Introducción a la ingeniería de la fibra óptica /
Baltasar Rubio Martinez.
- Madrid: Ra-Ma, 1994
- 414 p.
CONTENIDO Capitulo 1. Las comunicaciones ópticas 19 Antecedentes 19 Justificación de las comunicaciones ópticas 20 La luz como soporte de información 21 El medio de propagación 23 Elementos de un sistema de comunicaciones por fibra 27 Propiedades de la fibra óptica 28 Capitulo 2. Propagación 33 Propagación de la luz en la fibra óptica 33 Reflexión y refracción en un interfaz dieléctrico 34 Indice de refracción 34 Reflexión total 34 Calculo del ángulo limite 36 Parámetros característicos de las fibras ópticas 38 Apertura numérica (an) 40 Propagación de la luz en guiaondas cilíndrico: modos 42 Tipos de perfil del índice de refracción 46 Fibras multimodo de salto de índice 47 Fibras multimodo de índice gradual (I.G.) 49 Valores de g 51 Determinación del parámetro A 51 Apertura numérica de las fibras I. G. 52 Fibras monomodo 53 Parámetros geométricos 54 Capitulo 3. Parámetros de transmisión 57 Atenuación en la fibra óptica 57 Perdidas intrínsecas 58 Perdidas de origen externo 59 Atenuación total 63 Dispersión en las fibras 64 Limitación del ancho de banda 66 Dispersión modal 67 Dispersión modal en fibras de salto de índice 68 Dispersión modal en fibras de índice gradual 70 Dispersión del material 72 Dispersión en el guiaondas 74 Optimización de las características de transmisión 75 Ancho de banda total 77 Capitulo 4. Fibras: clasificación 79 Tipos de fibras ópticas 79 Fibras de alta calidad 84 Fibras multimodo 84 Fibras monomodo 86 Fibras para enlaces de corta y media distancia 87 Fibras para redes de abonado de banda ancha 88 Fibras para corta distancia y pequeña capacidad 89 Capitulo 5. Fabricación de fibras 91 Tecnologías de fabricación 91 Técnicas para la obtención de preformas 93 Deposición de vapores químicos (cvd) 94 Procesos opvd e ipvd 94 Método mcvd 96 Método pcvd 97 Deposición axial de vapores (vad) 97 Procesos posteriores 97 Valores típicos obtenidos 100 Capitulo 6. Medidas de los parámetros 103 Medidas de parámetros de transmisión en fibras 103 Condicionantes previos a las medidas 104 Equilibrio modal 104 Medida de la atenuación 106 Método de corte 106 Método de las pérdidas de inserción 109 Método de retroesparcimiento 109 Localización de faltas 112 Medida de la dispersión total 115 Capitulo 7. Los cables de fibra 121 Introducción 121 Parámetros de diseño 122 Sensibilidad a las curvaturas 122 Resistencia mecánica 124 Fatiga estática 125 Atenuación por cableado 126 Estructuras de los cables 127 Estructuras holgadas 127 Estructuras ajustadas 130 Cables de matriz de cintas 131 Cables de cilindro ranurado 131 Cubiertas y envolturas 132 Elementos auxiliares 132 Pruebas de los cables 133 Tipos más importantes de cables 134 Cables para redes telefónicas interurbanas 134 Cables para redes urbanas y locales 135 Cables monofibra y bifibra 136 Cables dieléctricos 138 Cables para empresas eléctricas 139 Aplicaciones militares 141 Cables para empresas ferroviarias 141 Capitulo 8. Tendido y uniones 143 Introducción 143 Tipos de infraestructura 145 Tendidos subacuaticos 145 Tendidos aéreos 145 Instalaciones subterráneas 146 Tendido de cables en canalización 147 Subconductos de canalizaciones 147 Tendido del cable en el subconducto 148 Empalme de los cables 149 Tendido de cables en zanja 150 Instalación de los conductos en la zanja 150 Tendido del cable en la zanja 151 Perdidas en las uniones de fibras 152 Técnicas de empalme de fibras 155 Empalme mecánico 155 Empalmes por pegamento 157 Empalmes por fusión 158 Empalmes múltiples 161 Conectores 161 Conectores para fibras multimodo 162 Conectores