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Capítulo 1: Características básicas
Capítulo 2: Fabricación
Capítulo 3: Componentes de interconexión de la fibra óptica
Capítulo 4: Ondas de luz en los sensores de fibra óptica
Capítulo 5: Sensores de fibra optica y componentes
Capítulo 6: Arreglos de sensores de fibra optica y sistema telemetricos
Glosario

 

CAPÍTULO 1: CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

    En esta sección las características básicas de fibras ópticas se discuten en un cierto detalle con el énfasis puesto en los conceptos que son importantes en tecnología de sensores de fibra óptica. La estructura de fibras ópticas es absolutamente simple, según lo mostrado en la siguiente figura. Consisten en, básicamente, cilindros de cristal o de plástico de diámetro pequeños. Hay un cilindro central, llamado núcleo, que se compone de un tipo de cristal o de plástico. Rodea el núcleo una capa cilíndrica llamada revestimiento que se hace de un tipo levemente diverso de cristal o plástico. La diferencia entre la base y los materiales del revestimiento será discutido más adelante. Finalmente, este cilindro es rodeado generalmente por una envoltura protectora. La capacidad conductora de luz de la fibra es dependiente de las características de la base y del revestimiento mientras que la fortaleza mecánica de la fibra viene dada por el revestimiento, que se hace generalmente de plástico.


    El concepto del rayo de luz es un conveniente aproximación al acercamiento que se puede utilizar para introducir otros conceptos importantes tales como interna total de la reflexión . Para ampliar la teoría de la propagación la luz, sin embargo, es necesario considerar la noción que la luz es un fenómeno de la onda electromagnética y que las fibras ópticas son guías de onda dieléctricas cilíndricas. Con éstos en mente es posible desarrollar conceptos con respecto a los modos electromágneticos permitidos de la propagación de una guía de onda cilíndrica e introducir el parámetro óptico con frecuencia encontrado de la guía de onda de la fibra que debe ser considerado al seleccionar una fibra conveniente para una aplicación determinada.

    De acuerdo con la teoría de propagación de luz, un haz incidente del en la superficie de interfaz entre dos medios transparentes, en ángulo tetha 1 con la superficie del interfaz se comporta según lo mostrado en figura posterior. Cuando tetha 1 es grande, la parte del rayo incidente se transmite en el media superior y se refleja el él. Sus intensidades relativas dependen de los índices de refracción de los dos medios. El índice de refracción de un medio se define como la relación de la velocidad de la luz en el vacío a la velocidad de la luz en el media. Cuanto mayor es el índice de refracción de un medio, la luz más lenta viajará en ella. El índice de refracción del media 1 se señala como n1 y éste pasa al media 2 como n2 según lo mostrado en la figura siguiente.

  

    Estos índices también determinan la dirección del haz transmitido en el medio 2, es decir, en la figura anterior, es determinado por los índices de ambos medios. Según la ley de Snell de la refracción de luz en una interfaz, se puede predecir que la relación de transformación entre el coseno de ambos angulos es igual a la relación de transformación n2/n1 que ser igual velocidad relación de transformación V1/V2 así, si la luz se propaga en un medio l a uno velocidad menor que en el medio 2, el ángulo tetha 1 ser mas grande que el ángulo tetha 2 y rayo se debe doblar hacia la interfaz cuando ingresa al medio 2. El ángulo del haz reflejada es igual al ángulo del haz del rayo incidente. Éstas es una aplicación de los leyes bien conocidos (ley de Snell) de la refracción y la reflexión que se aplican en el tratamientos de señales lumínicas.

    Estos índices tambien determinan la dirección del haz transmitido en el medio 2, o sea el ángulo theta 2 en la figura es determinado por los índices de ambos medios. La ley de Snell predice que las relaciones entre el coseno del ángulo tetha 1 al coseno del ángulo tetha 2 es igual a la relación n2 sobre n1, que es igual a la relación de velocidades v2 sobre v1. Si la luz se propaga en el medio uno a una velocidad menor que en el medio 2, el ángulo tethe 1 será mayor que tetha 2 y el rayo será desviado hacia la interfaz cuando entre al medio 2. El ángulo del rayo reflejado es igual al {angulo del rayo incidente.

Cuando el ángulo tetha 1 se va diosminuyendo, los resultados son los que se ven en la sioguiente figura:
 

    Comenzando por la izquierda, se muestra el ángulo incidente a un ángulo relativamente grande. Además se nota que que hay un haz reflejado y uno refractado y, debido a la conservación de la energía, la suma de ambas energías debe ser igual a la energía del rayo incidente.

    Según disminuye el ángulo tetha 1, el rayo refractado entrando entrando en el medio 2 se desvía más hacia la interfaz, hasta que finalmente el ángulo llega a cero (figura del medio). A su vez la intensidad de la luz ingresando en el medio va decreciendo, y se aproxima a cero mientras el ángulo se acerca a cero. El ángulo tetha 1 para el cual el ángulo tetha 2 es igual a cero, se llama ángulo crítico (tetha c). En esta condición, se verifica que:

    Para todos los valores del ángulo tetha 1 iguales o menores al ángulo crítico, el rayo incidente será totalmente refractado y la energía no será transmitida al medio 2. Debe tenerse en cuenta que este efecto sólo ocurre cuando la velocidad en el medio 1 es menor que le velocidad en el medio 2. Supongamos que la luz incide desde el agua sobre la superficie de la misma con el aire. La velocidad de la luz en el agua es de 2,25 * 10^8 m/seg, comparada con 3 * 10^8 m/seg en el vacío. Así, el índice de refracción del agua es 1.33 y el ángulo crítico del agua al aire es de 41°, ángulo al cual la reflección total ocurre.

    Es este fenómeno el cual se usa para la utilización de las fibras ópticas. El índice de refracción del cual está hecho el núcleo debe ser levemente mayor que el índice de refracción de la vaina envolvente. Un rayo que viaja en el núcleo a un ángulo igual al crítico se muestra en la siguiente figura:

  

    El rayo se refleja completamente cada vez que llega a la interfaz del núcleo con el envoltorio, lo que hace que quede atrapado en el núcleo. este rayo y cualquier otro con un ángulo de incidencia menor que el crítico permanecerá en el núcleo hasta llegar el final de la fibra. Idaelmente se propaga sin atenuación.

    Como se estableció previamente los rayos se propagan en el núcleo ángulos iguales o menores que el ángulo crítico y quedarán atrapados en el núcleo mientras los rayos que se se propagan a ángulos menores que las ángulo crítico serán parcialmente transmitidos en la vaina cada vez que encuentran en interfaz del núcleo y La vaina. Estos últimos rayos rápidamente decrecen en intensidad según viajan a través del núcleo y por tanto no contribuyen a la propagación sobre larga distancia en fibras
Fibras con dos distintos tipos de índice refracción son ampliamente usados. Uno de éstos es el índice de refracción en pasos. La parte izquierda de la siguiente figura muestran La variación del índice de refracción como una función de distancia desde el centro del núcleo hacia la vaina para una fibras con índice en escalón. Dentro del núcleo, el índice de refracción no varía con la radio, o sea tiene un valor de n1 constante. en la interfaz núcleo vaina hay un escalón decreciente en el índice vez en el uno a en el los. Se mantiene constante a través de la banda el perfil del índice de refracción de otro tipo de fibras, la fibra de índice gradual, se muestra a la derecha de la figura. En este tipo de fibra el índice de refracción decrece como una función del radio desde el centro del núcleo. Masa será de interfaz núcleo vaina en índice de refracción se mantiene constante respecto radio hasta la superficie exterior.

    Los rayos típicos que pueden propagarse con mínima perdida de potencia dentro del núcleo de una fibra escalón son mostrados a la izquierda de la siguiente figura. dentro del núcleo se muestra una grasos central que se propagan paralelo al eje de la fibra. También hay rayos meridionales que se propagan en planos conteniendo al eje central de la fibra. Estos viajan en el núcleo, reflejándose en hace un lado y otro cada vez que chocan con la interfaz núcleo-vaina.

    El rayo meridional para una fibra de índice gradual se muestra en la parte superior derecha de las figura. Debido a que el índice varía continuamente desde el centro del núcleo hacia el interfaz, en lugar de viajar en línea recta, se propagan a través de líneas curas, continuamente yendo de un lado hacia otro, sin embargo viajan en planos que contienen el eje central de la fibra. Hay otro rayos que viajan a lo largo de caminos helicoidales que no intersectan al eje central de las fibra, según se muestra en la parte inferior derecha de las figura. Hay otros similares, en las filas de índice escalonado con. Hay muchos más rayos helicoidales que meridionales, y tienen considerable importancia en la propagación de los rayos de los en fibras ópticas. Estos contribución sustancialmente a la transferencia de energía e información desde el extremo de entrada al extremo de salida de la fibra. Sin embargo, La descripción geométrica de la propagación de rayos helicoidales es mucho más difícil que la de los rayos meridionales, como se muestra a la izquierda de la figura. Sin embargo, por simplicidad en el desarrollo de la teoría de propagación de la luz como rayos en la fibra, este tratamiento es confinado a la condición de rayos meridionales.

    La apertura numérica de una fibra óptica se define como el seno del medio ángulo del cono de luz que es incidente desde el aire sobre el extremo de entrada de la fibra óptica, de estar forma que los lapsus que vienen en la misma dirección que está dentro del cono serán atrapados dentro del núcleo una vez que entran en las fibra como se muestra en la siguiente figura.
 

