El principio de conversión y transmisión de información sobre fibras ópticas.
Las líneas de comunicación modernas destinadas a la transmisión de información a largas distancias suelen ser simplemente líneas ópticas, debido a la eficiencia bastante alta de esta tecnología, que ha demostrado con éxito durante muchos años, por ejemplo, como un medio para proporcionar acceso de banda ancha a Internet. .
La fibra en sí consta de un núcleo de vidrio rodeado por una funda con un índice de refracción inferior al del núcleo. El haz de luz responsable de transmitir la información a lo largo de la línea se propaga a lo largo del núcleo de la fibra, se refleja en su camino desde el revestimiento y, por lo tanto, no sale de la línea de transmisión.
La fuente de luz formadora de haces suele ser láser de diodo o semiconductor, mientras que la propia fibra, dependiendo del diámetro del núcleo y la distribución del índice de refracción, puede ser monomodo o multimodo.
Las fibras ópticas en las líneas de comunicación son superiores a los medios electrónicos de comunicación, ya que permiten la transmisión de datos digitales a alta velocidad y sin pérdidas a largas distancias.
En principio, las líneas ópticas pueden formar una red independiente o servir para unir redes ya existentes —tramos de autopistas de fibra óptica unidas físicamente a nivel de fibra óptica o lógicamente— a nivel de protocolos de transmisión de datos.
La velocidad de transmisión de datos a través de líneas ópticas se puede medir en cientos de gigabits por segundo, por ejemplo, el estándar Ethernet de 10 Gbit, que se ha utilizado durante muchos años en las estructuras de telecomunicaciones modernas.
Se considera que el año de la invención de la fibra óptica es 1970, cuando Peter Schultz, Donald Keck y Robert Maurer, científicos de Corning, inventaron una fibra óptica de bajas pérdidas que abrió la posibilidad de duplicar el sistema de cables para transmitir la señal telefónica. sin repetidores se utilizan. Los desarrolladores han creado un cable que le permite ahorrar el 1% de la potencia de la señal óptica a una distancia de 1 kilómetro de la fuente.
Este fue el punto de inflexión para la tecnología. Las líneas se diseñaron originalmente para transmitir cientos de fases de luz simultáneamente, luego se desarrolló fibra monofásica con mayor rendimiento capaz de mantener la integridad de la señal en distancias más largas. La fibra monofásica de compensación cero ha sido el tipo de fibra más solicitado desde 1983 hasta la actualidad.
Para transmitir datos a través de una fibra óptica, la señal primero debe convertirse de eléctrica a óptica, luego transmitirse por la línea y luego volver a convertirse a eléctrica en el receptor.El dispositivo completo se llama transceptor e incluye no solo componentes ópticos sino también electrónicos.
Entonces, el primer elemento de una línea óptica es un transmisor óptico. Convierte una serie de datos eléctricos en un flujo óptico. El transmisor incluye: un convertidor de paralelo a serie con un sintetizador de pulsos de sincronización, un controlador y una fuente de señal óptica.
La fuente de la señal óptica puede ser un diodo láser o un LED. Los LED convencionales no se utilizan en los sistemas de telecomunicaciones. El controlador de láser suministra la corriente de polarización y la corriente de modulación para la modulación directa del diodo láser. Luego, la luz se suministra a través del conector óptico hacia la fibra. cable óptico.
En el otro lado de la línea, la señal y la señal de temporización son detectadas por un receptor óptico (principalmente un sensor de fotodiodo) donde se convierten en una señal eléctrica que se amplifica y luego se reconstruye la señal transmitida. En particular, el flujo de datos en serie se puede convertir en paralelo.
El preamplificador es el encargado de convertir la corriente asimétrica procedente del sensor fotodiodo en tensión, para su posterior amplificación y conversión en señal diferencial. El chip de recuperación y sincronización de datos recupera las señales del reloj y su temporización del flujo de datos recibido.
El multiplexor por división de tiempo alcanza velocidades de transferencia de datos de hasta 10 Gb/s. Entonces, hoy existen los siguientes estándares para la velocidad de transmisión de datos a través de sistemas ópticos:
La multiplexación por división de longitud de onda y la multiplexación por división de longitud de onda le permiten aumentar aún más la densidad de transmisión de datos cuando se envían varios flujos de datos multiplexados en el mismo canal, pero cada flujo tiene su propia longitud de onda.
La fibra monomodo tiene un diámetro de núcleo externo relativamente pequeño de aproximadamente 8 micrones. Tal fibra permite que un haz de una frecuencia específica se propague a través de ella, correspondiente a las características de una fibra dada. Cuando el haz se mueve solo, el problema de la dispersión entre modos desaparece, lo que da como resultado un mayor rendimiento de la línea.
La distribución de la densidad del material puede ser en gradiente o escalonada. La distribución de gradiente permite un mayor rendimiento. La tecnología monomodo es más delgada y costosa que la multimodo, pero es la tecnología monomodo que se usa actualmente en las telecomunicaciones.
La fibra multimodo permite que múltiples haces de transmisión en diferentes ángulos se propaguen simultáneamente. El diámetro del núcleo suele ser de 50 o 62,5 µm, por lo que se facilita la introducción de la radiación óptica. El precio de los transceptores es más bajo que el de los monomodo.
Se trata de una fibra multimodo muy adecuada para pequeñas redes domésticas y de área local. El fenómeno de la dispersión intermodo se considera el principal inconveniente de la fibra multimodo, por ello, para reducir este nocivo fenómeno, se han desarrollado especialmente fibras con gradiente de índice de refracción, de manera que los rayos se propagan a lo largo de caminos parabólicos y la diferencia en sus caminos ópticos es menor. .De una forma u otra, el rendimiento de la tecnología monomodo sigue siendo superior.