por fibra desnuda 162 Conectores de alineación por virola 164 Conectores para fibras monomodo 166 Capitulo 9. Fuentes y detectores 169 Introducción 169 Características de la emisión en las fuentes 170 Diodos led y eled 175 Diodos láser 179 Tipos de láser 185 Otras propiedades 191 Detectores 193 Detectores PIN 195 Detectores APD 198 Detectores APD de silicio 198 Detectores APD de germanio 199 Detectores de los grupos III-V 200 Detectores PIN-FET 201 Detección coherente 202 Capitulo 10. Modulación y multiplexación 205 Las técnicas de transmisión 205 Sistemas de multiplexación y técnicas de modulación 206 Modulación de amplitud 210 Modulación angular 211 Modulación de frecuencia 211 Modulación de fase 212 La técnica MIC 212 Ventajas de la modulación digital 213 Modulación en los sistemas ópticos 214 Modulación analógica 214 Modulación digital 215 Detección en los sistemas ópticos 216 Multiplexación por división en longitud de onda (wdm) 217 Componentes empleados en la multiplexación 219 Dispositivos microópticos 219 Dispositivos de fibra 223 Aplicación de los acopladores a las redes de datos 224 Moduladores electroópticos 225 Conmutadores 228 Capitulo 11. Equipos de línea 231 Introducción 231 Equipo transmisor 233 Regenerador / decodificador 233 Codificador de línea 234 Transmisor óptico 236 Equipo receptor 238 Receptor óptico 238 Sensibilidad del receptor 239 Relación señal-ruido 242 Ruido cuantico 244 Ruido de granalla 244 Ruido de fotomultiplicación 245 Ruido térmico 245 Ruido de amplificación 246 Otras fuentes de ruido 246 Ruido de partición 246 Ruido modal 247 Alimentación del sistema 249 Supervisión 249 Régimen máximo del sistema 250 La amplificación electroóptica actual 252 El principio de la amplificación óptica 253 Primeros resultados de la investigación 253 Desarrollos 254 Constitución de un amplificador edfa 254 Usos del amplificador óptico 257 Capitulo 12. Sección de regeneración 261 Introducción 261 Criterio de perdidas admisibles 261 Criterio de la máxima dispersión 265 Fibras multimodo 265 Fibras multimodo S.L. 266 Fibras multimodo I.G. 266 Fibras monomodo 267 Capitulo 13. Las redes de fibra óptica 271 Introducción 271 Comparación con otros sistemas de comunicaciones 271 Ventajas frente a los cables coaxiales 271 Ventajas frente a sistemas radioeléctricos 275 Evolución del mercado 275 La fibra en las redes publicas 278 Nuevas necesidades en las comunicaciones 278 La fibra en las redes urbanas de enlaces 279 La fibra en las comunicaciones interurbanas 281 La fibra óptica y los cables submarinos 283 Comparación con las comunicaciones por satélite 284 La fibra óptica y las redes digitales 285 Servicios de las redes de banda ancha 287 Topología de las redes de banda ancha 287 El bucle de abonado 288 Enlaces físicos 289 Otros enlaces 289 Empleo de la fibra óptica en el bucle de abonado 290 Condicionantes técnicos 291 Factores económicos 292 Demanda social de servicios 293 Arquitecturas de red más usuales 294 Elección del tipo de fibra para una red 296 Análisis de una arquitectura pon 299 Proyectos de redes de banda ancha 301 Proyecto Biarritz 302 Proyecto Marsens 302 Proyecto Saskatchewan 302 Proyecto francés para videocomunicaciones 303 Modulación y multiplexación de redes 304 Redes de área local (LAN) 305 Red local de Kawasaki 308 MAN de la universidad de Florencia 309 Apuntes sobre proyectos de líneas y redes 310 Capitulo 14. Aplicaciones 313 Introducción 313 Aplicaciones basadas en la transparencia: el endoscopio 315 Inspección de motores y turbinas 317 Arqueología 318 Medicina 318 Análisis remoto de muestras 319 Reproductores de imágenes tridimensionales (hologramas y