óptica , una fibra óptica monomodo ( SMF ), también conocida como fundamental o monomodo, [1] es una fibra óptica diseñada para transportar un solo modo de luz: el modo transversal . Los modos son las posibles soluciones de la ecuación de Helmholtz para ondas, que se obtiene combinando las ecuaciones de Maxwell y las condiciones de contorno. Estos modos definen la forma en que la onda viaja a través del espacio, es decir, cómo se distribuye la onda en el espacio. Las ondas pueden tener el mismo modo pero tener diferentes frecuencias. Este es el caso de las fibras monomodo, donde podemos tener ondas con diferentes frecuencias, pero del mismo modo, lo que significa que se distribuyen en el espacio de la misma manera, y eso nos da un solo rayo de luz. Aunque el rayo viaja paralelo a la longitud de la fibra, a menudo se le llama modo transversal ya que sus oscilaciones electromagnéticas ocurren perpendiculares (transversales) a la longitud de la fibra. El Premio Nobel de Física de 2009 fue otorgado a Charles K. Kao por su trabajo teórico sobre la fibra óptica monomodo. [2] Los estándares G.652 y G.657 definen las formas más utilizadas de fibra óptica monomodo. [3]
En 1961, Elias Snitzer, mientras trabajaba en American Optical, publicó una descripción teórica completa de las fibras monomodo en el Journal of the Optical Society of America . [4] [5]
En Corning Glass Works (ahora Corning Inc. ), Robert Maurer, Donald Keck y Peter Schultz comenzaron con sílice fundida, un material que puede hacerse extremadamente puro, pero que tiene un alto punto de fusión y un bajo índice de refracción. Hicieron preformas cilíndricas depositando materiales purificados de la fase de vapor, añadiendo niveles cuidadosamente controlados de dopantes para hacer que el índice de refracción del núcleo fuera ligeramente superior al del revestimiento, sin aumentar drásticamente la atenuación. En septiembre de 1970, anunciaron que habían fabricado fibras monomodo con una atenuación en la línea de helio-neón de 633 nanómetros inferior a 20 dB/km. [6]
A diferencia de la fibra óptica multimodo , la fibra monomodo no presenta dispersión modal . Esto se debe a que la fibra tiene una sección transversal tan pequeña que sólo se transporta el primer modo. Por lo tanto, las fibras monomodo conservan mejor la fidelidad de cada pulso de luz en distancias más largas que las fibras multimodo. Por estos motivos, las fibras monomodo pueden tener un ancho de banda mayor que las fibras multimodo. Los equipos para fibra monomodo son más caros que los equipos para fibra óptica multimodo, pero la fibra monomodo en sí suele ser más barata a granel. [ cita necesaria ]
Una fibra óptica monomodo típica tiene un diámetro de núcleo de entre 8 y 10,5 µm [7] y un diámetro de revestimiento de 125 µm. Hay varios tipos especiales de fibra óptica monomodo que han sido alteradas química o físicamente para otorgar propiedades especiales, como la fibra con dispersión desplazada y la fibra con dispersión desplazada distinta de cero . Las velocidades de datos están limitadas por la dispersión del modo de polarización y la dispersión cromática . A partir de 2005 [actualizar], eran posibles velocidades de datos de hasta 10 gigabits por segundo a distancias de más de 80 km (50 millas) con transceptores disponibles comercialmente ( Xenpak ). Mediante el uso de amplificadores ópticos y dispositivos de compensación de dispersión, los sistemas ópticos DWDM de última generación pueden abarcar miles de kilómetros a 10 Gbit/s y varios cientos de kilómetros a 40 Gbit/s. [8]
El modo de límites de orden más bajo se determina para la longitud de onda de interés resolviendo las ecuaciones de Maxwell para las condiciones de contorno impuestas por la fibra, que están determinadas por el diámetro del núcleo y los índices de refracción del núcleo y el revestimiento . La solución de las ecuaciones de Maxwell para el modo ligado de orden más bajo permitirá un par de campos polarizados ortogonalmente en la fibra, y este es el caso habitual en una fibra de comunicación .
En las guías de índice de pasos, el funcionamiento monomodo se produce cuando la frecuencia normalizada , V , es menor o igual a 2,405. Para perfiles de ley de potencia , la operación monomodo ocurre para una frecuencia normalizada, V , menor que aproximadamente
donde g es el parámetro del perfil.
En la práctica, las polarizaciones ortogonales pueden no estar asociadas con modos degenerados.
