1. Medios de Transmisin Guiados

El proposito de la capa sica es llevar a cabo el transporte de un ujo de datos

puro de una maquina a otra, es por lo anterior que dentro de este tipo de medios

de transmisin, la capacidad de transmisin, hablando de velocidad de transmisin

o ancho de banda; depende drasticamente de la distancia y de si el medio es punto

a punto o multipunto

1.1. Par Trenzado

Consiste en dos alambres de cobre aislados, por lo regular de 1mm de grueso. Estos

alambres son trenzados en forma helicoidal, puesto que los alambres paralelos cons-

tituyen una antena simple, cuando se trenzan los alambres, las ondas de diferentes

vueltas se cancelan, por lo cual la radiacin del cable es menos efectiva. El uso de

este tipo de medio tiende a reducir las interferencias electromagnticas, un ejemplo

de esto es la diafona.

1.1.1. Caractersticas fsicas

Atenuacin

Existe una fuerte dependencia entre la frecuencia de transmisin y la atenua-

cin dentro de la misma,como puede verse en la siguiente pregunta la relacin

entre ambas es de tipo exponencial.

Figura 1: Par Trenzado

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Impedancia

Su impedancia es de 100 omhnios y es muy sensible a interferencias.

Ancho de Banda

En sistemas con sealizacin analgica punto a punto, el par trenzado puede

ofrecer hasta 1MHz de ancho de banda. En el caso de la sealizacin digital

punto a punto de larga distancia, es posible conseguir ancho de banda del orden

de unos pocos Mbps; para distancias cortas, ya hay disponibles productos

comerciales que proporcionan 1Gbps.

Conectores utilizados

El cable de par trenzado debe emplear conectores de tipo RJ45 para unirse a

los distintos elementos de hardware que componen la red. Actualmente solo

cuatro de los ocho cables se emplean para la transmisin de los datos.

Modos de Transmisin

El entrelazado de cables que llevan la seal en modo diferencial, es decir una

estan invertida con respecto a la otra. Lo anterior es basicamente por dos

motivos principales los cuales son: eliminar el ruido y campos fuera del cable,

evitando asi que induzca alguna corriente en cables aledaos.

1.1.2. Tipos de Cables

Existen dos variantes de pares trenzados: apantallados y sin apantallar, en el caso

del no apantallado se tiene el cable UTP (Unshielded Twisted Pair) y el cable

apantallado se tiene el cable STP (Shielded Twisted Pair).

UTP

Este tipo de cable se puede ver afectado por interferencias electromagneti-

cas externas, incluyendo interferencias de pares cercanos o fuentes de ruido

prximas.

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STP

Proporciona mejores prestaciones a velocidades de transmisin superiores, no

obstante este ultimo es mas costoso y difcil de manipular que el anterior.

Figura 2: Tipos de par trenzado

1.1.3. Aplicaciones

De forma inherente al tipo de seal ya sea analogica o digital, el par trenzado es

el medio de transmisin mas usado en las redes de telefona e igualmente su uso es

basico en el tendido de redes de comunicacion dentro de edicios. En el caso de la

telefonia instalaciones de tipo PBX (Private Branch Exchange), fueron diseadas

para transportar traco de voz mediante sealizacion analogica. En la sealizacin

digital, el par trenzado tambien es el mas utilizado, generalmente se usan para las

conexiones al conmutador digital o a la PBX digital a velocidades de 64 Kbps.

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1.2. Cable coaxial

Al igual que el par trenzado, tiene dos conductores, pero esta construido de forma

diferente para que pueda operar sobre un rango de frecuencias mayor. Consiste en un

conductor cilndrico externo que rodea a un cable conductor interior.El conductor

interior se mantiene a lo largo del eje axial mediante una serie de anillos aislantes

regularmente espaciados, o bien mediante un material slido dielctrico. El conductor

exterior se protege con una cubierta o funda. El cable coaxial tiene un dimetro

aproximado entre 1 cm y 2,5 cm.

1.2.1. Caractersticas fsicas

Atenuacin

En el caso del cable coaxial la atenuacin es directamente proporcional a la

frecuencia a la que trabaja.

Figura 3: Atenuacion cable coaxial

Impedancia

Hay dos clases que son mas utilizadas. La primera es la clase del cable de 50

ohms, se usa por lo general para transmisin digital. La otra clase, el cable de

75 ohms, se utiliza comnmente para la transmisin analgica y la televisin

por cable.

Ancho de Banda

Los cables modernos tienen un ancho de banda cercano a 1GHz.