  

 

    Por lo tanto, en la interfaz transversal núcleo-aire, donde el índice de reflexión es igual a la unidad, hay otro ángulo crítico tal que en la luz contenido dentro del cono del medio ángulo será atrapada dentro de la fibra. Primero aplicamos la ley de Snell:

ya que en los bordes del haz estamos usando un ángulo crítico:

 

    Utilizando el Teorema de Pitágoras y transponiendo:

  

  

    Si usamos la definición que la apertura numérica (NA - Numerical aperture) es el seno del ángulo crítico de esta nueva interfaz:

  

    Normalizando la diferencia con el índice de refracción 1 y resolviuendo para n2:

  

  

    Ahora substituimos esto en la definición de NA

    Tomando en cuenta que A es mucho menor que uno, podemos decir que 2A es mucho menor que A^2 y despreciarlo, quedando:

 

    Se muestran dos rayos en la figura siguiente. Uno ingresa desde el aire a un ángulo tal que si intersectan con interfaz núcleo-vaina, teniendo una ángulo menor crítico con la interfaz. Este rayo será totalmente reflejado internamente y quedará atrapado en el núcleo, el que se propagan con mimo pérdida a través del núcleo de las fibra. Un segundo rayo, incidente desde el aire a un ángulo mayor, intersectan a la interfaz núcleo-vaina a un ángulo mayor que el crítico. Con cada punto de refracción se refleja de nuevo al núcleo y parte es transmitida en la vaina. Dicho rayo es fuertemente atenuado, decreciendo rápidamente en intensidad según se propagan a lo largo del núcleo de las fibra.
 

 

 

CAPÍTULO 2: FABRICACIÓN

PROCESO DE DOBLE CRISOL

    El método más directo es el método de doble crisol. La construcción de la porción de horno del sistema de doble crisol se muestra en la siguiente figura. El núcleo de vidrio es contenido en el crisol interno, usualmente hecho de platino, mientras que la vaina de vidrio que está en el crisol externo, ya que normalmente es una cubierta cilíndrica que rodea al crisol interno. Los dos vidrios son calentado de tal forma que comienzan a fluir hacia los orificios casi el final de los crisoles como líquidos viscosos.. Luego son enfriado rápidamente debajo del punto de su solidificación casi inmediatamente que son combinados en la región debajo de los orificios. La fibra resultante es estirada bajo tensión controlada, de tal forma que el diámetro externo se mantiene casi constante, según la fibra es estirada, los vidrios en los dos crisoles deben ser mantenidos a un nivel constante alimentando lentamente las entradas del núcleo y de la vaina en los dos crisoles.

    Un esquema simplificado puede verse las siguientes figura. Según las fibra existirá la hace el fondo del crisoles, pasa a través de un medidor de diámetro que no así compacto y alimenta el sistema controla la velocidad de rotación del tambor para mantener un diámetro externo constante. La fibra entonces pasa a través de una serie de materiales que cubren la superficie externa de la vaina. La fibra entonces secada, un y arollada continuamente sobre un tambor.
 

 

    En principio, el proceso de doble crisol tiene la ventaja de que puede ser usado para generar continuamente fibras de cualquier longitud. Desafortunadamente, porque los vidrios del núcleo y la vaina deben ser contenidos y calentado es dentro de crisoles, es difícil de mantener los niveles de alta pureza requeridos para construir fibras de baja pérdda.

    Un proceso diferente para producir fibras de baja pérdida fue desarrollado durante los años setenta. Ardoz a muchas versiones del mismo proceso está siendo usada por los fabricantes, todo basados sistema de producción de fibra de vidrio usando oxidación en fase de vapor (VPO).

PROCESO IVPO

    El proceso de oxidación interno por fase de vapor se muestran las siguientes figura.

 

 

    Los vapores de varios metales son mezclados con oxígeno y helio a los niveles de concentración deseados altamente controlados y alimentados en un cilindro hueco de silicio. Los cloratos de silicio y germánico existen como líquidos a temperatura y presión ambiente, mientras que los del fósforo y boro debe ser almacenados bajo alta presió , comose muestran las figura anterior. Y cada caso, los elementos son introducidos en el mezclador los juez principal por medio de un proceso de destilación a vapor. Porrejemplo, el oxígeno de alta pureza debe ser burbujeado at través del tetra cloro de silicio líquido y del tetra cloruro de germanio. Este proceso reduce el nivel de impurezas en los vapores que son alimentados en el tubo de reacción . el calor es aplicado a la superficie externa del tubo, usando una antorcha movible de hidrógeno-oxígeno. Esto lleva a lo oxidación de los metales, precipitándose en pequeñas partículas de vidrio que van llenando la pared del tubo.

    El tubo se monta en un lecho de vidrio y continuamente es rotado durante el proceso de oxidación, tal que los depósitos se precipita uniformemente alrededor de las circunferencia interna del tubo, como se muestran la figura:

 

    El calentador transversal no solamente provee el calor requerido para oxidado los varios metales sino también para transformar los depósitos porosos en pequeña capas vítreas que se forman según va pasando el quemador. Controlando la concentración de los varios reactivos alimentados en el tubo ese psible construir capas de óxido de silicio con el nivel deseado de dopaje. Eventualmente estos formaran la vaina y el núcleo de la fibra. Otros pasos son llevados a cabo antes de del tubo esté listo para ser envainado. Esto se muestran en la siguiente figura la siguiente figura:

una vez que el núcleo envainado han sido depositados, el tus calentado de tal forma que la tensión de la superficie lo colapso y elimina cualquier posible agujero en el centro. Para obtener varias de las deseadas propiedades físicas, los fibras pueden ser terminadas sin remover el sustrato, después de remover el sustrato, o después de que una fina capa vítrea ha sido depositada en la parte externa de las fibra colapsada.

PROCESO DE OXIDACIÓN EXTERNA POR FASE DE VAPOR

    En este proceso, el material del núcleo se depositó primero y luego la vaina es depositada sobre el, de la misma forma que se vieron proceso anterior. La cantidad de dopaje puede ser continuamente variado durante el proceso de posesión del material del núcleo. Hasta ha sido posible producir reforma para fibras índice gradual, así como las fibras de índice en escalón.

    El índice de refracción de un material poroso depositado sobre la espiga centrada decrece monotónicamente hacia afuera y que, a lo que corresponderá a la interfaz núcleo-vaina, y entonces se mantendrá constante hacia la superficie externa del cilindro poroso.
 

 

    Así, la fabricación de fibras por este proceso, incluyendo la remoción de la espiga central, seguido con el colapso de lujo que los centrado, antes o durante el proceso de envainado. Con un proceso anterior, el proceso de deposición se lleva a cabo con un baño de material vítreo. así, la fibra producida por un proceso sin un tamaño limitado de entre 10 y 20 kilómetros.

PROCESO DE DEPOSICIÓN AXIAL POR VAPOR

    La limitación longitud son sobrepasadas por este método, que se ve en las siguiente figura:

  

las partículas vítreas que forman el núcleo y la vaina, son eyectadas desde quemadores de oxígeno-hidrógeno depositados longitudinalmente y radialmente al final de la espiga de silicio. Controlando cuidadosamente la concentración de los metales que se alimenta a los quemadores, se puede realizar una preforma poroso con la variación radial deseadas del índice de refracción, al comenzando al final de la espiga de silicio. La espiga lentamente es tirada hacia arriba según la deposición continúa a una velocidad constante constante en el extremo inferior de la preforma porosa. La sección porosa entonces pasa a través de un anillo calefactor concéntrico que colapsa a la sesión porosa para formar espiga vítrea, logrando el perfil deseado del índice de refracción. el proceso completo es llevado a cabo dentro de una cámara de reacción con una atmósfera inerte cuidadosamente controlada para reducir el nivel de impureza. En este proceso permite la producción de grande preformas capaces euna n una única pieza de fibras a de hasta cien kilómetros de largo. La calidad óptica de la fibra construidas con este método es muy alta.

CAPÍTULO 3: COMPONENTES DE INTERCONEXIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

    Desde 1970 la perdida de poder óptico (atenuación) ha sido reducido por la fibra óptica. La perdida de que era de .2 dB por kilómetro se ha mejorado a .02 dB por kilómetro. Aproximadamente con 50 kilómetros de fibra se exhibe una perdida de 1 dB. Esto se debe a la interconexión de componentes para fibra.

EMPALMES Y CONECTORES DE FIBRA ÓPTICA

    Algunas interconexiones en uso en la fabricación de los sensores de fibra óptica incluye junto al origen o detectores de fibra, se divide la producción del origen (diodo láser) entre un número de sensores, división de rayo, etc.

    Las interconexiones pueden estar agrupadas en 3 clases:

    · Por nombre de conectores: Algunos de estos ejemplos puede ser la interconexión entre fibras, entre una fibra, un detector, en algunos componentes, en el origen, o en el chip integrado.
    · Por empalme: Por ejemplo puede ser la unión de la fusión o la unión permanente entre dos fibras ó una, también puede ser por un componente óptico.
    · Por acoplador: Conexiones que redistribuyen energía entre dos ó mas  fibras.