OS1 y OS2 son fibras ópticas monomodo estándar utilizadas con longitudes de onda de 1310 nm y 1550 nm (tamaño 9/125 µm) con una atenuación máxima de 1 dB/km (OS1) y 0,4 dB/km (OS2). OS1 se define en ISO/IEC 11801 , [9] y OS2 se define en ISO/IEC 24702. [10]
Los conectores de fibra óptica se utilizan para unir fibras ópticas donde se requiere capacidad de conexión/desconexión. La unidad de conector básica es un conjunto de conector. Un conjunto de conector consta de un adaptador y dos enchufes de conector. Debido a los sofisticados procedimientos de pulido y ajuste que pueden incorporarse en la fabricación de conectores ópticos, los conectores generalmente se ensamblan sobre fibra óptica en las instalaciones de fabricación de un proveedor. Sin embargo, las operaciones de montaje y pulido involucradas se pueden realizar en el campo, por ejemplo para realizar puentes de conexión cruzada a medida.
Los conectores de fibra óptica se utilizan en oficinas centrales de compañías telefónicas, en instalaciones en las instalaciones del cliente y en aplicaciones de plantas exteriores. Sus usos incluyen:
Las aplicaciones en plantas exteriores pueden implicar la ubicación de conectores bajo tierra en recintos subterráneos que pueden estar sujetos a inundaciones, en paredes exteriores o en postes de servicios públicos. Los cierres que los encierran pueden ser herméticos o de “respiración libre”. Los cierres herméticos evitarán que los conectores internos queden sujetos a cambios de temperatura a menos que se rompan. Los recintos que respiran libremente los someterán a cambios de temperatura y humedad, y posiblemente a la condensación y a la acción biológica de bacterias, insectos, etc. transportados por el aire. Los conectores en la planta subterránea pueden estar sujetos a inmersión en agua subterránea si los cierres que los contienen están rotos o mal ensamblados.
Los requisitos más recientes de la industria para conectores de fibra óptica se encuentran en Telcordia GR-326, Requisitos genéricos para conectores ópticos monomodo y conjuntos de puentes .
Un conector óptico de múltiples fibras está diseñado para unir simultáneamente múltiples fibras ópticas, uniendo cada fibra óptica a otra sola fibra óptica.
Se incluye la última parte de la definición para no confundir conectores multifibra con un componente de ramificación, como un acoplador. Este último une una fibra óptica a dos o más fibras ópticas.
Los conectores ópticos multifibra están diseñados para usarse dondequiera que se necesiten conexiones y desconexiones rápidas y/o repetitivas de un grupo de fibras. Las aplicaciones incluyen oficinas centrales (CO) de empresas de telecomunicaciones, instalaciones en las instalaciones del cliente y aplicaciones de planta externa (OSP).
El conector óptico de múltiples fibras se puede utilizar en la creación de un conmutador de bajo costo para usar en pruebas de fibra óptica. Otra aplicación son los cables entregados a un usuario con puentes multifibra preterminados. Esto reduciría la necesidad de empalmes en campo, lo que podría reducir en gran medida la cantidad de horas necesarias para colocar un cable de fibra óptica en una red de telecomunicaciones. Esto, a su vez, supondría un ahorro para el instalador de dicho cable.
Los requisitos de la industria para conectores ópticos multifibra se tratan en GR-1435, Requisitos genéricos para conectores ópticos multifibra .
Un conmutador óptico es un componente con dos o más puertos que transmite, redirige o bloquea selectivamente una señal óptica en un medio de transmisión. [11] Según Telcordia GR-1073, se debe accionar un interruptor óptico para seleccionar o cambiar entre estados. La señal de accionamiento (también denominada señal de control) suele ser eléctrica, pero en principio puede ser óptica o mecánica. (El formato de la señal de control puede ser booleano y puede ser una señal independiente; o, en el caso de actuación óptica, la señal de control puede estar codificada en la señal de datos de entrada. Generalmente se pretende que el rendimiento del interruptor sea independiente de la longitud de onda dentro de la banda de paso del componente. .)
En fibra óptica , una fibra cuádruple revestida es una fibra óptica monomodo que tiene cuatro revestimientos. [12] Cada revestimiento tiene un índice de refracción inferior al del núcleo . Entre sí, sus índices de refracción relativos son, en orden de distancia al núcleo: más bajo, más alto, más bajo, más alto.
Una fibra con revestimiento cuádruple tiene la ventaja de tener pérdidas por macroflexión muy bajas. También tiene dos puntos de dispersión cero y una dispersión moderadamente baja en un rango de longitud de onda más amplio que una fibra con un solo revestimiento o una fibra con doble revestimiento .
Fibra monomodo (también conocida como fibra fundamental o monomodo)...
Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022.