Ventanas de transmisión
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Cuando transmitimos información por una fibra óptica, lo hacemos por medio de pulsos de luz, rayos lumínicos que viajan confinados entre el núcleo y el revestimiento o cladding. Se generan en un emisor, un dispositivo óptico que crea luz de una longitud de onda determinada.
Con la evolución de la tecnología, se han ido afinando las longitudes de onda óptimas para transmitir, denominándose a estos rangos ventanas de transmisión. En este artículo vamos a hablarte de ellas.
¿Cuál es su origen?
En el desarrollo de la tecnología de la fibra óptica a lo largo de la historia, se han utilizado muy diversas fuentes de luz, cada una con un color o longitud de onda determinada. Por otra parte, sabemos que la luz está sujeta a una serie de pérdidas en su viaje por la fibra. Con la experimentación, los científicos se dieron cuenta de que había una relación entre color de la luz y pérdida de transmisión. Así fue el origen de las ventanas de transmisión: rangos de longitud de onda donde la atenuación por km era pequeña.
En 1970, la compañía Corning desarrolló la primera generación de sistemas de transmisión de baja pérdida. Se usaban láseres GaAs (galio, arsénico) y fuentes LED de bajo coste, con longitudes de onda alrededor de 850 nm, pues en esta región, las pérdidas de transmisión presentaban un mínimo. Se la denominó primera ventana.
Más tarde, con el incremento de las distancias de transmisión, la primera ventana se quedó corta, pues la pérdida de más de 3 dB/km era una factor limitante. Llegaría una segunda generación de sistemas con láseres InGaAsP (indio, galio, arsénico, fósforo), para aprovechar el mínimo de pérdida de los 1.310 nm. En esta segunda ventana la atenuación ya bajaba de forma considerable, y permitió la transmisión a 50 Km sin el uso de repetidores.
La tercera generación apareció en 1977 desarrollada por la Nippon Telegrapgh and Telephone (NTT), con láseres de longitud de onda de 1.550 nm, diseñados con el objetivo de aprovechar la extraordinaria baja pérdida de la tercera ventana, que como verás en la gráfica, tiene un rango más amplio y la menor atenuación de las tres.
En la imagen puedes ver las 3 ventanas de transmisión clásicas y una comparativa de la pérdida de una fibra óptica antigua contra una moderna. Como puedes apreciar, la evolución en los compuestos y métodos de fabricación, ha conseguido obtener una respuesta casi lineal y minimizar los picos debidos a la absorción del ión hidroxilo, que antiguamente eran muy marcados.
Ventanas de transmisión en la fibra óptica
Factores económicos
Ya hemos adelantado, que la razón de seleccionar esos rangos de longitud de onda se debe sobre todo a las bajas pérdidas que se producen en ellos, pero también influyen otros factores como los métodos de fabricación y el coste asociado a ellos.
Si sólo hiciéramos caso al valor de pérdidas de transmisión, la 3ª ventana sería la ganadora, pues presenta la menor de todas ellas, sin embargo, el coste de fabricar láseres de esta longitud de onda es alto, y no siempre necesitamos tramos de fibra de la máxima distancia posible (más de 50 km sin repetidor). Las fuentes ópticas tipo LED son muy baratas de fabricar en gran volumen, y aunque utilizan la 1ª ventana de transmisión, son ideales para enlaces de corto alcance. Nos quedaría la 2ª ventana de transmisión como un punto medio, con láseres de coste medio y distancias entre 1-50 km. De hecho, es la ventana más utilizada por este motivo.
Bandas de transmisión estándar
Hoy en día se utilizan fuentes con longitudes de onda desde los 660 nm a 1.675 nm y se han creado multitud de bandas intermedias entre ellas. Para poner algo de orden en el asunto, la International Telecommunication Union (ITU) tiene una serie de estándares publicados que definen bandas de transmisión recomendadas, abarcando desde la 2ª ventana clásica para arriba, lo que sería la zona de menor pérdida:
- Banda O (Original): 1.260 nm – 1.360 nm
- Banda E (Extended): 1.360 nm – 1.460 nm
- Banda S (Short): 1.460 nm – 1.530 nm
- Banda C (Conventional): 1.530 nm – 1.565 nm
- Banda L (Long): 1.565 nm – 1.625 nm
- Banda U (Ultra-Long): 1.625 nm – 1.675 nm
Bandas de transmisión ITU para fibra óptica. OESCLU.
Sistemas de varias bandas
Los sistemas de multiplexación son una evolución tecnológica que permite enviar información usando varias bandas de transmisión al mismo tiempo. Esto permite incrementar la capacidad de un enlace de forma drástica, pues sobre la misma fibra estamos enviando luces de diferente longitud de onda al mismo tiempo sin interferirse entre ellas.
Sin embargo, el empleo de varias portadoras ópticas incrementa la complejidad, y por tanto el coste, de todos los elementos electrónicos del sistema. El pequeño salto de longitud de onda entre bandas, del orden de 0.8 nm o 100 GHz según norma ITU, requiere de una gran precisión y estabilidad en la emisión del láser y su recepción.
Pero esto, lo dejaremos para otro artículo 😉
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Fuentes:
- community.fs.com
- blog.fluxlight.com
- Wikipedia
- National Association of Broadcasters Engineering Handbook
