Que es un cable de fibra óptica:En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son digitales en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos.El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

Conformación del cable de fibra óptica (componentes)Este ejemplo es sobre un cable compuesto de muchas partes, hay que entender que hay muchos tipos de cables que se adaptan a distintas ocasiones (interior, exterior, etc.) pero tomamos este como referencia porque se pueden ver con detalle que elementos puede contener.

Cable para ducto o aéreo

- Elemento central dieléctrico: este elemento central que no está disponible en todos los tipos de fibra óptica, es un filamento que no conduce la electricidad (dieléctrico), que ayuda a la consistencia del cable.

- Hilo de drenaje de humedad: su fin es que la humedad salga a través de él, dejando al resto de los filamentos libres de humedad.

- Fibras: parte más importante del cable, ya que es el medio por dónde se transmite la información. Puede ser de silicio (vidrio) o plástico muy procesado. Aquí se producen los fenómenos físicos de reflexión y refracción. La pureza de este material es lo que marca la diferencia para saber si es buena para transmitir o no. Una simple impureza puede desviar el haz de luz, haciendo que este se pierda o no llegue a destino.

- Loose Buffers: es un pequeño tubo que recubre la fibra y a veces contiene un gel que sirve para el mismo fin haciendo también de capa oscura para que los rayos de luz no se dispersen hacia afuera de la fibra.

- Cinta de Mylar: es una capa de poliéster fina que hace muchos años se usaba para transmitir programas a pc, pero en este caso sólo cumple el rol de aislante.

- Cinta antiflama: es un cobertor que sirve para proteger al cable del calor.- Hilos sintéticos de Kevlar: estos hilos ayudan mucho a la consistencia y protección del

cable, teniendo en cuenta que el Kevlar es un muy buen ignífugo, además de soportar el estiramiento de sus hilos.

- Hilo de degarre: son hilos que ayudan a la consistencia del cable.- Vaina: la capa superior del cable que provee aislamiento y consistencia al conjunto que

tiene en su interior.

Composición de la fibra óptica: El núcleo, es la zona interior de la fibra óptica y es donde se reduce la propagación de la

onda lumínica. Esta propagación se produce porque el índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento con lo que el haz lumínico se puede propagar mediante reflexión total o una serie de refracciones en el interior del núcleo.

El revestimiento, es la capa central entre el núcleo y el recubrimiento, y es donde se produce la reflexión de la onda lumínica ya que el índice de refracción del revestimiento es menor que el del núcleo.

El recubrimiento o cubierta, es la capa más externa del cable, que desempeña la función de evitar que la luz exterior penetre en el núcleo produciendo interferencias en el cable de fibra óptica, esto se debe a que el índice de refracción del recubrimiento es mayor que el de revestimiento.

Refracción y Reflexión Los dos principios por los que la fibra funciona son la Reflexión y la Refracción. Ellos son los culpables de llevar esto adelante.

REFRACCIÓN: es el cambio de dirección que llevan las ondas cuando pasan de un medio a otro. Sencillamente y para mejor comprensión, esto se experimenta cuando metemos una cuchara en un vaso con agua y pareciera que se desplaza dentro de este.

REFLEXIÓN: también es el cambio de dirección de la onda, pero hacia el origen. Esto sería lo que sucede cuando nos miramos en el espejo...sin la reflexión, no podríamos vernos.

Materiales de los cables de fibras ópticas:

Cable de fibra por su composición hay tres tipos disponibles actualmente: Núcleo de plástico y cubierta de plástico Núcleo de vidrio con cubierta de plástico (llamada fibra PCS, el núcleo silicio cubierta de

plástico) Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio(llamada SCS, silicio cubierta de silicio)

Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser más flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su característica de atenuación alta; no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plástico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio.Las fibras con núcleo de vidrio tienen baja atenuación. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Además, las fibras PCS son menos afectadas por la radiación y por lo tanto más atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes y más sensibles al aumento de atenuación cuando se exponen a la radiación.

