MEDIOS OPTICOS

Espectro electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visibley los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

Banda	Longitud de onda (m)	Frecuencia (Hz)	Energía (J)
Rayos gamma	< 10x10−12m	> 30,0x1018Hz	> 20·10−15 J
Rayos X	< 10x10−9m	> 30,0x1015Hz	> 20·10−18 J
Ultravioleta extremo	< 200x10−9m	> 1,5x1015Hz	> 993·10−21 J
Ultravioleta cercano	< 380x10−9m	> 7,89x1014Hz	> 523·10−21 J
Luz Visible	< 780x10−9m	> 384x1012Hz	> 255·10−21 J
Infrarrojo cercano	< 2,5x10−6m	> 120x1012Hz	> 79·10−21 J
Infrarrojo medio	< 50x10−6m	> 6,00x1012Hz	> 4·10−21 J
Infrarrojo lejano/submilimétrico	< 1x10−3m	> 300x109Hz	> 200·10−24 J
Microondas	< 10−2m	> 3x108Hzn. 1	> 2·10−24 J
Ultra Alta Frecuencia - Radio	< 1 m	> 300x106Hz	> 19.8·10−26 J
Muy Alta Frecuencia - Radio	< 10 m	> 30x106Hz	> 19.8·10−28 J
Onda Corta - Radio	< 180 m	> 1,7x106Hz	> 11.22·10−28 J
Onda Media - Radio	< 650 m	> 650x103Hz	> 42.9·10−29 J
Onda Larga - Radio	< 10x103m	> 30x103Hz	> 19.8·10−30 J
Muy Baja Frecuencia - Radio	> 10x103m	< 30x103Hz	< 19.8·10−30 J

.

Fibra óptica multimodo

La fibra óptica multimodo es un tipo de fibra óptica mayormente utilizada en el ámbito de la comunicación en distancias cortas, como por ejemplo un edificio o un campus. Los enlaces multimodo tipicos tienen un ratio de datos desde los 10 Mbit/s a los 10 Gbit/s en distancias de hasta 600 metros (2000 pies) --- más que suficiente para para cumplir las premisas de distintas aplicaciones.

El equipo utilizado para las comunicaciones sobre fibra óptica multi-modo es más barata que el utilizado para la fibra óptica mono-modo. La velocidad típica de transmisión los límites de distancia está ubicado en los 100 Mbit/s en distancias de hasta 2 kilómetros (100BASE-FX), 1 Gbit/s hasta 1000 metros y 10 Gbit/s hasta los 550 metros.

Dada su alta capacidad y fiabilidad, la fibra óptica multi-modo se utiliza generalmente para aplicaciones troncales en edificios. Un número de usuarios en aumento disfrutan de los beneficios de la fibra cercana al usuario utilizándola en su propio domicilio. Las arquitecturas estándar como los cableados centralizados ofertan al usuario la habilidad de hacer uso de las capacidades de la fibra en cuanto a distancia centralizando la electrónica en una habitación dedicada a ésta.Las fibras multi-modo son diferenciadas basándose en su núcleo y el diámetro de su revestimiento. Así, un cable de fibra óptica 62.5/125 µm tiene un núcleo del tamaño de 62.5 micrómetros y un diámetro de 125 micrómetros de revestimiento. La transición entre el núcleo y el revestimiento puede ser estricta o gradual. Estos dos tipos poseen características de transición distinta y también diferente distancia de propagación eficiente. En adición a lo ya explicado, las fibras multi-modo también se identifican por un sistema de clasificación determinado por en estándar ISO 11801 --- OM1, OM2 y OM3 --- el cual esta basado en el ancho de banda modal de la fibra multi-modo. El OM4 se finalizó en Agosto de 2009, y fue publicado al final del mismo año. El cableado OM4 soportaría conexiones de 125 metros entre 40 y 100 Gbit/s. Las letras OM significan “Optical Multi-mode”. Durante muchos años, el OM1 y OM2 tuvieron muy diversas aplicaciones. Estas fibras soportan fácilmente aplicaciones desde Ethernet (10 Mbit/s) hasta GbEthernet (10 Gbit/s) y fueron ideales para su utilización junto con transmisores LED. Las fibras con designación OM3 proveen el ancho de banda suficiente para soportar conexiones Ethernet de 10 Gbit/s hasta los 300 metros. Los fabricantes de fibra óptica han refinado enormemente su proceso de manufacturación desde que el estándar fue implantado y los cables fueron hechos para soportar 10 GbE hasta 400 metros. La migración hasta LOMMF/OM3 ha hecho que los usuarios migren a conexiones más rápidas. Los LEDs tienen una tasa de modulación máxima de 622 Mbit/s ya que no pueden ser encendido o apagados lo suficientemente rápido para soportar aplicaciones que requieran un ancho de banda mayor. Los VCSELs soportan una modulación de hasta 10 Gbit/s y son utilizados en muchas redes de alta velocidad. Los cables se distinguen por el color del revestimiento que los cubren: para el OM1 y OM2 se recomienda el color naranja, mientras que el color “Aqua” es el recomendado para los OM3 y OM4, para definir que están optimizados para láser. La dispersión modal de los VCSEL es medida por el “differential modal delay” (DMD). Ésta es causada por diferentes velocidades en modos individuales de un pulso de luz. El efecto red causa que la luz se esparza conforme va aumentando la distancia. Cuando mayor sea la distancia, mayor será la dispersión. Para combatir la dispersión, se manufactura el tipo de fibra LOMMF (Laser optimized multi-mode fiber) como forma de eliminar variaciones en la fibra las cuáles puedan afectar a la velocidad de viaje del pulso de luz.

