¿Qué es y cómo funciona la fibra óptica?

¿Qué es y cómo funciona la fibra óptica?
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Las tuberías para la transmisión de servicios públicos han evolucionado desde los cables de cobre utilizados para conectar varios puntos en un sistema de telecomunicaciones de línea fija, hasta las ondas invisibles que transportan señales inalámbricas a través de las redes de datos móviles y celulares actuales. Hay otra tecnología en uso que transporta información haciendo rebotar la luz. Se trata de los cables de fibra óptica.

¿Qué es la fibra óptica?

La fibra óptica es un método de transmisión de datos que consiste en enviar información codificada a través de un haz de luz proyectado a través de un tubo o tubería de vidrio. Tiene sus orígenes en el trabajo de los científicos del siglo XIX Jean-Daniel Colladon (un físico suizo que descubrió que un rayo continuo de luz podía brillar a través de una tubería de agua a través de la reflexión interna) y John Tyndall (un físico irlandés que demostró formalmente la reflexión interna a la Royal Society en Londres al iluminar el arroyo de una jarra de agua).

cómo funcionan las cables de la fibra óptica

¿Y cómo funcionan los cables de la fibra óptica?

Los cables de fibra óptica están compuestos de filamentos muy finos de vidrio o plástico, cada uno de los cuales tiene menos de una décima parte del grosor de un cabello humano. Estos hilos son conocidos como fibras ópticas, y cada uno de ellos es capaz de transmitir alrededor de 25.000 llamadas telefónicas. Los cables de fibra óptica suelen oscilar entre un mínimo de dos y varios cientos de hilos.

Para garantizar una transmisión ininterrumpida de la luz, el vidrio utilizado en la fabricación de fibras ópticas debe ser muy puro, por lo que el núcleo de un cable suele estar fabricado con dióxido de silicio. Alrededor de este núcleo hay una capa o revestimiento de vidrio algo diferente, que por lo general está infundido o “dopado” con restos de elementos como boro o germanio.

El núcleo y el revestimiento están recubiertos con un revestimiento de plástico y una cubierta de fibras de Kevlar o metal, y todo el conjunto está sellado contra el agua y la suciedad mediante una capa exterior protectora.

Un cable completo puede tener sólo unos pocos centímetros de diámetro, con un núcleo de tan sólo cinco a diez millonésimas de metro.

Luz que rebota alrededor

La transmisión a través de fibra óptica se consigue cuando los fotones o partículas de luz que forman un haz golpean las paredes de vidrio de una fibra óptica en un ángulo muy poco profundo (cuarenta grados o menos), y se reflejan hacia atrás como si golpearan un espejo. Esto se conoce como reflexión interna total, y asegura que toda la luz transmitida permanezca dentro del tubo.

La estructura física del cable contribuye a ello, ya que el dopaje aplicado al revestimiento reduce su índice de refracción con respecto al del núcleo (diferentes características de reflexión) y limita eficazmente el haz de luz al núcleo de la fibra.

Son posibles tramos continuos de cable de hasta 100 km (60 millas), con luz que rebota en las paredes y se refleja en la corriente principal a velocidades de alrededor de dos tercios de la velocidad natural de la luz en vacío (que es de unos 300.000 km o 186.000 millas por segundo).

Es por eso que normalmente hay una caseta de equipamiento situada a una distancia de 80 a 100 km (40 a 60 millas) en líneas de transmisión de larga distancia, para aumentar o retransmitir señales a lo largo de la siguiente sección de cable.

funcionamiento de los cables de la fibra óptica

Cables monomodo y multimodo

En la transmisión monomodo, la luz se desplaza directamente por el centro de un cable, sin rebotar en los laterales. Los cables suelen tener un núcleo muy delgado (de cinco a diez micras o millonésimas de metro) y se utilizan en aplicaciones de telefonía, televisión por cable e Internet.

Los cables de fibra óptica que transmiten luz en modo múltiple (multimodo) son normalmente alrededor de diez veces más grandes que los cables monomodo, y permiten que la luz utilice una variedad de caminos (modos múltiples) para desplazarse por el cable.

La información sólo puede enviarse a distancias relativamente cortas, por lo que los cables multimodo encuentran aplicación en áreas como la conexión de hardware entre redes de ordenadores.

En los cables más gruesos, que se utilizan normalmente en la endoscopia médica, se combinan varios filamentos, en los que herramientas como los gastroscopios (alimentados por la garganta del paciente, con una luz que ilumina hacia abajo y luego se refleja en el ocular) o sondas localizadas pueden revelar condiciones dentro del cuerpo del paciente sin necesidad de cirugía invasiva.

Beneficios en tiempo real

Gracias a su resistencia a las interferencias de señal, a su gran capacidad de ancho de banda y a su facilidad de uso (la información puede viajar mucho más lejos antes de ser amplificada o retransmitida), los cables de fibra óptica son una verdadera ventaja para las comunicaciones modernas.

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