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Conectores utilizados Los tipos de conectores pueden ser SMA, N, TNC, SMC,

MCX, BNC, SMB, Mini-UHF, UHF. Dependiendo de la impedancia y la apli-

cacin del cable, es como se elige que tipo de conector usar.

Figura 4: Tipos de Conectores

1.2.2. Aplicaciones

Se considera el medio de transmisin mas versatil, por lo cual su aplicaciones se han

ampliado mas, algunos ejemplos de aplicacin son:

Distribucin de televisin

Telefona a larga distancia

Enlaces en computadoras a corta distancia

Redes de Area Local

Televisin por cable

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1.3. Fibra ptica

Es un medio exible y delgado (de 2 a 125 m) capaz de connar un haz de na-

turaleza ptica. Para construir la bra se pueden usar diversos tipos de cristales y

plsticos. Las prdidas menores se han conseguido con la utilizacin de bras de si-

licio ultrapuro fundido. Las bras ultrapuras son muy difciles de fabricar; las bras

de cristal multicomponente son ms econmicas y, aunque sufren mayores prdidas,

proporcionan unas prestaciones sucientes.

1.3.1. Caractersticas Fsicas

Atenuacin

La atenuacin para el caso de la bra ptica depende de la longitud de onda

a la cual la informacin es transmitida.

Figura 5: Atenuacin en la bra optica

Ancho de Banda

Es mucho mayor que otros tipos de medios guiados, dependiendo del modo de

transmisin puede variar desde 10 Gb/s hasta los 100Gb/s.

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Conectores utilizados

Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos

encontrar se hallan los siguientes: FC, FDDI, LC, MTT, SC, SC-Duplex, ST,

BFOC, solo por mencionar algunos.

Figura 6: Tipos de conectores bra optica

Modos de Transmisin

Para la bra optica existen dos tipos de modos de transmisin, el mono-modo

y el multi-modo. Una bra monomodo es una bra ptica en la que slo se

propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el dimetro del ncleo de la bra

hasta un tamao (8,3 a 10 micrones) que slo permite un modo de propaga-

cin. Su transmisin es paralela al eje de la bra. A diferencia de las bras

multimodo, las bras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta

400 km mximo, mediante un lser de alta intensidad) y transmitir elevadas

tasas de informacin (decenas de Gbit/s). Una bra multimodo es aquella en

la que los haces de luz pueden circular por ms de un modo o camino. Esto

supone que no llegan todos a la vez. Una bra multimodo puede tener ms de

mil modos de propagacin de luz. Las bras multimodo se usan comnmente

en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de disear y

econmico.

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2. Medios de Transmisin no guiados

En los medios no guiados, la transmisin y la recepcin se realiza mediante una

antena. A la hora de transmitir, la antena irradia energa electromagntica en el

medio. Por el contrario, en la recepcin la antena capta las ondas electromagnticas

del medio que la rodea.

Para las transmisiones no guiadas, la conguracin puede ser:

Direccional

En la que la antena transmisora emite la energa electromagntica concen-

trndola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar

alineadas.

Omnidireccional

En la que la radiacin se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direc-

ciones, pudiendo la seal ser recibida por varias antenas.

Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la seal transmitida es ms factible

connar la energa en un haz direccional.

La transmisin de datos a travs de medios no guiados aade problemas adicionales,

provocados por la reexin que sufre la seal en los distintos obstculos existen-

tes en el medio. Resultando ms importante el espectro de frecuencias de la seal

transmitida que el propio medio de transmisin en s mismo.

2.1. Transmisin Satelital

Un satlite puede denirse como un repetidor de radio en el cielo (transponder),

un sistema satelital consiste de un transponder, una estacin basada en tierra, para

controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que

proporciona las facilidades para transmisin y recepcin del traco de comunicacio-

nes, a travs del sistema de satlite. Las transmisiones de satlite se catalogan como

bus o carga til. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operacin

de carga til. La de carga til es la informacin del usuario que ser transportada

a travs del sistema. En el caso de radiodifusin directa de televisin va satlite

el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere

una estacin transmisora nica, que emite los programas hacia el satlite, y varias

estaciones terrenas de recepcin solamente, que toman las seales provenientes del

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satlite. Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones

terrenas son de transmisin y de recepcin. Uno de los requisitos ms importantes

del sistema es conseguir que las estaciones sean lo ms econmicas posibles para que

puedan ser accesibles a un gran numero de usuarios, lo que se consigue utilizando

antenas de dimetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que

destacar que es la economa de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el

factor determinante para la reduccin de los costos.