    En los conectores y empalmes su perdida de poder cae en dos clases generales:
    · Interno
    · Externo

    En la perdida de poder interno las dunas de variación o imperfección en la fibra que ocurre durante el proceso de manufacturación y no son mecánicamente o externamente corregibles. Algunas causas de la perdida de poder internamente en la conexión de la fibra óptica son: El mal emparejamiento puede ser una perdida de poder, la diferencia en la abertura numérica entre dos fibras y en el mal emparejamiento de los perfiles de la fibra.

    En la perdida de poder externo ocurren después del proceso de manufacturación y son mecánicamente o externamente corregibles, son semejantes a una incorrección al termino de la fibra en la superficie o una incorrección mecánica a la unión de las fibras. Este tipo de perdida lo produce por ejemplo: Si la luz de entrada que esta a una inclinación de la fibra diverge o si la salida desde el origen de la fibra diverge, también la desalineación angular puede conducir a una porción de la luz desde el origen de la fibra a entrar en una inclinación de la fibra en ángulos que no pueden ser atrapados en el núcleo. Otra causa puede ser la compensación lateral entre dos fibras porque estas no son propiamente alineadas o sus núcleos no están concentrados con respecto al exterior al nivel del diámetro de la fibra.

    Hay dos técnicas de empalmes de fibras ópticas que se manejan: Empalmes de fusión por arco eléctrico y Empalmes sobre sustrato ranurado. Las técnicas básicas para realizar empalmes son mecánicas y por fusión.

    Cuando se detienen enlaces de corta distancia donde se pueden tolerar perdidas considerables, se utilizan empalmes mecánicos en los cuales las fibras son unidas a través de medios mecánicos, como ranuras en forma de “V”, varillas (de acero o vidrio) o esferas. El método de varillas es utilizar tres varillas de acero o vidrio acomodados en el orificio central para que queden alineadas las fibras a unir, se puede agregar una sustancia epóxica para adherir la fibras y además actuar como acoplador óptico.

    El método de ranura en V es en que las fibras ya cortadas y preparadas se colocan en ambos extremos de una ranura acanalada en forma de V, que alinea las fibras para la unión, y se agrega un adhesivo con un índice de refracción igual al del núcleo de la fibra. La unión se logra mediante una tapa que sujete las fibras, manteniéndolas en contacto. El material encanalado puede ser silicon, material cerámico, acero o aluminio.

    El empalme por fusión es el método mas utilizado y consiste en aplicar calor en una zona especifica entre las fibras a unir, suavizándolas y fusionándolas. Las fibras deben prepararse precisamente en sus extremos quitándoles las cubiertas secundaria y primaria, cortando las caras de los extremos para que estén planas y perpendiculares al eje limpiando la fibra de grasa y polvo. A continuación la fibra se monta ya sea en una base ranurado o en sujetadores controlados microposicionadores accionados por motores o manualmente, con la libertad de poder moverse en las tres direcciones para obtener un alineamiento óptimo.

    Los cables para interiores son los que se usan dentro de los edificios, o de la llamada planta interna, estos cables en general deben tener buena flexibilidad y ser no propagadores de la flama. Estos cables pueden contener elementos metálicos o bien ser totalmente dieléctricos, pueden contener una o mas fibras, si contienen una fibra (monofibra) por lo regular su construcción es la siguiente: La fibra lleva protección secundaria de tubo apretado, alrededor de ella lleva un miembro de tensión externo de Aramida, sobre esta lleva una cinta mylar como barrera térmica y sobre esta va la cubierta externa de PVC antifuego. Cuando lleva dos fibras (dúplex) su construcción es la de dos cables monofibras unidos por medio de una lengüeta en la cubierta externa. En los cables multifibra se da una infinidad de diseños caracterizándose todos ellos en tener la cubierta externa de PVC antifuego, y en no llevar armaduras.

    Los cables exteriores se emplean en la llamada planta externa, aquí existen una gran variedad de diseños caracterizándose todos ellos en contener siempre más de dos fibras. Estos diseños contemplan todas las posibles variedades, es decir: Puede llevar cubierta secundaria de tubo holgado o de tubo apretado, o bien ir sin esta cubierta. Puede ser de elemento central de tensión de núcleo ranurado, o de elemento de tensión exterior. Pueden llevar o no armadura y si la llevan pueden ser en cualquiera de sus variedades. Por lo regular todos llevan barreras contra la humedad que pueden ser de jelly, de cintas metálicas, o utilizando presión de gas. En general la cubierta externa es de polietileno con negro de humo.

CAPÍTULO 4: ONDAS DE LUZ EN LOS SENSORES DE FIBRA ÓPTICA

    El mecanismo básico de transducción empleado en varios sensores de fibra óptica es la fase de modulación de la unión de luz que se propaga a través de una sección de la fibra monomodo por la acción del campo de energía que puede detectarse. Las técnicas de medición de interferencia óptica pueden ser usadas para detectar esta fase de desviación en las ondas de luz. Estas técnicas toman en cuenta la extremada gran sensibilidad que es lograda con los distintos tipos de sensores de fibra óptica que miden la interferencia. Recientemente, la interferometria óptica ha sido una herramienta de investigación usada en laboratorios que antes aplicaban una técnica operacional.
Con el desarrollo de una baja perdida en el monomodo de fibras ópticas, subminiaturas de estado sólido de fuentes de luz láser, fotodetectores, y otros a fin puramente ópticos y dispositivos electro ópticos, ahora esto es posible para construir prácticos dispositivos que midan la interferencia y puedan usarse en sistemas operacionales. Los sensores de fibra óptica tienen el potencial para revolucionar la tecnología del sensor.

    Existen cuatro distintas configuraciones de interferómetros que pueden ser usados en sensores de fibra óptica. Estos son: La Michelson, La Mach-Zehnder, La Sagnac y La Fabry-Perot.

    Un importante aspecto de los sensores de interferencia métrica es que tienen en común en que cada uno la salida del rayo de luz de una fuente óptica es dividida en dos o más porciones. Después que viaja a lo largo de diferentes rutas, estos rayos de luz separados son recombinados y permiten que actúen como un detector fotosensitivo.

EL INTERFEROMETRO MICHELSON

    El rayo de luz dividido es representado como una reflexión parcial, un espejo de transmisión parcial. Esto envía una porción de la salida del rayo de luz desde el láser hacia arriba para un espejo fijo donde esta es reflejada de regreso hacia el divididor de rayo de luz, donde esta es parcialmente transmitida al detector óptico y parcialmente reflejada de vuelta hacia el láser. Si la diferencia en la longitud de la ruta de regreso y hacia el espejo fijo y el espejo movible es menos que la longitud de coherencia del láser, los dos rayos de luz transmitidos hacia el detector pueden hacer interferencia entre si. La salida del detector ira de un máximo a un mínimo y regresa a un máximo cada vez que el espejo movible es desplazado por la mitad de la longitud de onda óptica. Con esta técnica es posible detectar desplazamientos tan pequeños como 10-7 mm, e.g. 0.63 x 10-13 m, para un He-Ne láser de luz roja.

EL INTERFEROMETRO DE MACH-ZEHNDER

    La salida del rayo de luz del láser es dividida por el divisor de rayo bajo después viajan por rutas altas y bajas ópticas donde los dos rayos son recombinados de este modo estas pueden interferir con cada otro a los detectores ópticos. Este arreglo puede también ser empleado para detectar desplazamientos del espejo movible tan pequeño como 10-13 m. Esta configuración tiene la ventaja que pequeña o no la luz alimenta directamente de regreso dentro del láser.

EL INTERFEROMETRO SAGNAC

    Con este arreglo, las dos porciones de la salida de rayo del láser son enviadas en direcciones opuestas la ruta cerrada formada por los divisores de rayos y los dos espejos. Entonces estos se recombinan para enviarse al foto detector y también de regreso hacia el láser. Si alguno de los espejos es desplazado perpendicularmente, para esta reflexión de superficie, ambas longitudes de ruta pueden ser cambiadas por la misma cantidad y estas no detectarían el cambio en los procesos de interferencia en el fotodetector. De la otra forma, si la tabla en la cual el interferómetro es montado dentro, según las manecillas del reloj, la rotación será en el eje perpendicular al plano de los rayos de luz, el rayo viaja según las manecillas del reloj. El rayo con respecto a las manecillas del reloj tiende a ponerse al día hacia el fin del movimiento en la misma dirección. En contra de las manecillas del reloj el rayo corre dentro del fin de movimiento en la dirección opuesta. El interferómetro de Sagnac puede emplearse tanto como detector de sensibilidad de rotación y principalmente es básico para el diseño de un anillo laser giroscópico usado en un número de sistemas de guía inercial.

EL INTERFEROMETRO FABRY-PEROT

    El cuarto tipo de interferómetro es el Fabry-Perot. Este consiste con dos espejos paralelos que están sujetos. La reflectividad de estos espejos es completamente alta e.g. 95% o superior.  Asumiendo que el coeficiente de reflexión es 95%, en algún instante de la salida de luz del láser será reflejada de regreso hacia el láser y el otro 5% será transmitida dentro de la cavidad del interferómetro. Cuando esta porción de la incidencia de luz establezca contacto con el espejo de la derecha, el 95% de esta se reflejara de regreso hacia el espejo de la izquierda y el 5% será transmitida hacia el detector. Esta se combinara con la luz que ha sido reflejada de vuelta y hacia delante sucesivamente e incrementara el número de veces entre ambos espejos. Olvidando la perdida del otro 5% de transmisión cada sucesiva salida de rayos intensos será reducida por el previo único por el factor 0.9025. Asumiendo que el láser tiene una longitud de coherencia muchas veces la distancia entre los dos espejos, la señal óptica intensifica el incidente en el detector que puede encontrar para formar la suma de vector de el campo eléctrico de varios rayos de luz transmitidos.