Estructura del cable de fibra ópticaEl cable es la estructura que protege a las fibras ópticas de la degradación medioambiental, de daños mecánicos, facilita la manipulación de las fibras y las aísla de las tensiones mecánicas que pueden ocurrir en su instalación.Existe una multitud de tipos de cables ya que estos son diseñados en función del entorno en el que van a ser empleados. Desde cables para oficinas, cables para equipos de test, cables submarinos... El diseño de un cable se basa además del entorno en tres características de la fibra óptica:

La sensibilidad a la curvatura: Al curvarse la fibra óptica se produce una atenuación adicional, pues ciertos modos se escapan del núcleo. Estas pérdidas varían exponencialmente con la curvatura y no son apreciables hasta apartir de un ángulo crítico.

Como regla práctica el radio de curvatura de la fibra óptica mínimo debe ser 10 veces el diámetro de la protección secundaria de la fibra.

La resistencia mecánica: La resistencia mecánica de la fibra óptica es menor a las tensiones a las que puede verse sometida en su instalación. Por lo que los cables deben incorporar elementos adicionales que les proporcionen la suficiente resistencia.

La fatiga estática y el envejecimiento: Los cables deben incluir elementos hidrófugos que protejan a la fibra óptica de la humedad que puede provocar el aumento del tamaño de las fisuras producidas por la tracción a la que se somete.

Existen dos estructuras básicas de cables de fibras ópticas: estructura holgada y estructura densa.

Cable de Estructura Holgada En un cable de estructura holgada la fibra o fibras ópticas (se suelen agrupar en grupos de 6, 8, 10 o 12 fibras) se alojan holgadamente dentro de una protección secundaria de un diámetro de entre 1 y 3mm, y un espesor de 0.25mm. Este puede estar hueco (con aire) o bien relleno de un gel (grasa de silicona) que evita la entrada de agua. A su vez, como se muestra en la siguiente figura, esta protección secundaria puede ir junto con otras y un elemento de refuerzo central (de acero o Kevlar, con un diámetro de entre 0.7 y 4mm) dentro de una coraza de hilos de aramida e hilos rasgados rellena con un gel. Todo el conjunto está rodeado por una funda protectora de polietileno o PVC.

Figura de cable de estructura holgada

El elemento de refuerzo central proporciona al cable aislamiento de las tensiones mecánicas propias de la instalación. Esta estructura se utiliza en la mayoria de las instalaciones exteriores, pero no es muy adecuado en las instalaciones verticales por el riesgo a que el gel fluya y se desplacen las fibras.Con objeto de localizar las fallas con el reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) de una manera más fácil y precisa, la cubierta esta secuencialmente numerada cada metro (o cada pie) por el fabricante.Ejemplos de este tipo de estructura son los cables submarinos y los cables aéreos autoportantes o autosoportados.

Cable autoportante:Cable autoportante o autosoportado es un cable de estructura holgada diseñado para ser utilizado en estructuras aéreas. No requiere un fijador como soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste se utilizan abrazaderas especiales. El cable se sitúa bajo tensión mecánica a lo largo del tendido.

Cable submarino:Es un cable de estructura holgada diseñado para permanecer sumergido en el agua.Actualmente muchos continentes están conectados por cables submarinos de fibra óptica transoceánicos.

Cable de estructura densa En un cable de estructura densa, cada fibra optica esta ceñida a su protección secundaria que consiste en una cubierta plástica con un diametro de 900μm que rodea al recubrimiento de 250μm y un espesor de entre 0.5 y1mm, como se muestra en la figura. La misión de esta protección ceñida es proporcionar soporte y protección a cada fibra individualmente, además de identificar cada fibra por el color de su recubrimiento.

FIGURA DE UNA ESTRUCTURA DENSA

Este cable ha sido diseñado para ser empleado en interiores ya que es más flexible y tiene un mayor radio de curvatura. Además es más adecuado que el anterior en instalaciones verticales de cierta altura debido al soporte individual de cada fibra. Un ejemplo de cable con este tipo de estructura son los cables en abanico

Cable en Abanico:Es un cable de estructura ajustada con un número pequeño de fibras y diseñado para una conexión directa y fácil (no se requiere un panel de conexiones).

La siguiente tabla compara las características de estas dos estructuras.

