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] Las normas 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 (actualmente Corning Inc. ), Robert Maurer, Donald Keck y Peter Schultz comenzaron con sílice fundida, un material que se puede hacer extremadamente puro, pero que tiene un alto punto de fusión y un bajo índice de refracción. Fabricaron 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 por debajo de los 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 solo se transporta el primer modo. Por lo tanto, las fibras monomodo son mejores para retener la fidelidad de cada pulso de luz en distancias más largas que las fibras multimodo. Por estas razones, las fibras monomodo pueden tener un mayor ancho de banda que las fibras multimodo. El equipo para fibra monomodo es más caro que el equipo para fibra óptica multimodo, pero la fibra monomodo en sí suele ser más barata en grandes cantidades. [ cita requerida ]
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 se han alterado química o físicamente para darles propiedades especiales, como la fibra de dispersión desplazada y la fibra de 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 mi) con transceptores disponibles comercialmente ( Xenpak ). Al usar 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 límite 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 límite 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 escalonado, la operación monomodo ocurre cuando la frecuencia normalizada , V , es menor o igual a 2,405. Para los perfiles de ley de potencia , la operación monomodo ocurre para una frecuencia normalizada, V , menor que aproximadamente
donde g es el parámetro de perfil.
En la práctica, las polarizaciones ortogonales pueden no estar asociadas con modos degenerados.
OS1 y OS2 son fibras ópticas monomodo estándar que se utilizan 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 una capacidad de conexión/desconexión. La unidad de conector básica es un conjunto de conectores. Un conjunto de conectores consta de un adaptador y dos conectores. 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 ensamblaje y pulido involucradas se pueden realizar en el campo, por ejemplo, para fabricar puentes de conexión cruzada a medida.
Los conectores de fibra óptica se utilizan en las centrales telefónicas, en instalaciones en las instalaciones de los clientes y en aplicaciones de plantas externas. Entre sus usos se incluyen:
Las aplicaciones en plantas externas 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 pueden ser de “libre respiración”. Los cierres herméticos evitarán que los conectores en su interior estén sujetos a cambios bruscos de temperatura a menos que se rompan. Los recintos de libre respiración los someterán a cambios bruscos de temperatura y humedad, y posiblemente a la condensación y la acción biológica de bacterias, insectos, etc. transportados por el aire. Los conectores en la planta subterránea pueden estar sujetos a inmersión en aguas subterráneas si los cierres que los contienen se rompen o se ensamblan incorrectamente.
Los últimos requisitos 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 multifibra está diseñado para unir simultáneamente varias fibras ópticas, y cada fibra óptica se une a otra sola fibra óptica.
La última parte de la definición se incluye para no confundir los conectores multifibra con un componente de ramificación, como un acoplador. Este último une una fibra óptica con dos o más fibras ópticas.
Los conectores ópticos multifibra están diseñados para usarse en cualquier lugar donde se necesiten conexiones y desconexiones rápidas y/o repetitivas de un grupo de fibras. Las aplicaciones incluyen las oficinas centrales de las empresas de telecomunicaciones, las instalaciones en las instalaciones de los clientes y las aplicaciones de planta externa.
El conector óptico multifibra se puede utilizar para crear un conmutador de bajo coste para su uso en pruebas de fibra óptica. Otra aplicación es en cables que se entregan 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, se traduciría en ahorros para el instalador de dicho cable.
Los requisitos de la industria para conectores ópticos multifibra están cubiertos 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, un conmutador óptico debe ser activado para seleccionar o cambiar entre estados. La señal de activación (también denominada señal de control) suele ser eléctrica, pero en principio podría 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 la activación óptica, la señal de control puede estar codificada en la señal de datos de entrada. El rendimiento del conmutador generalmente está pensado para ser independiente de la longitud de onda dentro de la banda de paso del componente).
En fibra óptica , una fibra con revestimiento cuádruple es una fibra óptica monomodo que tiene cuatro revestimientos. [12] Cada revestimiento tiene un índice de refracción menor que el del núcleo . Con respecto a los demás, sus índices de refracción relativos son, en orden de distancia desde el núcleo: más bajo, más alto, más bajo, más alto.
Una fibra con revestimiento cuádruple tiene la ventaja de tener pérdidas por macrocurvatura 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 revestimiento simple o una fibra con revestimiento doble .
Fibra monomodo (también denominada 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.