decodificadores) 319 Transporte de energía y señalización 320 Iluminación 321 Radiación del extremo de la fibra 322 Conmutadores 322 Medidas de contaminación y de composición 322 Detector de fisuras en superficies reflectantes 325 La radiación y el sensor de temperatura 325 Micrómetros y sensores de rotación 326 Detector de nivel 326 Velocidad de propagación 327 Giroscopos ópticos 327 Líneas de retardo 330 Sensibilidad a los factores externos: los sensores 330 Sensores de presión 332 Esterillas de detección 334 El hidrofono de fibra como sensor de presión 334 Auriculares ópticos 336 Sensor acústico interferométrico 336 Filtros de longitud de onda 336 Otras aplicaciones 336 Sensores de temperatura 337 Medidas de campo magnético 337 Otras aplicaciones de los sensores 339 Barreras ópticas 339 Aplicaciones militares de los sistemas de fibras 341 Tabla resumen de propiedades y aplicaciones 343 Capitulo 15. Desarrollos y tendencias 347 Introducción 347 Los desarrollos en emisores y detectores 350 Emisores 351 Detectores 352 La conmutación fotónica 353 La conmutación espacial 353 La conmutación temporal 355 La conmutación de longitudes de onda 356 Nuevas tecnologías de modulación y detección 359 Amplificadores ópticos 361 Las nuevas fibras 363 La óptica integrada 363 Sistemas ópticos terrestres y marinos 364 Perspectivas de la F.O. en el bucle de abonado 365 Apéndices A: Parámetros de elementos activos 369 B: La dispersión espectral 373 C: Casos de aplicación 377 D: Unidades de transmisión mas usuales 387 E: Definiciones usuales en teoría de circuitos 389 F: relación de abreviaturas 393 G: operadores y fabricantes 397 H: relación de figuras 399 Bibliografía 403 Indice alfabético 409 Click aqui para Volver al registro principal
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Capitulo 1. Las comunicaciones ópticas 19 Antecedentes 19 Justificación de las comunicaciones ópticas 20 La luz como soporte de información 21 El medio de propagación 23 Elementos de un sistema de comunicaciones por fibra 27 Propiedades de la fibra óptica 28 Capitulo 2. Propagación 33 Propagación de la luz en la fibra óptica 33 Reflexión y refracción en un interfaz dieléctrico 34 Indice de refracción 34 Reflexión total 34 Calculo del ángulo limite 36 Parámetros característicos de las fibras ópticas 38 Apertura numérica (an) 40 Propagación de la luz en guiaondas cilíndrico: modos 42 Tipos de perfil del índice de refracción 46 Fibras multimodo de salto de índice 47 Fibras multimodo de índice gradual (I.G.) 49 Valores de g 51 Determinación del parámetro A 51 Apertura numérica de las fibras I. G. 52 Fibras monomodo 53 Parámetros geométricos 54 Capitulo 3. Parámetros de transmisión 57 Atenuación en la fibra óptica 57 Perdidas intrínsecas 58 Perdidas de origen externo 59 Atenuación total 63 Dispersión en las fibras 64 Limitación del ancho de banda 66 Dispersión modal 67 Dispersión modal en fibras de salto de índice 68 Dispersión modal en fibras de índice gradual 70 Dispersión del material 72 Dispersión en el guiaondas 74 Optimización de las características de transmisión 75 Ancho de banda total 77 Capitulo 4. Fibras: clasificación 79 Tipos de fibras ópticas 79 Fibras de alta calidad 84 Fibras multimodo 84 Fibras monomodo 86 Fibras para enlaces de corta y media distancia 87 Fibras para redes de abonado de banda ancha 88 Fibras para corta distancia y pequeña capacidad 89 Capitulo 5. Fabricación de fibras 91 Tecnologías de fabricación 91 Técnicas para la obtención de preformas 93 Deposición de vapores químicos (cvd) 94 Procesos opvd e ipvd 94 Método mcvd 96 Método pcvd 97 Deposición axial de vapores (vad) 97 Procesos posteriores 97 Valores