CAPÍTULO 5: SENSORES DE FIBRA OPTICA Y COMPONENTES

    Existe cantidad  grande de sensores de fibra óptica modulada en fase ha sido demostrado, incluyendo acústico, eléctrico, magnético, un deseo de rotación, aceleración, corriente eléctrica presión y temperatura. Fueron aplicados a hidrófonos, magnetómetros, giróscopos, acelerómetros, y otros dispositivos. Estos dispositivos y exhiben numerosas ventajas, la más importante de las cuales son flexibilidad geométricas, inmunidad interferencia electromagnética y pulsos electromagnéticos, gran ancho de banda y una gran sensibilidad , como por ejemplo habilidad para detectar señales de niveles muy bajos y con pequeños cambios.

    La luz proveniente de un diodo láser es dividida igualmente entre los brazos de un interferómetro usando un acoplador de fibra de estado sólido. La porción sensante del brazo sensor es diseñada para responder al campo a ser medido, mientras que el resto de los brazos sensantes y de referencia son insensibles. Los dos rayos de luz que han viajado independientemente a través de dos brazos son combinados por un segundo acoplado que convierte la modulación de fase en una modulación de intensidad. Los amplificadores combinan las señales y los fotodiodos, uno por cada una de las dos salidas común de tal forma que rechaza el ruido de modo común. Un integrador completa que el lazo enganchado en fase. El desplazador de fase puede ser el fabricados bobinando la fibra alrededor del stretcher PZT, aplicando una envoltura piezopolimérica en de parte de la fibra. En cualquier caso, la salida del circuito amplificador/integrador se aplica al modificador de fase causando una modulación de fase en el brazo de referencia del interferómetro igual a la del brazo sensante. Con este arreglo, la relación de fase enter los dos brazos del interferómetro se mantiene bloqueada al punto de máxima sensibilidad. Esto se conoce como operación en cuadratura.

SENSORES ACÚSTICOS

    · Sensores acústicos de presión

    Se sabe que las variaciones de presión asociadas con una onda sonora producen fluctuaciones de fase dadas por:
 

 

donde AL/L es la fatiga axial; k es el nro. de onda n es el índice de refracción del núcleo y An viene dado por la siguiente función:

  

    Donde los P son los coeficientes de Pockel y los S las fatigas radiales. Si hacemos la asunción de un volumen constante, que estamos ante la presencia de un material isotrópico, que la relación de Poisson es cercana a 0.5 y que el núcleo está hecho en base a silicio fundido llegamos a que el índice de compresibilidad (indicador de sensibilidad acústica) es:

    En el caso que el envainado sea mucho más fino la sensitividad al cambio de fase es una función más complicada, dependiendo del coeficiente de elasticidad. En este caso vamos a tomar que la relación de Poisson ya no es 0.5 sino muy baja, con lo que llegamos a que:

 

    Los dos últimos términos están asociados con la dependencia a la presión del índice de refracción. El efecto de encapsular la fibra con aluminio es reducir el índice de compresibilidad por debajo del silicio fundido.

    · Sensores de gradiente de presión

    La dirección de la fuente de una señal sonora, puede ser determinada usando un arreglo de sensores omnidireccionales o un sensor de gradiente de presión. Estos sensores, llamados hydrófonos, sensan la presión en dos puntos de poca separación, típicamente mucho menos que una longitud de onda. Ya que la salida de uno de estos sensoes es proporcional al gradiente de presión, su respuesta es proporcional a la velocidad instantánea, por lo cual también son llamados de velocidad de partículas.

    Si la señal viaja en forma transversal a la línea formada por ambos sensores se halla sensibilidad máxima, en cambio si viaja en forma transversal no existe sensibilidad porque ambos componentes están a la misma presión.

    · Sensores magnéticos

    Estos sensores se basan en la propiedad de algunos materiales, llamada magnetoresistividad. Esta consiste en el cambio de longitud del mismo si este es sumergido en un campo magnético. Expresiones para este efecto fueron obtenidas como una función del espesor del envoltorio, para una amplia variedad de materiales. Para realizar estas mediciones, se utilizó un toroide de niquel sobre el que se arrolló la fibra en forma toroidal y alrededor de la superficie mayor. Este material ha sido usado en muchas aplicaciones, y para fabricar este tipo de sensores, puede bien arrollarse la fibra sobre el material  o realizar un recubrimiento de la fibra con este material.

    · Sensores de corriente eléctrica

    Se utilizan dos técnicas para la medición de corrientes eléctricas . En la primera, una sección de fibra con recubrimiento de níquel se coloca en el centro de un solenoide, energizado con la corriente eléctrica a medir. Midiendo el campo eléctrico se tiene la magnitud de corriente que circula.

   La segunda técnica  depende del calentamiento de una resistencia que ocurre sobre una sección de fibra con recubrimiento de aluminio.

SENSORES MODULADOS POR INTENSIDAD

    Un segundo tipo de sensores a ser discutidos es el llamado sensores modulados por intensidad. La salida de luz desde una fuente óptica de intensidad constante, es enviada a través del elemento sensor. De esta forma, se altera la intensidad de la señal lumínica, modulando su amplitud. Este tipo de sensores tienen la ventaja de no necesitar una luz coherente, ya que no se necesita determinar la variación de la fase sino de su amplitud, pudiendo usarse un emisor de LED no láser o cualquier otro que lo hace más económico. A su vez, el sensado de amplitud es mucho más simple, resultando en circuitos más económicos y menos propensos a averías.

    · Sensor por campo desvaneciente

    Este consiste de un par de fibras colocadas dentro de un elemento transductor, de tal forma que ha sido removida la vaina. De esta forma, se produce un acoplamiento entre ambas fibras, el que permite que parte de la luz colocada en una de las fibras pase a la otra. De esta forma, cualquier cambio en la longitud (L), distancia (d) o índice de refracción producido por la modificación del elemento permite medir la fuerza aplicada al sensor.

    · Sensor por coeficiente de reflexión

    Este se basa en los cambio realizados en el coeficiente de refracción del medio a sensar. Si vemos en la parte superior de la figura, vemos que se inserta luz en el núcleo de una fibra, se hace reflejar contra el extremo opuesto, y esta reflexión es dirigida a un detector a través de un espejo separador.

    · Sensor de grilla móvil

   Un sensor simple, es realizado colocando una grilla entre dos fibras con una pequeña separación. Esta se halla formado por elementos transparentes y opacos, logrando que cuando se encuentran enfrentadas las partes oscuras hay máxima transmisión de luz, y cuando se encuentran enfrentadas partes oscuras y opacas hay mínima transmisión. Asumiendo que la grilla consiste de elementos de 5 micrones a una distancia de 5 micrones, la intensidad variará en forma cíclica.

    · Sensor por microdeformaciones

    Este tipo de sensores se basa en la eyección de la luz que viaja por el núcleo hacia la vaina, a través de deformaciones introducidas en la geometría del mismo. Para esto se hace pasar la fibra a través de un deformador. Al incrementar la fuerza (F) aplicada a las placas, la amplitud de la deformación puede ser incrementada. Al realizar estas deformaciones, causa que el ángulo de incidencia de la luz en el núcleo varía, y provocando que la misma sea refractada hacia la vaina. Los rayos que se propagan sobre el núcleo a un ángulo menor que el crítico, se mantienen atrapados en el núcleo, pero al aumentar la presión hace que estos lo sobrepasen y sea parcialmente transmitida a la vaina. Se han hecho una gran cantidad de estudios de este fenómeno.

    Como se indica, la luz es inyectada en una fibra, la cual es pasada a través de un deformador. En este caso la intensidad de la luz es monitoreada por el otro extremo. Usa no un láser de helio-neón con un haz muy contaminado, es posible variar el ángulo de incidencia de la luz en la fibra, y así utilizar los varios modos de propagación de la misma.
Usando este sistema, los laboratorios Hughes midieron la intensidad de luz transmitida como una función de la fuerza aplicada al transductor.

SENSORES ÓPTICOS ROTACIONALES

    La medición de rotación es de considerable interés en un gran número de áreas. Por ejemplo los sistemas de navegación de aeronaves y buques dependen de ello. Los más populares métodos de sensado de la rotación usados en las décadas pasadas, se basan en el giroscopio mecánico, el que depende del momento angular generado por una rueda o bola, a la cual se le imprime un movimiento rotativo.

    El principio por el que se basa un giroscopio láser es el llamado efecto Sagnac. Las aplicaciones de este efecto han estado muy activas durante las dos últimas décadas, y han sido seleccionadas para ser usados en los Boeings 757 y 767.