Modelos de enlace del sistema satelital Esencialmente, un sistema satelital consiste

de tres secciones bsicas: una subida, un transponder satelital y una bajada.

Modelo de subida

El principal componente dentro de la seccin de subida, de un sistema sateli-

tal, es el transmisor de la estacin terrena. Un tpico transmisor de la estacin

terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF

a RF, un amplicador de alta potencia (HPA) y algn medio para limitar la

banda del espectro de salida (por ejemplo un ltro pasa-banda de salida).

El modulador de IF convierte las seales de banda base de entrada a una

frecuencia intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El convertidor

(mezclador y ltro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora

de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada

y potencia de salida para propagar la seal al transponder del satlite. Los

HPA comnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.

Transponder

Un tpico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la ban-

da de entrada (BPF), un amplicador de bajo ruido de entrada (LNA), un

translador de frecuencia, un amplicador de potencia de bajo nivel y un ltro

pasa-bandas de salida.

Otras conguraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda

base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas.

La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de des-

plazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida

de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.

El amplicador de potencia de bajo nivel, que es comnmente un tubo de on-

das progresivas (TWT), amplica la seal de RF para su posterior transmisin

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por medio de la bajada a los receptores de la estacin terrena.

Tambin pueden utilizarse amplicadores de estado slido (SSP), los cuales en

la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.

La potencia que pueden generar los SSP, tiene un mximo de alrededor de los

50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los

200 Watts.

Modelo de bajada

Un receptor de estacin terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un

convertidor de RF a IF. Nuevamente el BPF limita la potencia del ruido de

entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido,

tal como un amplicador de diodo tnel o un amplicador parametrico. El

convertidor de RF a IF es una combinacin de ltro mezcador/pasa-bandas

que convierte la seal de RF a una frecuencia de IF.

2.1.1. Ventajas de las comunicaciones por satelite

2.1.2. Satelites Orbitales

Los satlites no sincronos o tambin llamados orbitales, giran alrededor de la Tierra

en un patrn elptico o circular de baja altitud. Si el satlite esta girando en la

misma direccin que la rotacin de la Tierra y a una velocidad angula superior que

la de la Tierra, la rbita se llama rbita progrado. Si el satlite esta girando en la

direccin opuesta a la rotacin de la Tierra, o en la misma direccin, pero a una

velocidad angular menor a la de la Tierra, la rbita se llama rbita retrograda.

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De esta manera, los satlites no sincronos esta alejndose continuamente o cayendo

a tierra y no permanecen estacionarios en relacin a ningn punto en particular de

la Tierra. Por lo tanto los satlites no sincronos se tiene que usar cuando estn dis-

ponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por rbita.

Otra desventaja de los satlites orbitales es la necesidad de equipo complicado y

costoso para rastreo en las estaciones terrestres. Cada estacin terrestre debe loca-

lizar el satlite conforme esta disponible en cada rbita y despus unir sus antenas

al satlite y localizarlo cuando pasa por arriba. Una gran ventaja de los satlites

orbitales es que los motores de propulsin no se requieren a bordo de los satlites

para mantenerlos en sus rbitas respectivas.

Otros parmetros caractersticos de los satlites orbitales, son el apogeo y perigeo.

El apogeo es la distancia ms lejana, de la Tierra, que un satlite orbital alcanza, el

perigeo es la distancia mnima; la lnea colateral, es la lnea que une al perigeo con

el apogeo, en el centro de la Tierra.

Los satlites hacen las veces de repetidor: recibe la seal que viene de la antena y

la retransmite a la Tierra. Entonces las frecuencias en el enlace de subida (uplink)

son diferentes de la frecuencia de bajada (downlink).

2.1.3. Bandas de Microondas

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2.1.4. Tipos de cobertura

2.1.5. Satelites de Orbita Baja (LEO)

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2.1.6. Satelites de Orbita Media (MEO)

2.1.7. Satelites de Orbita Geoestacionaria (GEO)

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2.1.8. Aplicaciones

APLICACIONES CASETAS DE PEAJE

En las casetas de peaje es colocada una antena satelital, la cul permite que

a la hora que el cobrador digita en su mquina la cantidad de la cuota, sta

automticamente se enva por medio de una VSAT a la ocina central del

controlador. As se tiene el control del estado nanciero de cada carretera y

sus correspondientes casetas.

APLICACIONES FINANCIERAS

Gracias al desarrollo de sistemas satelitales tales como las VSAT, hoy en da es

posible la instalacin de cajeros automticos, en cualquier lugar, si necesidad

de que exista una lnea telefnica. Un cajero puede instalarse en zonas rurales,

gasolineras y carreteras.

