¿Qué es la fibra de índice escalonado? Modos, ventajas, desventajas.

La fibra de índice escalonado es un tipo de fibra óptica que ha revolucionado el mundo de la comunicación. Con modos, ventajas y desventajas únicas, esta innovadora tecnología se ha convertido en la opción preferida para transmitir información de manera rápida y eficiente. En este artículo, te invitamos a descubrir todo sobre la fibra de índice escalonado, desde su funcionamiento hasta las múltiples ventajas que ofrece. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la fibra óptica!

La fibra de índice escalonado es un tipo de guía de ondas ópticas que tiene un índice de refracción constante del núcleo y el revestimiento, pero el valor del índice de refracción tanto del núcleo como del revestimiento es diferente.

En este artículo, analizaremos la definición, la construcción, los modos, las ventajas y las aplicaciones de la fibra de índice escalonado. Entonces, comencemos con la definición básica de esto.


¿Qué es la fibra de índice escalonado?

Es un tipo de fibra óptica que tiene un índice de refracción constante y uniforme dentro del núcleo y un cambio brusco en el índice de refracción en el punto de contacto del núcleo y el revestimiento. Por lo tanto, su núcleo tiene un índice de refracción uniforme y el revestimiento tiene otro índice de refracción uniforme. En consecuencia, se observa una variación repentina en el índice de refracción en la interfaz núcleo-revestimiento.

Su núcleo tiene un índice de refracción más alto en comparación con el del revestimiento que lo rodea. Esta variación en el índice de refracción del núcleo y el revestimiento permite que la fibra óptica transmita señales de luz. con mayor eficacia a largas distancias.


El diagrama esquemático del perfil de fibra de índice escalonado se muestra en la siguiente figura.

¿Qué es la fibra de índice escalonado? Modos, ventajas, desventajas.

Consta de dos partes principales, a saber, núcleo y revestimiento. El alma es la parte central de la fibra y el revestimiento es la parte exterior. El núcleo transporta las señales de luz mientras que el revestimiento rodea el núcleo para confinar la señal de luz dentro de la fibra.

Aquí, cuando una señal de luz viaja a través de la fibra, sigue un camino en zigzag debido a la diferencia en el índice de refracción del núcleo y el revestimiento. Aunque, la resultante de estos caminos en zigzag es una línea recta debido a la reflexión interna total.

La siguiente expresión matemática proporciona información acerca de la índice de refracción,

¿Qué es la fibra de índice escalonado? Modos, ventajas, desventajas.

Donde r es la distancia radial y a es el radio del núcleo.

Modos de fibra de índice escalonado

En el contexto de fibra monomodo de índice escalonado, modos significa caminos a través de los cuales la luz se propaga a través de la fibra. El número de modos depende del diámetro del núcleo de la fibra y de la diferencia entre el índice de refracción del núcleo y del revestimiento.

Dependiendo del número de modos, Las fibras de índice escalonado son de dos tipos. a saber modo singular y multimodo.

Fibra monomodo de índice escalonado

Una fibra de índice escalonado monomodo tiene solo una ruta para la propagación de la luz. Tiene un núcleo de diámetro más pequeño que suele ser de alrededor de 2 µm a 15 µm. Debido a este pequeño diámetro del núcleo, solo es posible un camino para la propagación de la luz. El rayo transmitido a través de esta fibra no se distorsiona porque un solo rayo de luz se propaga a través de la fibra.

La siguiente figura muestra la propagación de los rayos de luz a través de la fibra.

¿Qué es la fibra de índice escalonado? Modos, ventajas, desventajas.

Esta fibra tiene un diámetro de núcleo muy bajo, entre 2 µm y 15 µm, y es adecuada para la propagación monomodo.

La ventaja significativa de esta fibra es que tiene un mayor ancho de banda, lo que permite una alta capacidad de transmisión de información. También es adecuado para transmisión de larga distancia debido a su baja dispersión modal. Aunque, el costo de esta fibra es relativamente más alto en comparación con la fibra multimodo.

Fibra de índice escalonado multimodo

Una fibra multimodo de índice escalonado tiene múltiples caminos o modos para la propagación de la luz a lo largo del canal. Tiene un diámetro de núcleo relativamente más grande, típicamente alrededor de 50 µm o más grande, y permite que múltiples modos se propaguen a través de él. Significa que puede propagar varios rayos de luz por la fibra.

Las principales ventajas de la fibra multimodo incluyen el bajo costo y la fabricación simple. Sin embargo, tiene una menor capacidad de transporte de información debido a la alta dispersión modal. La alta dispersión es causada por la propagación de múltiples rayos de luz a la vez y, además, provoca un retraso en el tiempo de propagación. Por lo tanto, la fibra multimodo generalmente se usa en comunicación a corta distancia.

La siguiente figura muestra la propagación de los rayos de luz a través de una fibra óptica multimodo.

¿Qué es la fibra de índice escalonado? Modos, ventajas, desventajas.

Podemos ver en la figura anterior que el diámetro del núcleo es grande y permite múltiples rutas de propagación. El tamaño del núcleo está entre el tamaño de 50 a 1000 µm.

Ventajas de la fibra de índice escalonado

Las siguientes son las principales ventajas.

  • Implica procedimientos de diseño y fabricación simples y fáciles.
  • tiene un índice de refracción constante y uniforme dentro del núcleo.
  • permite una propagación eficiente de la señal de luz debido a su fuerte variación en el índice de refracción en la interfaz núcleo-revestimiento.
  • Altamente rentable en términos de fabricación y aplicación.
  • Robusto frente a esfuerzos y movimientos mecánicos.
  • Altamente versátil; por lo tanto, es adecuado para una amplia gama de aplicaciones.

Desventajas de la fibra de índice escalonado

La fibra de índice escalonado tiene varias ventajas, aunque también tiene algunas desventajas. Algunas desventajas importantes se enumeran a continuación:

  • No es adecuado para aplicaciones en las que se requiere un gran ancho de banda y una gran capacidad de transporte de información.
  • Sufre de dispersión modal que reduce el ancho de banda y la distancia de transmisión de la fibra.
  • Sufre de acoplamiento de modo y ruido modal que afectan la calidad de la señal.

Aplicaciones de la fibra de índice escalonado

Es ampliamente utilizado en la comunicación de datos. Algunas aplicaciones comunes se enumeran a continuación:

  • Es ampliamente utilizado para la comunicación de datos de corta distancia como en LAN.
  • Se utiliza en instrumentos de medición y aplicaciones basadas en sensores.
  • Utilizado en aplicaciones de investigación y desarrollo debido a su bajo costo.
  • También se usa en sistemas de iluminación basados ​​en fibra óptica para la iluminación rentable de un área específica.
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