Caracteristicas Estructura holgada

Estructura densa

Número de fibras en la protección secundaria Varias Una

Protección contra humedad Protección con gel Sin protección

Flexibilidad No flexibles FlexiblesConexionado de las fibras ópticas Laborioso Fácil

Radio curvatura Grande PequeñoDiámetro del cable Grande Pequeño

Comportamiento con la temperatura Peor MejorDensidad de fibras Alta Baja

Cable blindado: Tienen tina coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno. Esto proporciona al cable una resistencia excelente al aplastamiento y propiedades de protección frente a roedores. Se usa con frecuencia en aplicaciones de entrenamiento directo o para instalaciones en entornos de industrias pesadas. El cable se encuentra disponible generalmente en estructura holgada aunque también hay cables de estructura ajustada.

Cable compuesto tierra - óptico (OPGW):Es un cable de tierra que tiene fibras opticas insertadas dentro de un tubo en el núcleo central del cable. Las fibras opticas están completamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compañías eléctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión.

Cables Híbridos:Es un cable que contiene tanto fibras opticas como pares de cobre.

Tipos y diámetros de los cables de fibra óptica:

Existen dos tipos básicos de fibras: la monomodo y la multimodo. La fibra multimodo está diseñada para distancias de transmisión corta, y está adaptada para usarla en sistemas LAN y para videos de vigilancia. La fibra monomodo está diseñada para distancias de transmisión larga, haciéndola apropiada para telefonía a larga distancia y para los sistemas de radiodifusión.

- 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.

Involucra el uso de una fibra con un diámetro de 5 a 10 micras. Esta fibra tiene muy poca atenuación y por lo tanto se usan muy pocos repetidores para distancias largas. Por esta razón es muy usada para troncales con un ancho de banda aproximadamente de 100 GHz por kilómetro (100 GHz-km)

Una de las aplicaciones más común de las fibras monomodo es para troncales de larga distancia, en donde se emplea para conectar una o más localidades; las ligas de enlace son conocidas comúnmente como dorsales (backbone).

- Fibra multimodo

Este tipo de fibra tiene un diámetro nuclear mucho más grande, comparado con las fibras de monomodo, lo que permite una gran cantidad de modos y además son más fáciles de conectar.

Existen dos Tipos para este modo los cuales son Multimodo/Índice fijo y Multimodo/Índice Gradual. El primer tipo es una fibra que tiene un ancho de banda de 10 a 20 MHz y consiste de un núcleo de fibra rodeado por un revestimiento que tiene un índice de refracción de la luz muy bajo, la cual causa una atenuación aproximada de 10 dB/Km. Este tipo de fibra es usado típicamente para distancias cortas menores de un kilómetro. El cable mismo viene en dos tamaños 62.5/125 micras. Debido a que el diámetro exterior es de 1 mm, lo hace relativamente fácil de instalar y hacer empalmes.El segundo tipo Índice Gradual es un cable donde el índice de refracción cambia gradualmente, esto permite que la atenuación sea menor a 5 dB/km y pueda ser usada para distancias largas. El ancho de banda es de 200 a 1000 MHz, el diámetro del cable es de 50/125 micras. (El primer número es el diámetro del núcleo y el segundo es el diámetro del revestimiento).

Atenuación de la fibra óptica Se pierde parte de la señal en el núcleo, pese a que no exista refracción. Se mide en decibelios (dB) por unidad de longitud (dB/Km). Las pérdidas están causadas por varios factores por lo que pueden clasificarse en:

Extrínsecas / Intrínsecas.La transmisión de luz en una fibra óptica no es 100% eficiente. La pérdida de luz en la transmisión es llamada atención. Varios factores influyen tales como la absorción por materiales dentro de la fibra, disipación de luz fuera del núcleo de la fibra y pérdidas de luz fuera del núcleo causado por factores ambientales.

La atenuación en una fibra es medida al comparar la potencia de salida con la potencia de entrada. La atenuación es medida en decibeles por unidad de longitud. Generalmente esta expresada en decibeles por kilómetro (dB/km).

Dispersión: Hay tres ondas de luz diferentes que viajan a través de la fibra:

Un modo viaja por el centro del núcleo. Un segundo modo viaja en un ángulo agudo y rebota por la reflexión interna total. El tercer modo sobrepasa el ángulo límite y se refracta hacia el revestimiento.

