Cómo funciona la Fibra Óptica

Principio de transmisión de señales luminosas a través de una fibra óptica.

Funcionamiento Práctico de la Fibra Óptica

A continuación verán un grupo de hilos de fibra óptica unidos por un extremo. La práctica consiste en iluminar dicho extremo, y ver cómo la luz se transporta hacia el extremo opuesto sin pérdidas notorias, y sin importar los dobles que le demos a los hilos. También observaremos que la intensidad de la luz fuente es la misma que la proyectada en el extremo de los hilos.

Proceso de Fabricación de Fibra Óptica

En este video se presentan los pasos típicos en la fabricación de la fibra óptica, pilar en las comunicaciones de alta velocidad.

Fuente: Discovery Channel.

Aplicaciones de la Fibra Óptica

Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares.

Comunicaciones con fibra óptica

La fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de telecomunicaciones, ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usos interurbanos son de vidrio, por la baja atenuación que tienen.
Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo, usando las multimodo para distancias cortas (hasta 5000 m) y las monomodo para acoplamientos de larga distancia. Debido a que las fibras monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras y conectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor costo que los de las fibras multimodo.

Sensores de fibra óptica

Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.
Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con un láser y las fibras ópticas.
Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

Más usos de la fibra óptica

• Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.
• La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.
• Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.
• Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad.
• Líneas de abonado
• Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.
• También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje.
• Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.

Fuente: Wikipedia, la Enciclopedia Libre

Ventajas de la Fibra Óptica

Ahora que ya conocemos algo más sobre las señales luminosas y las fibras ópticas, veamos cuáles son las principales ventajas que presentan frente al cable de cobre y por qué en la actualidad se está procedimiento a la sustitución de éste.
Empecemos por su elevadísimo ancho de banda. Efectivamente, al poder utilizar frecuencias muy altas en los canales de luz y considerando que para transmitir información se necesitan pequeñas bandas, el espectro de frecuencia luminosa puede contener muchas bandas de información sin que se interfieran entre sí.
Además, como estas bandas de información pueden hacerse más anchas, se puede transmitir información a velocidades mayores. En los cables convencionales la respuesta atenuación-frecuencia aumenta a medida que lo hace la frecuencia de la señal transmitida en los cables de fibra óptica, siendo dicha respuesta plana.
La práctica inmunidad a interferencias es otra de las grandes ventajas de la fibra óptica. Las radiaciones electromagnéticas, como son las descargas eléctricas, rayos y efectos de diafonía, son fuentes de interferencias que quedan anuladas en un sistema de transmisión por fibra óptica. El motivo es que la luz no se ve afectada por este tipo de interferencias.
Asimismo, la información que circula por la fibra óptica no perturba a ningún a comunicación que exista a su alrededor.
Las bajas pérdidas que presentan las fibras ópticas es otra de las ventajas que hace que se utilicen con más frecuencia. Aunque al principio las fibras que salieron al mercado presentaban unas atenuaciones superiores al orden de 2,5 dB/km, actualmente se está consiguiendo producir fibras con una atenuación de 0,2 dB/km. Gracias a esto, lo normal en un sistema de transmisión de fibra óptica es que tenga repetidores cada 30 km, mientras que con cable para un mismo tipo de aplicación, aparecerían cada 3 o 4 km.
Obviamente, todos estos factores contribuyen a la reducción de coses de mantenimiento.
Las fibras ópticas proporcionan un total aislamiento eléctrico en el emisor y el receptor, por lo cual no es necesaria ninguna tierra común.
El peso, flexibilidad y tamaño también son características que ayudan a la reducción de costes de una instalación de fibra óptica comparada con otros sistemas de transmisión. Veamos esta ventaja con un ejemplo. Un cable multifibra que contenga 8 o 10 fibras puede tener un diámetro exterior de unos 15 mm, según las protecciones del cable, y un peso aproximado de 50 kg/km. Con estas medidas hay gran facilidad de tendido, pues éste se podrá realizar en tramos de 5 km, reduciéndose por tanto, el número de empalmes. Sin embargo, en el caso de un cable coaxial de tipo medio se aconseja realizar el tendido en tramos de 500 metros como máximo, con un peso aproximado de 600 kg/km.
Existe secreto en la información que se transmite ya que, como se comentó anteriormente, la fibra óptica no radia al exterior energía electromagnética de la señal transmitida por ella.
La materia prima es barata, pues las fibras ópticas se realizan a partir de silicio. Este material se encuentra en abundancia en la naturaleza, de ahí que los precios no suban, como ocurre con los del cobre, lo cual significa que la fibra óptica se irá abaratando a medida que lo haga el proceso industrial de fabricación.

Fuente: "Transmisión Digital con Fibra Óptica", M. Sánchez