típicos obtenidos 100 Capitulo 6. Medidas de los parámetros 103 Medidas de parámetros de transmisión en fibras 103 Condicionantes previos a las medidas 104 Equilibrio modal 104 Medida de la atenuación 106 Método de corte 106 Método de las pérdidas de inserción 109 Método de retroesparcimiento 109 Localización de faltas 112 Medida de la dispersión total 115 Capitulo 7. Los cables de fibra 121 Introducción 121 Parámetros de diseño 122 Sensibilidad a las curvaturas 122 Resistencia mecánica 124 Fatiga estática 125 Atenuación por cableado 126 Estructuras de los cables 127 Estructuras holgadas 127 Estructuras ajustadas 130 Cables de matriz de cintas 131 Cables de cilindro ranurado 131 Cubiertas y envolturas 132 Elementos auxiliares 132 Pruebas de los cables 133 Tipos más importantes de cables 134 Cables para redes telefónicas interurbanas 134 Cables para redes urbanas y locales 135 Cables monofibra y bifibra 136 Cables dieléctricos 138 Cables para empresas eléctricas 139 Aplicaciones militares 141 Cables para empresas ferroviarias 141 Capitulo 8. Tendido y uniones 143 Introducción 143 Tipos de infraestructura 145 Tendidos subacuaticos 145 Tendidos aéreos 145 Instalaciones subterráneas 146 Tendido de cables en canalización 147 Subconductos de canalizaciones 147 Tendido del cable en el subconducto 148 Empalme de los cables 149 Tendido de cables en zanja 150 Instalación de los conductos en la zanja 150 Tendido del cable en la zanja 151 Perdidas en las uniones de fibras 152 Técnicas de empalme de fibras 155 Empalme mecánico 155 Empalmes por pegamento 157 Empalmes por fusión 158 Empalmes múltiples 161 Conectores 161 Conectores para fibras multimodo 162 Conectores por fibra desnuda 162 Conectores de alineación por virola 164 Conectores para fibras monomodo 166 Capitulo 9. Fuentes y detectores 169 Introducción 169 Características de la emisión en las fuentes 170 Diodos led y eled 175 Diodos láser 179 Tipos de láser 185 Otras propiedades 191 Detectores 193 Detectores PIN 195 Detectores APD 198 Detectores APD de silicio 198 Detectores APD de germanio 199 Detectores de los grupos III-V 200 Detectores PIN-FET 201 Detección coherente 202 Capitulo 10. Modulación y multiplexación 205 Las técnicas de transmisión 205 Sistemas de multiplexación y técnicas de modulación 206 Modulación de amplitud 210 Modulación angular 211 Modulación de frecuencia 211 Modulación de fase 212 La técnica MIC 212 Ventajas de la modulación digital 213 Modulación en los sistemas ópticos 214 Modulación analógica 214 Modulación digital 215 Detección en los sistemas ópticos 216 Multiplexación por división en longitud de onda (wdm) 217 Componentes empleados en la multiplexación 219 Dispositivos microópticos 219 Dispositivos de fibra 223 Aplicación de los acopladores a las redes de datos 224 Moduladores electroópticos 225 Conmutadores 228 Capitulo 11. Equipos de línea 231 Introducción 231 Equipo transmisor 233 Regenerador / decodificador 233 Codificador de línea 234 Transmisor óptico 236 Equipo receptor 238 Receptor óptico 238 Sensibilidad del receptor 239 Relación señal-ruido 242 Ruido cuantico 244 Ruido de granalla 244 Ruido de fotomultiplicación 245 Ruido térmico 245 Ruido de amplificación 246 Otras fuentes de ruido 246 Ruido de partición 246 Ruido modal 247 Alimentación del sistema 249 Supervisión 249 Régimen máximo del sistema 250 La amplificación electroóptica actual 252 El principio de la amplificación óptica 253 Primeros resultados de la investigación 253 Desarrollos 254 Constitución de un amplificador edfa 254 Usos del amplificador óptico 257 Capitulo 12. Sección de regeneración 261 Introducción 261 Criterio de perdidas admisibles 