El segundo modo viaja a distancias más largas que el primer modo, causando que los modos lleguen en tiempos distintos. Esta disparidad entre los tiempos de llegada de los diferentes haces de luz se conoce como dispersión y el resultado es una señal confusa en el extremo receptor. Sin embargo, es importante destacar que la alta dispersión es una característica inevitable de la fibra multimodo de índice escalonado. En la fibra multimodo de índice gradual, el índice de refracción del núcleo disminuye gradualmente a medida que se aleja del centro del núcleo. La refracción aumentada en el centro del núcleo baja la velocidad de algunos haces de luz, lo que permite que todos los rayos de luz lleguen al otro extremo al mismo tiempo, reduciendo la dispersión.

Método de ordenamiento (códigos de colores de las fibras ,fusionado de fibras), Accesorios de fusión y accesorios conexión (conectores, muflas, ODF, etc.)

Código de colores en fibras ópticas Las fibras se codifican mediante un código de colores internacionalmente reconocido (TIA/EIA-598-B).

Ejemplo para un cable óptico de seis fibras

Las fibras en el interior de un cable óptico se pueden codificar con esta secuencia hasta 24 posiciones. En este caso desde la fibra nº 13 a la 24 se vuelven a repetir los colores distinguiéndolos de los doce primeros con una traza o marca de color negro.Quizás te preguntas como se puede distinguir entonces la fibra 8 (BK) de la 20… Bien, en este caso (posición 20) la norma contempla que la traza o marca sea de color amarillo. La siguiente fibra, la 21, también combina amarillo con negro, pero el primero es el color de referencia (YL) y el negro de marca. Luego no deben confundirse.No es lo mismo este código para las fibras que el de la cubierta del cable. Es muy típico que en cables de interiores las fibras multimodo (MM 50/125, MM 62.5/125) se identifiquen con cubiertas de color naranja, y las últimas mejoradas OM3 y OM4 en color agua (celeste), las monomodo con cubiertas de color amarillo, por último los cables de fibra óptica para exteriores tienen la cubierta de color negro.

Patch cord: Un cordón de fibra óptica (patchcord ó patchcable) es un cable de fibra óptica de corta longitud (usualmente entre 1 y 30 mts) para uso interior con conectores instalados en sus dos extremos, usualmente en presentación simplex (una sola fibra) o duplex (2 fibras) aunque pueden presentarse arreglos multifibra. Los cordones de fibra pueden interconectar directamente dos equipos activos, conectar un equipo activo a una caja pasiva (ODF) o interconectar dos cajas

pasivas conformando en este caso un sistema administrable de cableado (Cross Connect). En este último caso, patch cords son conectados entre el equipo activo y el ODF en su porción interna, y patch cords frontales ODF a ODF, permitiendo una administración de puertos del equipo activo simplemente cambiando patch cords de posición.

Conectores:Los conectores son dispositivos mecánicos utilizados para recoger la mayor cantidad de luz.Realizan la conexión del emisor y receptor óptico.En caso en que los núcleos no se empalmen perfecta y uniformemente, una parte de la luz que sale de un núcleo no coincide con el otro núcleo y se pierde. Por tanto las pérdidas que se introducen por esta causa pueden constituir un factor muy importante en el diseño de sistemas de transmisión, particularmente en enlaces de telecomunicaciones de gran distancia.Los conectores que podemos encontrar son los siguientes: ST, SC, FC, LC, MT-RJ, MU, FDDI y SMA

Caja Pasiva Odf:El distribuidor de fibras ópticas ODF, facilita la centralización, interconexión y derivaciones de cables de F.O. en un rack normalizado de 19”.El sistema está diseñado para combinar altas densidades de fibras con facilidad de utilización, seguridad y sencillez de mantenimiento.

Pigtails: Los Pigtails de fibra óptica están formados por cordones de fibra. Con un extremo de Fibra descubierta para ser empalmada a la fibra del cable principal. Un conector en uno de los extremos que sirve de interfaz con los equipos.Los Pigtails incrementan la eficiencia en la red y reduce los costos de instalación, se realizan en longitudes de acuerdo a sus especificaciones. Son la solución perfecta para empalmes de fusión. El empalme es una técnica que se utiliza para unir permanentemente dos fibras ópticas en una conexión de bajas pérdidas. Estas conexiones se pueden realizar usando uno de estos dos métodos: empalme por fusión o empalme mecánico.