APLICACIONES PUNTOS DE VENTA

Los grandes supermercados y tiendas comerciales pueden tambin verse bene-

ciados gracias a la comunicacin satelital, ofreciendo a sus clientes un mejor

servicio y manteniendo al da sus inventariso. Gracias a la comunicacin sa-

telital cada tienda puede estar comunicada con sus ocinas centrales para la

modicacin de precios o promociones de ocasin, monitorear y controlar sus

inventarios, autorizar pagos con tarjetas de crdito, realizar transacciones de

tarjetas de dbito, etc.

RESERVACIONES

Reservaciones en lneas aereas, agencias de viajes, hoteles , renta de autom-

viles. Control y registro de puntos acumulados en los programas de viajero

frecuente, cliente VIP, tarjetas de crdito. Registro, seguimiento y control de

mensajera, carga, envios, etc.

APLICACIONES SCADA

Las grandes industrias, principalmente del ramo petrolero y de enrga, cuentan

con instalaciones en zonas de difcil acceso en muchos casos, y requieren el con-

trol de sistemas sosticados para el monitoreo de sus instalaciones, El sistema

SCADA utiliza antenas VSAT para la recoleccin de datos remotos, monito-

reo y control de vlvulas, switches y sistemas en localidades remotas,control

sobre tuberias en gasoductos, utilizacin de electricidad, monitoreo y control

de ujos, etc.

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LOTERIAS

La aplicacin satelital en este campo permite el registro de billetes de lotera

y el control de venta y autenticidad de los billetes.

APLICACIONES SERVICIOS DE TELEFONIA

Para redes corporativas privadas o para servicio pblico en areas fuera de

servicio o poco accesibles.

APRENDIZAJE REMOTO

Clases a distancia, proporcionar instrucciones de calidad en sitios remots, pro-

veer capacitacin en damanda a ocinas remotas, etc.

PAGING

Diseminacin de seales de paging en una o dos vas a transmisores de radio

regionales.

NOTICIAS E INFORMACION

Bajar o bien hacer broadcast de informacin a mltiples localidades esparcidas

en un territorio.

APLICACIONES MUSICA DE FONDO APRENDIZAJE REMOTO

Clases a distancia, proporcionar instrucciones de calidad en sitios remots, pro-

veer capacitacin en damanda a ocinas remotas, etc.

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2.2. Infrarrojo

La radiacin infrarroja (IR) es una radiacin electromagntica cuya longitud de on-

da comprende desde los 760-780 nm, limitando con el color rojo en la zona visible

del espectro, hasta los 10.000 o 15.000 nm (segn autores), limitando con las micro-

ondas.

Su descubrimiento se debe a W Herschel, quien en 1800 detect en el espectro de la

radiacin solar un aumento importante de temperatura en la zona situada ms all

del rojo, de la que no provena ninguna luz visible. Posteriormente, Krchho, Wien

y Stephan estudiaron de forma experimental sus leyes y propiedades.

La Comisin Internacional de Iluminacin o CIE (del francs: Commission Interna-

tional d' clairage) ha establecido tres bandas en el IR:

IRA: 780-1,400nm

IRB: 1.400-3.000 nm

IRC: 3.000-10.000 nm

Sin embargo, a efectos prcticos, segn los efectos biolgicos, suelen dividirse en IR

distales (entre los 15.000 y 1.500 nm) e IR proximales (entre los 1.500 y los 760 nm).

2.2.1. Caracteristicas Fisicas Infrarrojo

La atenuacin de la radiacin IR sigue una ley exponencial y tiene lugar en el

primer centmetro de profundidad a partir de la piel. Dado que los fotones de mayor

longitud de onda son menos energticos, penetran menos en el tejido, as los IR

distales se absorben casi en su totalidad en la primera dcima parte de milmetro.

Slo el 6 por ciento alcanza 1 mm de profundidad. En cambio, el 30 por ciento

de los IR proximales producidos por el sol o las lmparas de tungsteno alcanza el

milmetro de profundidad (en el caso de lmparas de lamentode carbono, el 15 por

ciento), y slo el 1-2 por ciento llega a un centmetro. La radiacin IR constituye

una forma de calentamiento por conversin; a medida que los fotones se absorben,

van transformndose en calor al aumentar la agitacin de las molculas en los tejidos

absorbentes. Dadas las caractersticas de absorcin, se trata de un calor supercial,

que es el principal responsable de los efectos sobre el organismo.

