En esta oportunidad voy a comentarles todo sobre cómo funciona la fibra óptica, así que haré una especie de guía completa para explicarlo. Por supuesto, lo ideal es comenzar por el principio, y aquí no es otra cosa que saber con exactitud qué es la fibra óptica.
La fibra óptica es una onda en forma de una especie de hilo elaborado con un material extremadamente transparente, cuyo diseño permite transmitir información. Esta información es capaz de viajar a través de grandes distancias con el uso de señales ópticas.
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Cómo se fabrica y cómo funciona la fibra óptica
Fabricada con sílice de excelente y alta pureza, hace posible saber cómo funciona la fibra óptica,yapenas 2 kilos sirven para fabricar más de 40 kilómetros. La fibra óptica se fabrica partiendo de su núcleo, su revestimiento previo y una capa o camisa exterior.
El tamaño del centro va a depender de la calidad de fibra con la que se desee trabajar, aunque existen estándares de 8,3 µm (monomodo). También se elaboran de 50 µm (multimodo) y 62,5 (multimodo); y a manera de referencia, un cabello humano tiene un radio de 70 µm.
El revestimiento debe ser mayor, y tiene un diámetro de 125 µm, y tanto el núcleo como este se fabrican con diferentes materiales. Por lo general se usa cristal de silicio con diferentes composiciones, lo que provoca el fenómeno conocido como TIR, Reflexión Interna Total.
Esta capa de revestimiento contribuye con el proceso de transmisión, y guía a la luz para que viaje por el núcleo y no salga de él. Por su parte, el núcleo puede tener distinta geometría y diámetro, lo que hace variar los diferentes usos ópticos.
Revisando más a fondo la fibra óptica
La camisa o recubrimiento exterior puede fabricarse con polímeros y su misión es proteger el núcleo y el revestimiento de eventuales daños, proporcionando propiedades mecánicas. Esta camisa exterior se forma con una cobertura primaria de un radio de 125 µm y otra cobertura secundaria de unos 800 µm de diámetro.
En este punto puedo indicar que existen dos tipos de coberturas o recubrimientos:
- Del tipo adherente:
La cobertura primaria va adherida sobre el revestimiento, así proporciona resistencia a golpes y a la humedad.
- Del tipo no adherente:
Aquí, la fibra óptica con su respectivo revestimiento está rodeada por un gel tixotrópico, es decir, que evita que ingrese el agua. Esto también permite alojar varias fibras ópticas, pero aisladas mecánicamente entre ellas, reduciendo la cantidad de herramientas y facilitando la instalación, mejor que un coaxial ajustado.
La atenuación que explica cómo funciona la fibra óptica
La atenuación, vista como un factor que explica cómo funcional la fibra óptica, ssería el descenso de la potencia de la señal óptica por la distancia. Esta establece un límite al trayecto máximo que pueden mostrar los pulsos luminosos, y tiene una relación opuesta con el ancho de banda.
Por su parte, este ancho de banda sería la capacidad que tiene el cable de fibra para transportar la información en forma de luz. Dicho de otra manera, la atenuación es toda la distorsión de un pulso en el trayecto de transmisión, si hay mucha distorsión se perderá información
Veamos entonces cómo funciona la fibra óptica
La comunicación por este material es sencillo de explicar, así vemos cómo funciona la fibra óptica para una mejor comprensión de lo que ocurre. La fibra NO transporta energía eléctrica, sino que la luz viaja por ese cable de fibra óptica golpeando constantemente las paredes.
Cada partícula de luz o diminuto fotón rebota en el núcleo como si un trineo se deslizara libremente por una pista de hielo. Así es como podemos pensar que un rayo de luz, viajando por un tubo de vidrio transparente, podría tener alguna filtración por los bordes.
Pero si estos fotones golpean el tubo de vidrio en un ángulo realmente poco inclinado, unos 42° por ejemplo, se reflejaría de nuevo. Es como si el vidrio fuera en realidad un espejo que hace rebotar la luz, y esto se conoce como RIT, Reflexión Interna Total.
Esto ayuda a mantener la información dentro del conducto, pero la estructura del cable es otra razón que mantiene la luz en la tubería. Esto está compuesto de dos partes separadas, como expliqué en un principio: el núcleo, donde viaja la luz, y la camisa, que conserva la luz dentro.
La ciencia al servicio de la comunicación
Todo es posible porque la camisa o cobertura es de un material diferente al vidrio del núcleo, técnicamente, registra un índice de refracción más bajo. La telecomunicación óptica viaja habitualmente con luz infrarroja en rangos de longitud de onda creadas por diodos emisores de luz o un láser semiconductor.
Y como ya expliqué, estos sufren una menor atenuación en la fibra de vidrio, porque el medio básico de la fibra óptica es una fibra estrecha. Esta puede ser de plástico, pero casi siempre estará elaborada de vidrio, con el radio comentado de 125 micrómetros o 0,125 mm, unas 0,005 pulgadas.
Mediante un proceso llamado reflexión interna total, cada rayo de luz transmitido al cable se propagará dentro del centro a largas distancias. Esto ocurrirá con una reducción o disminución de la intensidad, bastante pequeña, recuerden que la atenuación puede variar según la longitud de onda de la luz.
Estos fotones no viajan a la velocidad de la luz porque las capas de vidrio son más densas, viajan un 30 % más despacio. Para incrementar la señal a lo largo de ese viaje, la fibra óptica necesita usar repetidores a intervalos distantes para regenerar la señal óptica.
Diferentes clases de fibra óptica
Para entender cómo funciona la fibra óptica es necesario explicar que cada cable puede contener hilos de sílice o plásticos extremadamente delgados llamados fibras ópticas. Cada cable puede tener sólo dos hilos o muchos cientos, y cada uno de estos con un décimo del ancho de un cabello humano.