Empalmes:Los empalmes son las uniones fijas para lograr continuidad en la fibra.En las fibras mono modo los problemas de empalme se encuentran principalmente en su pequeño diámetro del núcleo Dn=10um, esto exige contar con equipos y mecanismos de alineamiento de las fibras con una mayor precisión.Las pérdidas de acoplamiento se presentan en las uniones de:

- Emisor óptico a fibra- Conexión de fibra a fibra- Conexión de fibra a foto detector

Técnicas de empalme:Existen fundamentalmente dos técnicas que se emplean para unir permanentemente entre si fibras ópticas:

- Empalme por fusión.- Se realiza fundiendo el núcleo siguiendo las etapas de: Preparación y corte de los extremos Alineamiento de las fibras Soldadura por fusión Protección del empalme

- Empalme mecánico.- se usa donde el desmontaje es frecuente, es importante que las caras del núcleo de la fibra óptica coincidan exactamente.El empalme mecánico consta de un auto alineamiento y sujeción de las fibras y de un adhesivo adaptador de índice que fija los extremos de las fibras permanentemente.

Después del empalme de la fibra óptica se debe proteger con: Manguitos metálicos Manguitos termoretráctiles Manguitos plásticos

La terminación de los cables de fibra óptica se realiza de dos maneras:- Conectores que unen dos fibras para crear una unión temporaria y/o conectar la fibra a un

equipo de red - Empalme que crea una unión permanente entre dos fibras.

Ambos métodos de terminación deben tener dos características principales:- Buen rendimiento óptico, determinado por una atenuación baja - Una reflectancia mínima y alta resistencia mecánica.

Protección De Los Empalmes:La zona del empalme es delicada por lo que se protege con manguitos termo contraíbles los cuales poseen un nervio metálico.

Muflas o Cajas de Empalme:Estan diseñados para que los proveedores de servicios desplieguen de manera económica las redes aéreas de fibras en redes de acceso (FTTN, HFC Y FTTP)

Caja Terminal o de Muro:Se usan en fibras y redes domésticas para realizar la transmisión de cable interior a exterior y a menudo se encuentran en el exterior de casas individuales

Accesorios de Fusión:

a) Limpiador de conectores Más de 525 limpiezas. Conectores de 2,5 mm incluyendo SC, ST, FC, E2000.

b) Tijeras de KevlarEspeciales para cortar el resistente material usado en los revestimientos.

c) Empalmadora mecánico Permite empalmar con rapidez fibras con buffers de 250 o 900 μm. Perdidas de insercion < 0,1 dB, baja reflectividad. Soporta tensiones mayores a 3,5 kgs.

d) Linterna frontal LEDe) Microscopio de 200x para fibras

Para fibras ST, SC FC y LC. Iluminación LED oblicua y coaxial.f) Depósito de fibras

Tapa con cierre a presión, que evita que los restos de fibra salgan del depósito accidentalmente.g) Conectores pre pulidos SC/APC (10 uds.)

Incluye, para cada conector, soporte-guia y una regla de corte.h) Toallas limpiadoras de alcohol (50 uds.)

Sin agua, no gotean, no dejan pelusas ni desprenden vapores en exceso.i) Maleta rígida de transporte y almacenamiento

Facilita una protección extra para los elementos incluidos en los kits.j) Cortadora de fibra óptica

Compacta, ligera y robusta: ideal para uso de campo. Fibras de ∅ 125 μm.Vida útil de la cuchilla de 12.000 cortes. k) Peladora de fibra ópticaCorte limpio y de precisión. Ergonomica, revestida de goma. Elimina laCubierta de 3 mm de la fibra, así como el revestimiento de 250 μm y 900 μm.

Panel de Conexión:En un panel de conexiónes las fibras ópticas del cable se empalman a los latiguillos, que a su vez se conectan con los adaptadores de cabecera del panel de conexiones. Esta técnica funciona mejor con una fibra multimodo, en cambio para una fibra monomodo puede no ser factible.

CONCLUSIONES

El cable de fibra óptica es un medio de transmisión de datos muy segura y de alta capacidad, puede estar compuesta de vidrio o plástico, su estructura puede ser densa u holgada y son aplicables de acuerdo a sus características.

los métodos de ordenamiento deben aplicarse de manera correcta para el mantenimiento y la manipulación adecuada de las fibras, utilizando los accesorios de conexión podemos lograr que los empalmes se realicen de manera eficiente teniendo en cuenta que de acuerdo a sus características se emplea para cierto tipo de cable.