rayo incidente

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COMUNICACIONES POR FIBRA OPTICA
(Optical Fiber Communications)
Instructor: ING. MIGUEL ANGEL PEREZ SOLANO
http://solano.orgfree.com
UNIDAD 1
Naturaleza y características de la luz
1.1.Teoria cuántica y electromagnética.
1.2.Velocidad de la luz.
1.3.Espectro electromagnético
1.4.Longitud de onda
1.5.reflexion.
1.6.Refraccion
1.7.Reflexion total.
Introduccion
• El uso de la luz para enviar mensajes no es una idea nueva
• Las comunicaciones ópticas no es lo mismo que las comunicaciones
electrónicas.
• Los dos campos, óptico y electrónico están muy relacionados pero emplean
diferentes principios en diferentes formas.
• Alejandro Graham Bell tuvo la idea de utilizar fibras ópticas para
comunicarse. Esta idea tuvo que esperar 80 años para desarrollarse.
• Se desarrollan nuevas tecnologías en redes LAN, MAN y WAN con el uso de
la fibra: ATM, SDH por ejemplo.
• La luz es una onda electromagnética y la fibra es una guía de onda.
The basic components of an optical communication
system• A serial bit stream in electrical form is presented
to a modulator, which encodes the data
appropriately for fiber transmission.
• ŸA light source (laser or Light Emitting Diode LED) is driven by the modulator and the light
focused into the fiber.
• ŸThe light travels down the fiber (during which
time it may experience dispersion and loss of
strength).
• ŸAt the receiver end the light is fed to a detector
and converted to electrical form.
• ŸThe signal is then amplified and fed to another
detector, which isolates the individual state
changes and their timing. It then decodes the
sequence of state changes and reconstructs the
original bit stream.
• ŸThe timed bit stream so received may then be
fed to a using device
Optical communication has many well-known advantages








Weight and Size
Material Cost
Information Capacity
No Electrical Connection
No Electromagnetic Interference
Distances between Regenerators
Open Ended Capacity
Better Security
1.1 TEORIA CUANTICA Y ELECTROMAGNETICA
We all know a lot about light - it is the basis of our most important sensory
function.
But the question of what light “really is” can be elusive. Light is usually described
in one of three ways
• Rays: In the classical physics that many of us learned at school, light
consisted of “rays” that could be reflected and refracted through mirrors and
prisms etc.
• Electromagnetic Waves: In the context of optical communications, most of
the time it will be found that the best way of regarding light is to think of it as
an electromagnetic wave.
• Photons: In many contexts light behaves as though it consists of tiny
particles called “photons”. There are a number of phenomena that the wave
model of light can't explain. The best known of these is the “photoelectric
effect”.
Light as an Electromagnetic Wave
One way of thinking about light is to
conceive of it as an electromagnetic
wave just like a radio wave. Indeed, the
word “like” here is a problem. Light and
radio waves are not really “like” one
another. They are exactly the same
thing! The only difference is the
wavelength.
Polarisation
 If we have an electromagnetic field with the electric field in the vertical
position (in relation to some arbitrary axis) then we could have another
electromagnetic field with the electric field in the horizontal orientation (in
relation to the same axes). When this happens the two electromagnetic
waves are orthogonal to one another! That is, they are independent and do
not interfere with each other. It is also clear that any electromagnetic wave
that is oriented between what we have called “vertical” and “horizontal” can
be resolved as two components (one in each of the orthogonal directions)
The orientation of the electromagnetic field
is referred to as “polarisation”.
1.2 Velocidad de la luz
La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de
valor 299.792.458 m/s (aproximadamente 186.282,397 millas/s)2 3 (suele
aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda
cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz.
De acuerdo con la física moderna toda radiación electromagnética (incluida la
luz visible) se propaga a una velocidad constante en el vacío, conocida
comúnmente como "velocidad de la luz". Ésta es una constante física denotada
como c.
1.3 Espectro electromagnético
1.4 Longitud de onda
1.5 Reflexión
• La reflexión de la luz es el cambio de dirección que
experimenta un rayo luminoso al chocar contra la
superficie de los cuerpos.
¿Por qué podemos ver los objetos?
• Podemos ver los objetos que nos rodean porque la luz que se refleja
en ellos llega hasta nuestros ojos.
• Si la superficie en la que se refleja la luz es perfectamente lisa,
todos los rayos salen en la misma dirección. Esta forma de reflexión
se produce en los espejos o en las superficies de agua totalmente
lisas y en calma. Se llama reflexión especular.
• Si la superficie presenta rugosidades, los rayos salen reflejados en
todas las direcciones. Este tipo de reflexión se llama difusa y es la
causa de que podamos ver los objetos.
REFLEXIÓN ESPECULAR
REFLEXIÓN DIFUSA
La reflexión de la luz sigue unas normas
ÁNGULO DE
INCIDENCIA
NORMAL
• La reflexión de la luz se
representa por medio de dos
rayos: el que llega a una
superficie, rayo incidente, y el
que sale rebotado después de
reflejarse, rayo reflejado.
• Si se traza una línea recta
perpendicular a la superficie (que
se denomina normal), el rayo
incidente forma un ángulo con
dicha recta, que se llama ángulo
de incidencia.
• El rayo reflejado también forma
con la normal un ángulo, que se
llama ángulo de reflexión.
ÁNGULO DE
REFLEXIÓN
Leyes de la reflexión especular de la luz
NORMAL
ÁNGULO DE
INCIDENCIA
ÁNGULO DE
REFLEXIÓN
1ª.- El rayo incidente,
la normal y el rayo
reflejado están en el
mismo plano.
2ª.- El ángulo
de
incidencia
y
el
ángulo de reflexión
son iguales.
1.6 Refracción
1.7 REFLEXION TOTAL
Ejemplos
 Un vidrio determinado posee un índice de refracción n=1.50. ¿Cuál es el ángulo
crítico para la reflexión total de la luz que sale de este vidrio y entra en el aire, para el
cual, n=1? Solución: θc = 41,8.
 Los índices de refracción del núcleo y del revestimiento de una fibra óptica son de
1.5 y 1.45, respectivamente.
a) Calcule la velocidad de la luz en el núcleo y en el revestimiento.
b) Calcule el ángulo crítico para un rayo que se mueve del núcleo al revestimiento
Apertura numérica

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