Fibras Ópticas: Tipos, Propagación y Efectos en la Transmisión de Información

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Fibras Ópticas: Tipos, Propagación y Efectos en la Transmisión de Información

Una fibra óptica es una guía de ondas dieléctricas. Tienen forma cilíndrica y se construyen con materiales que permiten la propagación de la luz con pérdidas pequeñas. Hay tres tipos principales:

  • Fibras multimodo de salto de índice
  • Fibras monomodo de salto de índice
  • Fibras de gradiente de índice

Fibras Multimodo de Salto de Índice

Estas fibras presentan una diferencia clara entre los índices de refracción del núcleo y la envoltura. Todos los modos (direcciones de propagación) que inciden en esa frontera con ángulos mayores que el ángulo límite se propagan por la fibra.

Todos los rayos que entran en la fibra con ángulos menores que un ángulo máximo dan lugar a modos que se propagan por la fibra. La luz que entra con ángulos mayores se pierde tras algunas reflexiones. La apertura numérica determina el ángulo máximo de aceptación de la fibra y la caracteriza. La apertura numérica depende de los índices del núcleo y de la cobertura.

Fibras Monomodo de Salto de Índice

Tienen la misma estructura que las multimodo, pero con un núcleo mucho más estrecho que permite la propagación de un solo modo.

Fibras de Gradiente de Índice

Estas fibras tienen un índice de refracción que varía suavemente desde el centro hasta la cobertura. Esta variación permite guiar los diferentes modos sin necesidad de reflexión en la frontera.

Problemas en la Transmisión de Información

La información transmitida por una fibra puede perderse debido a diferentes efectos. Los más importantes son:

  • Dispersión modal: Aparece si diferentes modos avanzan a distintas velocidades en la fibra. En ese caso, los pulsos de información se ensanchan y pueden mezclarse, perdiéndose la información.
  • Dispersión del material: Aparece si diferentes frecuencias se propagan con distintas velocidades en la fibra. Esto puede producir un ensanchamiento de los pulsos y su mezcla.
  • Absorción: Aparece si el material que constituye la fibra absorbe la radiación, reduciendo la intensidad de los pulsos de información.

Fuerza Magnética sobre Cargas y Corrientes

Sobre una Carga

Si en una región del espacio existe un campo magnético y en ella se introducen partículas con diferentes cargas y velocidades, se observa que sobre ellas aparece una fuerza debida al campo magnético: Fm = qv x B

Como esta Fm es siempre perpendicular a v, no cambia su módulo (ni la energía cinética), solo cambia la dirección de movimiento.

Movimiento en un Campo Uniforme

Si se tiene una partícula cargada con carga q moviéndose con velocidad v en un campo magnético uniforme B, perpendicular a v, el resultado de la fuerza magnética F = qv x B será un movimiento circular cuyo sentido de giro depende del signo de q.

Sobre una Corriente

Es el resultado de la fuerza sobre todas las partículas que originan la corriente. Si se tiene un conductor cilíndrico de longitud l y de sección A, con n cargas por unidad de volumen que se mueven con velocidad v, entonces la fuerza sobre el conductor será F = ΣiFcargai = nqAlv x B

Para un conductor no rectilíneo o un campo magnético no uniforme, la fuerza sobre el conductor debe calcularse como F = ∫cond dF = ∫cond idl x B

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