Pero juntos o separados, al final son capaces de transmitir hasta unas 25.000 llamadas telefónicas cada uno. Luego, un cable con cientos de estos hilos puede tener la capacidad de conectar millones de llamadas.
Fibra monomodo
Existen dos tipos importantes de cable de fibra óptica, estos son la fibra monomodo, utilizada para distancias más largas, evitando la atenuación. Esta tiene un radio más pequeño del centro-núcleo de fibra de vidrio, que como dijimos, reduce la atenuación de la intensidad de la señal.
Gracias a que la ranura más pequeña encierra la luz en un solo haz, puede ofrecer un camino más directo, permitiendo viajar distancias más largas. Además tiene un ancho de banda formidablemente mayor que la fibra multi, y la génesis de luz usada para esta fibra es generalmente un láser.
Suele ser más costosa porque necesita de cálculos exactos para generar el halo de luz láser en un espacio más pequeño. Interiormente, en la fibra monomodo típica el fino núcleo está revestido aproximadamente de nueve veces más del diámetro con una camisa exterior de polietileno.
Fibra multimodo
Es usada para trayectos mucho más cortas, debido a que la mayor ranura del núcleo hace que los fotones reboten y reflejen más mucho más. El radio mayor es capaz de enviar muchos pulsos de luz por el cable al mismo tiempo, resultando en una mayor transferencia de información.
Pero también hay más posibilidades de reducción o interrupción de la señal, y esta fibra suele usar un LED para crear el pulso de luz. Los cables de cobre fueron siempre, la opción para las telecomunicaciones, las redes y las conexiones de cable, durante mucho tiempo.
Del cable de cobre conocido a la fibra óptica
Al aparecer la fibra óptica se convirtió en la mejor y más utilizada de las alternativas, y hoy, no hay empresas que no la usen. Las líneas de largo trayecto de las empresas de telefonía están fabricadas con cables de fibra óptica, y sus respectivos dispositivos para amplificar la señal.
Una fibra puede transportar más información que un cable de cobre tradicional, y es por su extenso ancho de banda y velocidad más rápida. El vidrio no es un conductor eléctrico, ergo, la fibra óptica no puede sufrir de interrupciones electromagnéticas y la pérdida de señal es mínima.
Otro detalle es que la fibra puede estar sumergida en el agua, de hecho, existen fibras subacuáticas que van de un país a otro. Estas pueden utilizarse en ambientes más arriesgados, como los mencionados cables o fibras submarinas, que transmiten sin presentar ningún tipo de interrupciones.
La fibra óptica también resulta mucho más fuerte, delgada y ligera que un cable de cobre, además no necesita de mantenimiento o ser reemplazada. Un punto en contra es que el cable de cobre es más asequible que la fibra, además, está en muchas zonas donde no hay fibra.
La fibra exige más resguardo dentro de un cable exterior que el cobre, y su instalación y cableado exige de técnicos calificados. También necesita de ciertos aparatos tecnológicos para medir latencia y pérdida, cuando haces cualquier instalación.
Mensajes en un abrir y cerrar de ojos
Enviar y recibir mensajes de correo electrónico, hoy día, en un abrir y cerrar de ojos, es posible cuando vemos cómo funciona la fibra óptica. Se trata de una extensa red de cables submarinos y subterráneos de fibra óptica, que transportan la mayor parte de la información del mundo.
Pero la fibra óptica también es usada en equipos médicos, revolucionando las comunicaciones y el mundo que nos rodea, gracias a redes de fibra óptica. Así, existen diferentes tipos de redes, pero absolutamente todas comienzan con cables de fibra que se extienden desde el hub de la red.
Esta llega hasta el brocal de tu hogar o de manera directa hasta tu casa para ofrecer una conexión a Internet vía fibra óptica. Ahora bien, el tipo más rápido de red de fibra óptica se llama FTTH, Fibra Hasta El Hogar o FTTP, Fibra Hasta Las Instalaciones.
El nombre se debe a que se trata de una conexión 100 % de fibra óptica con cables de fibra de vidrio instalados en terminales. Esta va directamente conectada a hogares, edificios y empresas, pero también existe la FTTC, Fibra Hasta La Acera, pero es una conexión de fibra parcial.
El tema es que la fibra óptica se extiende por los brocales de los hogares y las empresas, a partir de ahí, existe otra instalación. Luego, los cables de cobre terminan transmitiendo las señales desde el brocal al resto del tramo, sea tu casa, un edificio o un comercio.
Transmitiendo fibra y cobre
De una forma parecida, la fibra óptica hasta el edificio se hace cuando el cable de fibra lo extienden hasta un lugar de propiedad compartida. Mientras que el resto del cableado ofrece la conexión hasta las viviendas, oficinas u otros espacios compartidos o no.
Con la información suministrada podemos hacernos una idea muy específica y completa sobre qué es y cómo funciona la fibra óptica. También sabemos cuál es la base de las conexiones domésticas, que son cada día más comunes, aunque a veces no nos llegue directamente en fibra.
eventualmente nos llegará como un cable coaxial porque la red es híbrida, pero sin duda el futuro nos espera claramente con redes de fibra óptica. Cada día son más los centros poblados relativamente pequeños que tienen este tipo de conectividad con un alto ancho de banda.
Recordemos que al basarse en fotones en lugar de energía eléctrica, la comunicación es totalmente inmune a interferencias, además de no producirlas tampoco. La fibra también soporta bastante bien cualquier cambio climático y temperaturas, y es muy liviana por tratarse de componentes no metálicos.
Este artículo se desarrolló para ampliar tus conocimientos sobre la fibra óptica, ojalá haya sido de tu agrado, pero si hay alguna duda, contáctanos a la brevedad.