    La principal ventaja de los giróscopos ópticos sobre los mecánicos, básicamente son:
    · No posee partes móviles
    · No es necesario un tiempo de calentamiento (WARM-UP)
    · No son sensibles a la gravedad
    · Gran rango dinámico
    · Lectura digital
    · Bajo costo
    · Tamaño reducido

EFECTO SAGNAC EN EL VACÍO

    El principio en el que se basa este efecto es en la diferencia de camino recorrido por dos haces luminosos dentro de un anillo de fibra. Si tenemos un disco de radio R rotando a una velocidad omega. La diferencia de camino que ven dos rayos lumínicos viajando en direcciones opuestas, a lo largo del perímetro es de

donde A es el área encerrada por el camino y c es la velocidad de la luz. La derivación de esta ecuación se basa en la propagación de la luz en un campo rotativo, donde la teoría general de la relatividad debe ser usada para realizar los cálculos apropiados. La explicación del fenómeno es la siguiente. Nuevamente consideremos el disco rotando con una velocidad angular omega perpendicular al plano del disco. En un cierto punto del perímetro (designado como 1) fotones idénticos se envían en ambos sentidos del anillo a la largo de su perímetro. Si la velocidad angular es cero, entonces ambos fotones verán que el camino es de la misma longitud, cubriendo una distancia (hasta llegar nuevamente al punto 1) de 2*pi*R. Si ahora el anillo se encuentra rotando, al llegar ambos fotones al punto 1 uno va a tardar un tiempo tccw (counterclockwise) y el otro un tiempo tcw (clockwise). Las ecuaciones vienen dadas por:
 

  

  

    · Sensor de rotación

    Uno de los más simples detectores que pueden realizarse es enrrolando varias vueltas de fibra óptica. Según la forma en que esté realizado el separador de rayos (beamsplitter) las señales provenientes de la fibra pueden interferir en forma constructiva o destructiva, en ausencia de rotación.

    En presencia de rotación, las señales lumínicas mostrarán un diferencia de camino generada por:

  

    Esto causará una variación de fase de

  

    Para un tamaño de sensor dado, la sensibilidad puede aumentarse incrementando al longitud de la fibra. Desgraciadamente no puede alargarse indefinidamente, debido a la atenuación dentro de la fibra.

CAPÍTULO 6: ARREGLOS DE SENSORES DE FIBRA OPTICA Y SISTEMA TELEMETRICOS

     La facilidad de multiplexión y modulación son las principales  propiedades de la luz trenzada y de la fibra óptica , pueden ser convenientes  en multisensores uniformes y en arreglos aleatorios por muchas y diferentes aplicaciones.

ARREGLOS DE FIBRA OPTICA
    El sistema de  sensores seleccionadas para una particular aplicación puede depender de muchas consideraciones. Por ejemplo los sensores individuales estos pueden ser seleccionados dependiendo de parámetros pueden ser palpables, la sensibilidad requerida , el rango dinámico , la banda base de frecuencias , y el nivel de ruido y poder.  La distribución geográfica de los sensores puede ser determinada por la distribución de locaciones de donde los parámetro pueden ser palpables.

    Consideraciones de diseño  en los arreglos de fibra óptica

    · Tipo de sensor
    · Intensidad de modulación
    · Fase de modulación
    · Frecuencia de modulación
    · Polarización de modulación
    · Modulación de la longitud de onda
    · Distancia entre los elementos del sensor
    · Transmisión digital contra análoga
    · Simplex, Duplex, Multiplex, o combinación
    · Requerimientos del procesamiento de señal
    · Requerimientos de calibración  Liga/sensor
    · Niveles de poder
    · Sistema de ruido
    · Numero de canales sensoriales
    · Frecuencia máxima de señal de información
    · Operación del ruido ambiental
    · Rango de señal dinámica
    · Transmisión requerida en el plano
    · Multiplexion  requerida

CONSIDERACIONES ESPECIFICAS DEL DISEÑO

    El detalle de las consideraciones del diseño para el arreglo del sensor de la fibra óptica y al asociación telemétrica depende de le método de energización de el arreglo, de el tipo de sensor usado , y  de los métodos de telemétrica que serán usados.

CONFIGURACIÓN BÁSICA DE  LOS ARREGLOS DE SENSOR DE FIBRA ÓPTICA

    El método de energización en un arreglo y el tipo de sensor de fibra óptica son usados en el arreglo cuando son interrelacionados. Si el arreglo es linear de sensores igualmente espaciados la alimentación óptica del bus es pulsada, las pulsaciones en el retorno del bus pueden ser automáticamente tiempo-división  multiplexado por el retorno telemétrico. Si los sensores no son igualmente espaciados y la suma de  fibra requerida para igualar el espaciamiento es excesiva , puede ser usada una fibra óptica  de sensor micro curva  de campo oscuro con arreglo de sistema telemétrico con múltiple cable de retorno.

    La salida de la fuente es continua en este caso. Cada salida micro del separador de modo de revestimiento del curva se alimenta a un detector separado de la foto vía una fibra óptica independiente. Telemetría de vuelta para both.of.these arreglos discutidos abajo en mayor detalle. Ambos arreglos hacen de la detección del campo oscuro.

    La detección del campo de Brigh se puede también lograr en un arsenal óptico del sensor de la fibra, el acoplador de la estrella es alimentado por un láser de la fuente de luz,a de los continuos o conducido. Cada salida de la estrella – el acoplador se alimenta a una banda base – la señal de salida óptica modulada del campo sensor. The del brigth de la fibra micro de la curva de cada sensor óptico de la fibra en el arsenal se alimenta por separado a un arsenal de los detectores de la foto para el furter que procesa y transmisión.

    El arsenal del sensor puede también consistir en un arsenal de los sensores grating potical que modulan la salida individualmente de – las fuentes de luz juntadas (LED) accionadas por el ligth pulsan en un megabus eléctrico común. Un arsenal de sensores se puede utilizar para emitir – formar o señalar el averange. En el caso anterior que es necesario al destinguish, mantenga la separacion de, las señales de salida de los sensores invidual.

SISTEMAS ÓPTICOS DE LA TELEMETRÍA DE LA FIBRA

    Esencialmente, el sensor óptico de la fibra es un transducer, proporciona al transformar que permite encendido a una medida del sitio de un parámetro físico ser representado en una forma (base de señal de banda) que pueda estar directamente y prossed y transmited inmediatamente a otra localización, en donde puede ser procesada más a fondo y explotied para cualquier uso o aplicación deseado. La mayoría, si no todos, aplicaciones requerirán que la señal de un sensor esté telemetrada a una localización con excepción de la punta de su generación.

    Los asuntos incluyen la consideración del sistema, el sistema del sensor, la transmisión de datos, analisys de la trasmisión de datos, diseño del repetidor, diseño del cable y del conector, y el presupuesto del tiempo, de la potencia y del coste en sistemas de la telemetría.

    Estos asuntos se pueden resumir como:  FIBRA ÓPTICA: ANÁLISIS GENERAL DE LA CONEXIÓN DE LAS CONSIDERACIONES DEL SISTEMA DE LOS SISTEMAS DE LA TELEMETRÍA: TIEMPO DE SUBIDA, POTENCIA, Y EXTREMO – DEL CABLE Y DISEÑO DEL CONECTOR DISEÑO DEL REPETIDOR  DE LOS SISTEMAS DEL SENSOR DE LOS PRESUPUESTOS DE COSTO; CONSIDERACIONES TERMINALES DEL RECEPTOR.

PRESUPUESTOS DEL SISTEMA DE LA TELEMETRÍA

    Cada  componentes de sistemas  telemétricos  obran recíprocamente con otros componentes dentro de un tiempo y espacio limitado . Esto da lugar a muchas diversas maneras de reducir la  potencia útil, consumo de potencia disponible, ocupar un espacio limitado, contribución al peso total, poseer una vida útil, requerimientos en el  mantenimiento, esto tiene un costo de  adquisición y  conexión, o tiene otras características que afecten a sistemas enteros.

ANÁLISIS DEL PRESUPUESTO DEL TIEMPO DE SUBIDA

    La distorsión, el largo de líneas, la atenuación , tarifas de señalización (pulso – repetición), y elegir el lugar del  de la dispersión en un límite en la longitud del tiempo que pueda permitir una entrada de información en el  paso de la  progresión o del pulso a un transmisor de fibra óptica para  alcanzar el 90%  al máximo  nivel de la señal en la terminal de salida o en el receptor. Este tiempo de subida se distribuye sobre en una serie  eléctrico -óptico; los componentes en la conexión son conectados en  base a  una distribución  Gaussiana  aproximada en la cual el tiempo de subida combinada de los componentes en  es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de todas las veces de subida en serie de los componentes conectados.
LINEA DE TRANSMISIÓN TELEMETRICA DE PARÁMETROS  DE ARREGLOS DE SENSORES DE FIBRA OPTICA

    El diseño de los arreglos de fibra óptica y de la línea transmisión de los datos  incluye un número grande pero manejable de opciones y de variables. Algunos de éstos están como:

    · MODO SEÑAL: Análoga, digital, híbrida, discreta.

    · ESQUEMA DE MODULACIÓN: Fase, frecuencia , intensidad, polarización , longitud de onda.

    · COMPATIBILIDAD DEL CANAL: Simplex , Duplex , medio -  duplex , diplex ,multiplex.

    · MODO OPERACIONAL: Un camino  y tiempo, una camino a un tiempo, dos caminos simultáneos.

    · DISEÑO DEL CABLE: Fibras, fuerza de los miembros, conductores, envoltura , llenado, aislamiento , amortiguación , espaciado de escritura.

    · SEGURO DE FALLAS: Redundancia, poder de marginación, tolerancia a rupturas.

    · ATENUACIÓN: Absorción, dispersión , perdida de inserción , valor del bit de error.

    · DISPERSIÓN: Valor del bit de error, distorsión, razón ruido – señal.