Comparativa

Fibra de monomodo

La fibra de monomodo permite una mayor capacidad para transmitir la información porque puede retener la fidelidad de cada pulso de luz a grandes distancias sin la dispersión causada por los múltiples modos. Además, la fibra de monomodo presenta menor atenuación de la fibra que la multimodo, por tanto, se puede transmitir más información en menos tiempo.

Una clase importante de fibra monomodo es la fibra con polarización fija (PMF o Polarization-maintaining fiber). Todas las otras fibras ópticas monomodo que hemos mencionado hasta ahora pueden transportar luz polarizada de forma alterna. La fibra con polarización fija está diseñada para propagar solo una polarización de la luz de entrada. Esto es relevante si hablamos de componentes como moduladores externos que requieren una entrada de luz polarizada.

Esta fibra tiene una característica no vista en otro tipos de fibra. Además del núcleo, existen 2 círculos adicionales llamadas barras de tensión. Como su nombre lo dice, estas barras de tensión crean tensión en el núcleo de la fibra, de tal manera que es favorecida la transmisión de sólo un plano de polarización de luz. Las fibras monomodo experimentan no linealidades que pueden afectar el funcionamiento del sistema.

Comparación con la fibra óptica mono-modo

La principal diferencia entre la fibra óptica multi-modo y la mono-modo es que la primera tiene un diámetro mucho más amplio, entre los 50-100 micrómetros; mucho más grande que la longitud de onda de la luz que porta. Gracias al mayor diámetro y también a la posibilidad de una apertura numérica mayor, la fibra óptica multimodo tiene una capacidad de recolección de luz mayor que la fibra óptica mono-modo. En términos prácticos, el mayor tamaño del núcleo simplifica las conexiones y también permite el uso de componentes electrónicos "low-cost" como diodos LED o VCSEL los cuáles operan en una longitud de onda desde los 850 hasta los 1300 nanómetros (las fibras monomodo usados en telecomunicación operan entre 1310 y los 1550 nanómetros y requieren de fuentes de luz láser considerablemente más caras. La fibra óptica multi-modo, comparada con su antecesora, posee un producto ancho de banda-distancia menor. Apoyada en su mayor diámetro, la fibra óptica multi-modo soporta más de un solo tipo de propagación. Las fuentes de luz LED, en ocasiones utilizadas, en la fibra óptica multi-modo producen un rango de longitudes de ondas y estas se propagan a diferentes velocidades. Esta dispersión cro´matica es otro límite de la longitud útil del cable de fibra óptica. En contraste, los lasers utilizados para conducir la luz en la fibra óptica mono-modo, produce una luz coherente de sólo una longitud de onda. Dada su dispersión, la fibra óptica multi-modo posee un ratio de esparcimiento de los pulsos mayor que la fibra óptica mono-modo, limitando así, la capacidad de transimisión de la información en la fibra óptica multi-modo. La fibra óptica mono-modo se utiliza mayormente con fines científicos dado su único modo de propagación de luz.