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2.2.2. Emisores

Otra de las muchas aplicaciones de la radiacin infrarroja es la del uso de equipos

emisores de infrarrojo en el sector industrial. En este sector las aplicaciones ocupan

una extensa lista pero se puede destacar su uso en aplicaciones como el secado de

pinturas o barnices, secado de papel, termojacin de plsticos, precalentamiento

de soldaduras, curvatura, templado y laminado del vidrio, entre otras. La irradia-

cin sobre el material en cuestin puede ser prolongada o momentnea teniendo en

cuenta aspectos como la distancia de los emisores al material, la velocidad de paso

del material (en el caso de cadenas de produccin) y la temperatura que se desee

conseguir.

Generalmente, cuando se habla de equipos emisores de infrarrojo, se distinguen cua-

tro tipos en funcin de la longitud de onda que utilicen:

Emisores de infrarrojo de onda corta.

Emisores de infrarrojo de onda media rpida

Emisores de infrarrojo de onda media

Emisores de infrarrojo de onda larga

El emisor usa un LED(Light Emitting Diode) para velocidades de hasta 10 Mbp,

o un LD(Laser Diode) para velocidades superiores. La seal elctrica modula la

intensidad de la luz infrarroja; en el extremo receptor, el fotosensor detecta esas

variaciones de intensidad y las convierte nuevamente a la seal electrica.

2.2.3. Aplicaciones

La aplicacin de la tecnologa infrarroja para el desarrollo de sensores pasivos ha

tenido un gran auge en los ltimos treinta aos. Su aplicacin est general izada

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en los FLIR y en sistemas de bsqueda y traqueo de misiles. Algunas aplicaciones

de tecnologa IR en el medio naval, tanto por una fuerza propia como adversaria,

podran ser las que se indican a continuacin: Uso de granadas TGSM (terminally

guided submunition) contra vehculos de la infantera de marina (normalmente uti-

lizadascontra tanques).

Destruccin de helicpteros (navales) que se dirigen a realizar un ataque, utilizando

misiles aire-aire de traqueo IR, los cuales al realizar un traqueo pasivo, dicultan su

deteccin y eventual evasin.

Proteccin de estas aeronaves utilizando sistemas de contramedidas IR, capaces de

detectar misiles de guiado pasivo(IR), para posteriormete realizar contramedidas.

2.3. Laser

2.3.1. Caracteristicas Fisicas

La radiacin lser se caracteriza por ser:

Monocromtica (todos sus fotones tienen igual longitud de onda).

Permite aprovechar las caractersticas fsicas y biolgicas que posee la radiacin

de una longitud de onda determinada.

Coherente (todos los fotones se encuentran en fase temporal y espacial).

Al coincidir en una misma direccin de propagacin, los estados vibracionales

se suman. El resultado es un efecto de amplicacin en la intensidad luminosa

emitida, caracterstica de la radiacin lser.

Direccional (el haz de radiacin presenta escasa divergencia, fruto de las dos

caractersticas anteriores).

Dado que slo se amplican los fotones emitidos en el sentido de un eje del

material emisor, la radiacin resultante posee una marcada direccionalidad de

emisin, lo cual la hace idnea para diversas aplicaciones prcticas, en las que

se requiere precisin en la iluminacin. La principal utilidad prctica de la

radiacin lser reside en que concentra un grannmero de fotones por unidad

de supercie.

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2.3.2. Produccin de radiacin Lser

Toda unidad productora de radiacin lser est constituida por un medio activo.

El resultado de la emisin estimulada ser una serie de fotones, todos de idntica

frecuencia, que a su vez provocarn ms emisin de radiacin, de forma que se

origina una especie de reaccin en cadena de produccin de fotones.Las ondas

resultantes de estas transiciones inducidas poseen idntica frecuencia, fase,direccin

de propagacin y estado de polarizacin que la radiacin inicial que provoc dichas

transiciones.La emisin lser es posible cuando en el material del medio activo se

implican slo dos niveles energticos, uno estable y otro de excitacin, aunque es

frecuente que se utilicen materiales con un nivel meta estable, al que los electrones

llegan por emisin espontnea desde el nivel de excitacin,El material que constituye

el medio activo es, bsicamente, el elemento que determina la longitud de onda de

la emisin.

2.3.3. Aplicaciones

Comunicaciones de datos por bra ptica.

Lectores de CD, DVD, Blu-rays, HD DVD, entre otros.

Interconexiones pticas entre circuitos integrados.

Impresoras lser.

Escneres o digitalizadores.

Sensores.

Tratamiento con lser odontolgico.

Depilacin corporal.

Pantalla lser

Odontologa

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