    · REHABILITACIÓN: Valor de falla y modo de falla.

VALOR PROPORCIONAL DE LOS CANALES DE SEÑALIZACIÓN

    En los sistemas digitales  el numero de líneas de transmisión  puede ser determinado por el total de datos señalizados el valor de los requerimientos y el esquema de multiplexión que han sido usados.

 

GLOSARIO

AC- Corriente alterna. Corriente eléctrica en la cual la polaridad se invierte periódicamente.

Acometida (Drop)- El cable coaxial que conecta cada edificio u hogar a la línea alimentadora más cercana de la red de cable.

Acoplador direccionable- dispositivo electrónico pasivo que acopla un valor fijo de energía de radiofrecuencia de la señal de entrada permitiendo que la energía de radiofrecuencia restante pase por el puerto de salida.

Acopladores ópticos- Componentes pasivos utilizados para dividir la potencia óptica para distribución a los nodos receptores.

Activo- Cualquier circuito que contiene dispositivos de amplificación, tales como tubos o transistores.

AGC- Control automático de ganancia. El proceso de mantener la salida de un nivel de señal predeterminado vigilando una frecuencia específica sobre una gama de temperaturas.

Alcance- Distancia desde el nodo a la que la red puede entregar señales aceptables.

Alocaciones - La asignación de frecuencias por la FCC para diversos usos en comunicaciones (p. ej., televisión, radio, microonda, etc.) para lograr una justa división del espectro disponible y minimiza la interferencia entre los usuarios.

Amplificador- Dispositivo utilizado para aumentar el nivel operativo de una señal de entrada.

Amplificador de emisión de nodos- Amplificador electrónico localizado inmediatamente después de que se lleva a cabo la conversión de luz en electricidad.

Amplificador Puente o Bridger- Un amplificador que se conecta directamente a la línea troncal de un sistema CATV pero aislado de el. Le provee servicio a los sistemas de distribución o sistemas alimentadores.

Amplitud- El tamaño de una onda de corriente o tensión.

Ancho de banda- Gama de frecuencias utilizables que un sistema de TV por cable puede transportar.

Antena- Un dispositivo usado para transmitir o recibir señales de emisión.

Atenuación- Diferencia entre la potencia transmitida y la potencia recibida debido a la pérdida en los medios de transmisión. Expresada en decibeles.

Atenuadores fijos térmicos- Atenuadores cuya pérdida varía según la temperatura.

ATM- Modo de transferencia asíncrona. Método para transportar señales de vídeo, voz y datos en una red con protocolos de conmutación específicos. Una puerta de enlace entre las
COTEL y las arquitecturas de vídeo.

Audio- Los componentes aurales de una señal de televisión, también en señales AM y FM de radio.

Banda Ancha- Un término general usado para describir los sistemas o equipos de banda ancha que pueden transportar una gran proporción del espectro electromagnético. Un sistema de comunicaciones de banda ancha puede acomodar todas las emisiones por aire y muchos otros servicios.

Banda Alta VHF- Parte de la banda de frecuencia que incluye canales 7 al 13, o de 174 a 216 MHz.

Banda Baja- Canales de TV del 2 al 6.

Banda de Video- La banda de frecuencia utilizada para transmitir una señal compuesta de video.

Banda Media-La parte de la banda de frecuencia que reside entre los canales 6 y 7 de TV. Frecuencias banda media, 108 a 174 MHz, pueden también se usadas para proveer canales adicionales en sistemas de televisión por cable.

Batido de Segundo Orden- Una portadora no deseada creado por dos portadoras separadas que se baten el uno al otro. Estas portadoras batientes pueden tener las misma o frecuencias diferentes.

Batido de Tercer Orden- Una portadora no deseable creada por tres portadoras separadas batiéndose entre si. Estas portadoras batientes pueden tener la mismas o diferente frecuencia.

Batido Triple- Un batido de tercer orden cuyas tres portadoras batientes tienen frecuencias diferentes, pero se espacian a separaciones iguales de frecuencia.

Bel- Debe su nombre a Alexander Graham Bell. Logaritmo en base 10.

Blindaje- Conductor exterior del cable coaxial.

BTSC- Estándar de sonido en televisión multicanal adaptado por la Comisión de Sistemas de Televisión de Radiodifusión en los EE.UU. Para la radiodifusión televisiva de sonido estereofónico.

Bucle de expansión- Tipo de bucle formado para compensar la expansión o contracción causada por la temperatura.

Bucle de fondo uniforme- Bucle instalado en los cables de distribución para compensar los cambios en temperatura (expansión y contracción). dora para difundir señales.

dB- Unidad que expresa la razón de dos niveles de potencia en una escala logarítmica.

dBc- Razón expresada en decibeles relacionada con la ganancia o pérdida a un nivel de portadora en referencia.

dBm- Unidad de medición que se refiere a un milivatio sobre una impedancia específica. 0dBm =1 milivatio sobre 75 ohmios.

dBmV- Unidad de medición que se refiere a un milivoltio sobre una impedancia específica. 0dBmV =1 milivoltio sobre 75 ohmios.

Cabecera de red- Centro de control del sistema de TV por cable. Las señales entrantes se amplifican, convierten, procesan y combinan para la transmisión a suscriptores.

Cable- Alambre con soporte de acero al que se conecta el cable coaxial en instalaciones aéreas. Los diámetros varían desde 1/4 -1 1/4 de pulgada.

Cable alimentador - Cable coaxiales que transportan señales de la línea troncal al área del suscriptor.

Cablecasting- Originar programación sobre un sistema de cablee incluye programación de acceso público.

Cable coaxial- Un tipo de cable que tiene dos conductores que comparten el mismo eje. Consiste en un conductor central, dieléctrico aislante, blindaje conductor y funda protectora.

Cable de bajada- Cable que conecta la porción alimentadora del sistema de distribución a la casa del suscriptor.

Cable Doble- Un método para doblar la capacidad de canales utilizando dos de cables instalados paralelamente para llevar señales diferentes.

Cable Puente- Cable coaxial de corta longitud usado en sistemas CATV viejos para conectar el cable coaxial del sistema a los amplificadores u otros componentes CATV. No se utilizan en sistemas modernos y de alta calidad.

Cable troncal o expreso- Las principales líneas de distribución de la cabeza de red a varias áreas en donde las líneas alimentadoras están conectadas para distribuir señales a suscriptores.

Cables de distribución- Cables derivados utilizados para proporcionar señales de la red en áreas de servicio a clientes.

Caída de tensión- Disminución en la tensión eléctrica entre dos cuerpos cargados.

Canal- En la televisión, una sección o vía sencilla del espectro de 6 MHz de ancho, que lleva una señal de televisión.

Canal Adyacente- Dos canales de TV se consideran adyacentes cuando sus portadoras de video, por aire o por cable están separados por 6 MHz. En señales de FM en un sistema de cable, dos canales separados son adyacentes cuando sus portadoras están separadas por 400 a 600 Khz.

Capacidad Bidireccional- Un sistema CATV con capacidad bidireccional puede conducir señales a la cabecera así como también fuera de ella. Sistemas de doble-vía o bidireccionales ahora puede llevar datos; ellos pueden llevar eventualmente señales de audio y video.

Capacidad de Canales- El número máximo de canales de 6 MHz que pueden llevarse simultáneamente sobre un sistema CATV.
Carcaza en línea- La carcaza para amplificadores u otros componentes CATV con conectores en cada lado para alinearse con el cable coaxial.

CARS ( Servicio de Relevo para Antena Comunitaria Transmite)- La banda de frecuencia de microonda de 12.75-12.95 GHz que la FCC ha asignado a la industria CATV para el uso de transporte de señales de televisión.

Certificado de Cumplimiento- La aprobación de la FCC que debe obtenerse antes de que un sistema de cable puede llevar señales de televisión.

C/N ( Razón portadora a ruido)- La razón de la potencia pico de la portadora a la potencia media cuadrática del ruido en un ancho de banda de 4MHz.

CNTV- Comisión Nacional de Televisión, en Colombia.

Co canal- Dos o más señales de TV se consideran como co-canales canal cuando sus portadoras de video, por aire o convertidas por el equipo de CATV, ocupan el mismo canal de TV.

Codificación- Interferir con una señal electrónica o reorganizarla de tal manera que solamente los suscriptores autorizados puedan descodificarla para recibir el mensaje o la señal original.

Compensación de la Pendiente- La acción de un control de ganancia con pendiente compensada donde la pendiente de la ecualización del amplificador es cambiada simultáneamente con la ganancia para proporcionar la ecualización correcta del cable para longitudes diferentes de cable; normalmente especificada por el rango y la tolerancia.

Compresión- Una disminución no deseada en la amplitud de una porción de la señal de video compuesta en relación a la de otra porción. También, un cambio proporcionalmente menor en el nivel de salida de un circuito que el cambio en el nivel de entrada. Por ejemplo, la compresión del pulso de sincronización significa una disminución en el porcentaje de sincronización durante la transmisión.

Conductor- Sustancia que controla o dirige el calor, la luz, el sonido o una carga eléctrica.

Conector de entrada- Tipo de conector del cable de distribución utilizado para conectar el cable a un dispositivo activo o pasivo en la red. Consulte A Conector de espiga y conector de paso.

Conector de espiga- Conector mecánico con espiga macho utilizada como el dispositivo de conducción.