261 Criterio de la máxima dispersión 265 Fibras multimodo 265 Fibras multimodo S.L. 266 Fibras multimodo I.G. 266 Fibras monomodo 267 Capitulo 13. Las redes de fibra óptica 271 Introducción 271 Comparación con otros sistemas de comunicaciones 271 Ventajas frente a los cables coaxiales 271 Ventajas frente a sistemas radioeléctricos 275 Evolución del mercado 275 La fibra en las redes publicas 278 Nuevas necesidades en las comunicaciones 278 La fibra en las redes urbanas de enlaces 279 La fibra en las comunicaciones interurbanas 281 La fibra óptica y los cables submarinos 283 Comparación con las comunicaciones por satélite 284 La fibra óptica y las redes digitales 285 Servicios de las redes de banda ancha 287 Topología de las redes de banda ancha 287 El bucle de abonado 288 Enlaces físicos 289 Otros enlaces 289 Empleo de la fibra óptica en el bucle de abonado 290 Condicionantes técnicos 291 Factores económicos 292 Demanda social de servicios 293 Arquitecturas de red más usuales 294 Elección del tipo de fibra para una red 296 Análisis de una arquitectura pon 299 Proyectos de redes de banda ancha 301 Proyecto Biarritz 302 Proyecto Marsens 302 Proyecto Saskatchewan 302 Proyecto francés para videocomunicaciones 303 Modulación y multiplexación de redes 304 Redes de área local (LAN) 305 Red local de Kawasaki 308 MAN de la universidad de Florencia 309 Apuntes sobre proyectos de líneas y redes 310 Capitulo 14. Aplicaciones 313 Introducción 313 Aplicaciones basadas en la transparencia: el endoscopio 315 Inspección de motores y turbinas 317 Arqueología 318 Medicina 318 Análisis remoto de muestras 319 Reproductores de imágenes tridimensionales (hologramas y decodificadores) 319 Transporte de energía y señalización 320 Iluminación 321 Radiación del extremo de la fibra 322 Conmutadores 322 Medidas de contaminación y de composición 322 Detector de fisuras en superficies reflectantes 325 La radiación y el sensor de temperatura 325 Micrómetros y sensores de rotación 326 Detector de nivel 326 Velocidad de propagación 327 Giroscopos ópticos 327 Líneas de retardo 330 Sensibilidad a los factores externos: los sensores 330 Sensores de presión 332 Esterillas de detección 334 El hidrofono de fibra como sensor de presión 334 Auriculares ópticos 336 Sensor acústico interferométrico 336 Filtros de longitud de onda 336 Otras aplicaciones 336 Sensores de temperatura 337 Medidas de campo magnético 337 Otras aplicaciones de los sensores 339 Barreras ópticas 339 Aplicaciones militares de los sistemas de fibras 341 Tabla resumen de propiedades y aplicaciones 343 Capitulo 15. Desarrollos y tendencias 347 Introducción 347 Los desarrollos en emisores y detectores 350 Emisores 351 Detectores 352 La conmutación fotónica 353 La conmutación espacial 353 La conmutación temporal 355 La conmutación de longitudes de onda 356 Nuevas tecnologías de modulación y detección 359 Amplificadores ópticos 361 Las nuevas fibras 363 La óptica integrada 363 Sistemas ópticos terrestres y marinos 364 Perspectivas de la F.O. en el bucle de abonado 365 Apéndices A: Parámetros de elementos activos 369 B: La dispersión espectral 373 C: Casos de aplicación 377 D: Unidades de transmisión mas usuales 387 E: Definiciones usuales en teoría de circuitos 389 F: relación de abreviaturas 393 G: operadores y fabricantes 397 H: relación de figuras 399 Bibliografía 403 Indice alfabético 409
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FIBRA OPTICA CONDUCTORES NO METALICOS COMUNICACIONES OPTICAS PROPAGACION DE LA LUZ LINEAS DE TRANSMISION DE ONDAS FABRICACION DE FIBRA OPTICA CABLES DE FIBRA OPTICA FUENTES OPTICAS MODULACION MULTIPLEXACION REDES DE FIBRA OPTICA