Conector de paso- Conector de cables de distribución que permite que el cable pase y que el conductor central del cable sea accedido directamente para realizar las conexiones.

Conector en F- Tipo de conector que conecta el cable coaxial al equipo.

Conexión a tierra, conexión eléctrica- Unión de piezas metálicas para crear una ruta eléctricamente conductiva que puede transportar cualquier corriente sin peligro.

Concesión- El acuerdo contractual entre un operador de sistemas CATV y la autoridad gobernante municipal. Bajo regulación federal una concesión, un certificado, un contrato o cualquier otro acuerdo suma una licencia para operar.

Compensación de la Pendiente- La acción de un control de ganancia con pendiente compensada donde la pendiente de la ecualización del amplificador es cambiada simultáneamente con la ganancia para proporcionar la ecualización correcta del cable para longitudes diferentes de cable; normalmente especificada por el rango y la tolerancia.

Contraste- El rango de luz y los valores obscuros en una pantalla, o la relación entre los valores de la máxima y la mínima brillantez. Una imagen de pantalla de alto contraste tendría blancos y negros intensos; una imagen de bajo contraste contiene solo gamas de gris.

Controlador (direccionable)- Sistema operativo basado en computadoras personales para el control de una base de datos direccionable que se transmite a convertidores direccionables.

Control Automático de Pendiente- La corrección automática de cambios en la inclinación por la circuitería compensatoria.

Convertidor- Un dispositivo usado para convertir señales de TV no VHF en canales estándar VHF. Sistemas de cable frecuentemente instalan convertidores donde más de 12 canales se transmiten sobre un mismo cable. Los convertidores también protegen las señales contra la interferencia de señales locales muy fuertes.

Crosstalk- Una señal no deseada que interfiere con la señal deseada.

CW (Onda continua)- Utilizada como porta

DC(corriente continua)- Flujo de electrones en una sola dirección que no varía significativamente de un valor dado.

Decodificación- Traducción de una señal codificada para recuperar el mensaje o la señal original.

Densidad- Masa de unidad de volumen de una sustancia bajo condiciones especificas o estándar de presión y temperatura.

Derecho a los Postes- Cuando los sistemas CATV usan las redes de poste existentes que son operadas por las empresas de energía y teléfonos, un contrato de derecho al uso de los postes debe negociarse entre los partes interesadas.

Diagrama de Niveles- Diagrama gráfico que indica el nivel de señal en cualquier punto en el sistema.

Dieléctrico- Material aislante no conductivo localizado entre el conductor central y el blindaje de un cable coaxial.
Dispositivo pasivo- Operativamente estático, incapaz amplificación u oscilación, no requiere energía para funcionar. Por ejemplo divisores, derivaciones, acopladores, atenuadores.

Distancia Crítica o Longitud del cable-La longitud de un cable particular que ocasiona un caso de reflexión si están mal unidos en el peor de los casos; depende de la velocidad de propagación, de la atenuación del cable y la frecuencia.

Distorsión- Cambio indeseable en la forma de onda de una señal dentro de un medio de transmisión. Reproducción lineal de la forma de onda de entrada.

Distorsión Armónica- Forma de interferencia que involucra la generación de ondas harmónicas según la relación frecuencia f = nf1 para cada frecuencia presente, donde n es un entero igual a 2 o más.

Distorsión Demorada- La distorsión que resulta de una velocidad de transmisión no uniforme de los diversos componentes de la frecuencia de una señal; es decir, los diversos componentes de frecuencia de la señal tienen diferentes de tiempos de viaje (demora) entre el nivel de entrada y el nivel de salida de un circuito.

Distorsión por Intermodulacion- La forma de interferencia que involucra la generación de batidos interferentes entre dos o más portadoras según la relación frecuencia f = nf1 " mf2, donde n y m son los números enteros (pero no cero), con la expansión apropiada para portadoras adicionales.

Divisiones múltiples- Distribución de señales en múltiples direcciones.

Divisor- Dispositivo pasivo (uno sin componentes electrónicos activos) que distribuye una señal de televisión transportada por cable en dos o más trayectorias y la envía simultáneamente a un número de receptores.

Divisor de potencia - Divisor utilizado para las señales por satélite. Unos ramales pueden pasar CC para proporcionar potencia a las L.M.A.

Downstream o Forward (Cauce abajo)- Señales que viajan de la cabecera a los hogares del suscriptor.

DSP- Procesamiento digital de señales.

Eco (o reflexión)- Una onda que ha sido reflejada hacia uno o más puntos en el medio de transmisión, con la suficiente magnitud y la diferencia de tiempo para ser percibida de cierta manera como una onda diferente de la transmisión principal o primaria. Los ecos pueden estar delante o detrás de la onda primaria y aparece en el monitor de imagen como reflejos o "fantasmas."

Ecualización- Un medio de modificación de la respuesta de frecuencia de un amplificador o una red, resultando así en una respuesta plana.

Equipamiento- El equipo involucrado en la producción, el almacenaje, la distribución o la recepción de señales electrónicas. En TV por Cable significa la cabecera, la red de cable coaxial y de fibra (sí existe), los amplificadores, el equipo de recepción de señal de televisión y el equipo de producción como las cámaras y grabadoras de video.

Emisión por Aire- Señales electromagnéticas de transmisión multidireccional por aire.

Empalme- Conexión mecánica/ eléctrica para unir dos alambres o cables.

Empalme de cable- Conexión mecánica o eléctrica para unir dos cables.

Espaciamiento- Longitud del cable entre amplificadores expresada como perdida e dBs en el canal más alto de TV ofrecido por un sistema, igual al valor de la ganancia del amplificador en líneas troncales.

Espectro Electromagnético- Un rango continuo de frecuencias de radiación electromagnética (es decir, energía eléctrica y magnética oscilante que puede viajar a través del espacio). Dentro el espectro, las ondas tienen algunas características especificadas comunes; Por ejemplo, el espectro de TV por aire, oscila entre 45 a 890 MHz.

Estación Terrena- Los terminales terrestres que usan antenas y el equipo electrónico asociado para transmitir, recibir y procesar comunicaciones vía satélite. Sistemas de cable podrán ser capaces de interconectarse por medio de satélites domésticos de comunicaciones, creando así canales de cable nacionales y regionales.

Estándares de Rendimiento (performance)- Los criterios técnicos mínimos que deben ser cumplidos por sistemas televisión por cable CATV.

Exclusividad- La provisión en un contrato comercial de una película televisiva que otorga derechos exclusivos de emisión de la película o el episodio a una estación de TV en el mercado que sirve.

Extensión (Span)- La distancia entre extensores de línea o amplificadores de distribución; también, distancia entre taps.

Extensor de Línea o Amplificador de Distribución- Tipos de amplificadores utilizados en el sistema de alimentación.

NESNESC (Código Eléctrico Nacional de Seguridad de EE.UU.)- Reglamentos y procedimientos de seguridad emitidos por el Instituto Nacional Americano de Normalización (ANSI) para proteger a las personas durante la instalación, operación y mantenimiento de suministro eléctrico y líneas de comunicación.

NF (Figura de ruido)- Cantidad de ruido en dB introducido por el dispositivo de amplificación al ruido ya presente

Nieve- Ruido pesado que aparece fortuitamente.

Nivel de Señal- El voltaje rms el voltaje medido durante el pico de señal RF. Se expresa generalmente en micro voltios referido a una impedancia de 75 ohms, o en dBmV , el valor en decibeles con respecto a un nivel de referencia de 0 dBmV que es 1 milivoltio a través de 75 ohms.

Nivel del Sistema- El nivel de señal en un sistema CATV en la salida de cada amplificador. Debe ser cuidadosamente seleccionado y mantenido para que ocasione la menor distorsión y el ruido posible.

Nodo- Un punto de derivación o intercambio en la red en el que la luz se convierte en energía eléctrica.

Nodo receptor óptico- Ubicación en la red en donde la energía de la luz óptica se detecta y se convierte en energía de radiofrecuencia.

Número de casas - Número de posibles clientes a los que se proporcionará servicio en un área determinada.

Ondas de radio- Ondas alternantes que comienzan en una amplitud cero, aumentando hasta una amplitud máxima, disminuyendo hasta amplitud cero, disminuyendo aún más hasta un valor mínimo de amplitud y finalmente aumentando nuevamente hasta una amplitud cero.

OTN ( Nodo de transición óptica)- Recinto con condiciones ambientales controladas que contienen un receptor y un transistor óptico. Repetidor fibra óptica.

PAD- Dispositivo de pérdida uniforme utilizado para alterar señales en un amplificador.
Patrón RF- Un término a veces aplicado para describir un patrón de espina de pescado en la pantalla. Puede causar un pequeño desplazamiento de líneas horizontales resultando en un borde vertical áspero y disparejo en la pantalla. Ocasionando por interferencia de alta frecuencia.

Penetración de CATV (Televisión por Cable)- La relación del número de suscriptores al número total de hogares pasados por la red del sistema de cable. La penetración es la base para medir la rentabilidad de un sistema.

Pendiente- La diferencia en la ganancia del amplificador, o el cambio en la atenuación del cable, entre la frecuencia más baja y la mas alta.

Pérdida Ecualizada- Cualquier pérdida en sistemas CATV ocasionada por el cable coaxial; también, la pérdida de inserción de componentes diseñada para equiparar la perdida característica del cable.

Pérdida de Inserción- Pérdida adicional en un sistema que sucede cuando un dispositivo tal como un acoplador direccional se inserta; es igual a la diferencia en el nivel de señal entre la entrada y la salida del dispositivo.

Pérdida de retorno- Razón de la potencia de entrada a la potencia reflejada.

Perdida Plana- Pérdida igual en toda las frecuencias, tal como la ocasionada por atenuadores.
Placa a tierra/ puesta a tierra- Conexión a tierra . El proceso de conectar un conductor o dispositivo en la toma de tierra o un punto común.

Planta de Distribución- El equipamiento de un sistema de cable, amplificadores, línea troncal, red alimentadora, atada a los postes o canalización subterránea como los cables telefónicos y los cables eléctricos.

Porcentaje de Sincronización- Relación, expresada en porcentajes, de la amplitud de la señal sincronizante a la amplitud pico a pico de la imagen entre el blanking y el nivel blanco de referencia.

Portador Común- Cualquier servicio de comunicaciones punto a punto disponible para el público en general a tarifas no discriminatorias. El portador no puede controlar el contenido de los mensajes (p. ej., compañías de teléfono).

Postamplificador- Etapa de ganancia de salida de un amplificador.

Potencializacion del Cable- Un método de proporcionar potencia a un sistema CATV de estado sólido usando el cable coaxial para llevar ambas la señal y energía simultáneamente.

Preamplificador de antena- Un amplificador pequeño, generalmente montado en el mástil , usado para amplificar señales débiles a un nivel suficiente para compensar perdidas en la señal abajo y para aportar el nivel de entrada suficiente para los dispositivos de control del sistema.

Procesador- Utilizado para recibir una señal del aire. El procesador reduce la señal a una frecuencia intermedia y la amplifica y aumenta a una frecuencia de salida.

Pulsos Ecualizantes- Pulsos de la mitad del ancho de los pulsos horizontales de sincronización que se transmiten a dos veces el valor de los pulsos horizontales de sincronización durante los intervalos de blanking inmediatamente precediendo y siguiendo a los pulsos verticales de sincronización. La acción de estos pulsos ocasiona la desviación vertical p que comienza al mismo tiempo en cada intervalo y también sirve para mantener los circuitos horizontales de barrido seguidos durante los intervalos verticales de blanking inmediatamente precedentes y siguiendo el pulso vertical de sincronización.

Quantum reach (QR)- Tipo de cable coaxial.

Recepción Señal Aire- La recepción de una señal de TV que ha sido emitida por aire.

Red de Combinación- Una red pasiva que permite la suma de varias señales en un nivel de salida combinado con un alto grado de aislamiento entre entradas individuales. Puede ser un combinador de potencia o un combinador de frecuencia.

Relación Señal / ruido- La relación de la señal al nivel de ruido con ambos medidos en la entrada o la salida del equipamiento electrónico se expresa generalmente en dB.

Rendimiento de la red- La medición de los niveles de ruido, triple batido compuesto y modulación cruzada en el extremo de la red, indicados en db.
Respuesta de Frecuencia- El cambio de la ganancia con frecuencia.

Retorno (Upstream)- Las señales que viajan desde suscriptores a la cabecera.

Resolución- La cantidad de detalle resoluble en la dirección vertical de la pantalla. Se expresa usualmente líneas horizontales claras, alternadas blanca y negra que se pueden ver en el patrón de prueba.

RF (Radiofrecuencia)- El espectro electromagnético entre 3 Khz. y 300 Ghz.

Ruede fuera (Roll off)- Una atenuación gradual de la respuesta de ganancia - frecuencia en cada o en ambos fines de la pasa banda de transmisión.

Ruido- Ráfaga aleatoria de energía o interferencia eléctrica. Puede crear un modelo de sal y pimienta A en un televisor.

Ruido del Sistema- Se refiere a la energía aleatoria generada por efectos térmicos o interferencia en el sistema. Se especifica en términos de nivel de rms en 4 MHz de ancho de banda centrado dentro de un canal de TV por cable de 6 MHz .

Salidas Planas- Operación de un sistema CATV de sistema con niveles iguales en todas las señales de TV en la salida de cada amplificador.

Segunda armónica- Un batido de segundo orden en el cual sus dos portadoras batientes tienen la misma frecuencia.

Semiconductor- Material con una característica eléctrica que son los aisladores. Los semiconductores más usualmente usados para transistores y diodos son el germanium, el silicio, y arseniuro de gallium.

Señal de Video Compuesto- La Señal de video completa. Para monocromático, consiste de la señal de pantalla, el blanking y las señales sincronizantes. Para color, señales sincronizantes de color adicionales y la información de la pantalla de color se agrega.

Señales- 1. Ondas reflejadas por estructuras u otros objetos. 2. Ondas que son el resultado de la impedancia u otras irregularidades en el medio de transmisión. 3. Ecos que se pueden observar en la imagen producidos por ondas reflejadas.

Servidumbre- El derecho de usar la tierra para un propósito específico, tal como tendiendo cable.

Sistema de distribución- Parte de sistema de TV por cable que consiste en los cables alimentadores utilizados para transportar señales de la cabeza de red al suscriptor.

Sistema de soporte operacional- Base de datos relacional utilizada por COTEL para entregar servicios, cobrar facturas e interactuar con la red.

Sistema Totalmente Integrado- Un sistema CATV diseñado para aprovechar óptimamente la relación amplificador - cable para el mayor rendimiento posible al más bajo costo. Tal sistema es perfectamente ajustado al concepto del sistema CATV automatizado.

Sub Banda- La banda de frecuencia desde 6 MHz a 54 MHz, que puede usarse para la transmisión bidireccional de datos (retorno).

Subportadora de Color- En color NTSC, la portadora cuyas bandas de lado moduladas se le suman a la señal monocromática para entregar la información de color, es decir a 3.6MHz (3.579545MHz).

Súper Banda- La banda de frecuencia desde 216 a 600 MHz, usado para radios fijos y móviles y para canales adicionales en un sistema de cable.

Suscriptor- Una persona que paga un costo por servicio de TV por cable.

Tap- Dispositivo instalado en el cable alimentador que se conecta el TV doméstico con la red de cable. También se llama Drop.

Telefonía- Uso u operación de un aparato para la transmisión de sonidos entre puntos ampliamente retirados con o sin alambres de conexión.

Televisión Pagada- Un sistema de televisión donde señales codificadas se distribuyen y son decodificadas en el televisor del abonado vía decodificador que responde mediante el pago mensual por la programación. La TV Pagada se puede referir también al sistema donde suscriptores pagan un costo extra para el acceso a algún canal especial que puede ofrecer programas deportivos, películas de estreno en TV o entrenamiento profesional.

Televisión por Cable- Anteriormente llamada Televisión por Antena Comunitaria (CATV). Un sistema de comunicaciones que distribuye programación por aire, originales y otros servicios por medio del cable coaxial.

Tercer armónica- Un batido de tercer orden cuyos tres portadoras batientes tienen la misma frecuencia.

Terminal- Una carga para una línea coaxial abierta que elimina reflexiones; evita cortos in sistemas de cable potencializados.

Timbre- Una oscilación transeúnte que ocurre en la salida de un sistema como resultado de un cambio súbito en la entrada. Resulta reflexiones múltiple espaciadas cercanamente, se hacen particularmente perceptibles cuando se observa el patrón de prueba.

Tilt en Bloque- Un método de colocar los niveles de salida de todos los canales de banda baja en un número determinado de dBs inferior que los canales de banda alta.

Transmisión - Envío de información (señales) de un punto a otro.

Transmisión de Video- La señal original de video antes de ser modulada y convertida en radio frecuencia para ser transmitida por aire o por cable. El televisor en el hogar reconvierte la señal RF en una señal de video.

Transmisión Sideband- Un sistema de transmisión en donde el sideband sobre un lado de la portadora es transmitida en parte.

Transmisor óptico - Dispositivo electrónico que conecta energía eléctrica a la luz.

Transpondedor - Dispositivo electrónico de un satélite que recibe y transmite señales de TV por cable.

Transporte- Un procedimiento del sistema de cable para llevar señales de estaciones de televisión sobre sus diversos canales. UHF- Corresponde a señales electromagnéticas en el espectro de 300 a 3000 MHz; a los canales 14-69 comúnmente se les conoce como canales UHF en el cuadrante del televisor.

Velocidad de Propagación- Velocidad de transmisión de señal. En el espacio libre, las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de luz. En los cables coaxiales, esta velocidad se reduce. Se expresa generalmente como porcentaje de la velocidad en el espacio libre.

VHF- Frecuencias Muy Altas, el rango de frecuencias que se extienden desde 30 a 300 MHz; también, canales de television del 2 al 13. Video- Los componentes visuales de una señal de televisión.

VSWR- Abreviatura para la relación voltaje onda parada. Las reflexiones presentes en un cable debido a una terminación indebida combinadas con la señal original para producir picos de voltaje y bajas por adición y substracción. La relación pico - a - baja de voltaje se llama VSWR. Un empalme perfecto con cero reflexión produce un VSWR de 1.

XM (Modulación cruzada)- Tipo de distorsión de señales de televisión en la cual la modulación de uno o más canales de televisión se impone en otro canal o canales fin.

 

BIBLIOGRAFÍA

Davis Charles

Optical Technologies (OPTECH)

A Division of Dynamic Systems, Inc

360 Herdon Parkway, Suite 1200

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central del libro psicológico

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