La Fibra Óptica [CHWonders]

La Fibra Óptica [CHWonders]

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Los pelitos que revolucionaron la industria de las telecomunicaciones y la transmisión de datos. Hoy en día son la base para la transmisión de televisión en HD y el internet de alta velocidad.

Muchos de nosotros soñamos con tener algún día una línea de fibra óptica hasta nuestro hogar, en donde podríamos descargar todo el pr0n lo que deseáramos y a velocidades tan altas que hasta nuestros discos duros rogarían por piedad y desearían de regalo de cumpleaños un hermano en RAID 0, o simplemente dedicarse a respaldar y ser reemplazados por una SSD.

En este artículo les mostraremos como pequeños pelitos, y no me refiero a “esos”, sino que a los hechos de vidrio, pueden transmitir luz y una gran cantidad de información.

¿Qué es la Fibra Óptica?

Las fibras ópticas son delgados y largos filamentos de vidrio muy puro, que tienen el diámetro de un cabello humano. Estas están organizadas en paquetes llamados cables ópticos, los cuales son usados para transmitir señales de luz en largas distancias.

Si vemos de cerca a una sola fibra óptica, podremos ver las siguientes partes:

-Núcleo: Es el centro de la fibra y está hecho de vidrio, es aquí por donde viaja la luz
-Revestimiento: Es lo que cubre a la fibra y está hecho de un material reflectante que hace rebotar la luz dentro del núcleo
-Capa Protectora: Es lo que envuelve a todo y es de un plástico resistente a la humedad, que además protege al núcleo

Luego cientos o miles de estas fibras son agrupadas en paquetes de cables ópticos, como si hiciéramos un arrollado y son cubiertas por una envoltura protectora.

Las fibras ópticas vienen en dos tipos:

-Mono modo
-Multi modo

Las fibras Mono modo, tienen pequeños núcleos de alrededor de 9 micrómetros de diámetro (1 µm = 0,000 001 m = 1 × 10-6 m.) y transmiten luz infrarroja laser (longitud de onda igual a 1.300 a 1.550 nanómetros).

Las fibras Multi modo, tienen núcleos mas grandes de alrededor de 62.5 micrones de diámetro y transmiten luz infrarroja con longitudes de onda de entre 850 a 1.300 nanómetros, desde LEDs.

Algunas fibras ópticas pueden ser fabricadas de plástico, y estas tienen por lo general núcleos de 1mm de grosor. Transmiten luz visible roja con longitud de onda de 650 nm.

¿Cómo una fibra óptica transmite luz?

Supongamos que con una linterna quisiéramos alumbrar un pasillo recto, simplemente apuntamos hacia adelante y se iluminaria, debido a que la luz viaja en líneas rectas. Pero ¿qué pasaría si el pasillo tuviese una curva? Bueno, podríamos poner un espejo en la esquina y reflejaría la luz hacia el otro extremo. Y si esto lo multiplicáramos muchas veces obtendríamos lo que pasa exactamente dentro de una fibra óptica.

La luz que viaja a través del núcleo de la fibra, va rebotando constantemente en el revestimiento reflectante, provocando un efecto llamado reflexión interna total. Debido a que el revestimiento no absorbe nada de la luz del núcleo, la luz puede viajar a través de largas distancias.

Sin embargo, algunas señales de luz se van debilitando a través de la fibra, debido a las impurezas presentes en el vidrio. El grado en el cual la señal va debilitando depende de la pureza del vidrio y de la longitud de onda de la luz transmitida (por ejemplo, 850nm equivalen al 60-75 porciento/km; 1.550 nm equivalen a 50 porciento/km) Algunas fibras ópticas premium, ofrecen degradaciones mucho menores, tanto así que solo tienen pérdida de 10 porciento por kilómetro, bajo longitudes de 1.550nm.

Un sistema Relay (Relé) de fibra óptica

Para entender como la fibra óptica se utiliza en los sistemas de comunicaciones, vamos a detallar los componentes que implican un sistema relay.

Transmisor

El transmisor es el que recibe y ordena al dispositivo óptico a “prender” y a “apagar” la luz en la secuencia adecuada, formando así una señal luminosa
El transmisor está ubicado físicamente cerca de la fibra óptica y puede tener incluso un lente que enfoque la luz directamente a la fibra. Los transmisores láser tienen más poder que los LEDs, pero varían mucho su rendimiento con los cambios de temperatura y además son más caros. Las longitudes de onda más comunes son las de 850nm, 1.300nm y 1.550nm (todas estas son infrarrojas)

Transmisor optico para audio y video

Regenerador Óptico

Como mencionamos anteriormente, se puede producir una pérdida de señal cuando la luz es transmitida a través de la fibra, especialmente en largas distancias (alrededor de 1km) y así también en cables submarinos. Pero para solucionar esto uno o más regeneradores ópticos son ubicados a lo largo del cable, para potenciar las señales debilitadas.

Un regenerador óptico consiste de fibras ópticas con un recubrimiento especial llamado doping. La parte recubierta es bombeada mediante un laser, y cuando llega una señal debilitada, la energía del laser permite que la señal se potencie, y así se emita una nueva señal con las mismas características que la original. Básicamente es un amplificador de la señal.

Repetidor optico

Receptor Óptico

Es el que recibe las señales luminosas digitales, las decodifica y las envía como señal eléctrica a un computador, televisor o teléfono. El receptor usa una fotocelda o un fotodiodo para detectar la luz.

Receptor óptico para señal de TV Cable

Ventajas de la Fibra Óptica

¿Por qué los sistemas de fibra óptica están revolucionando las telecomunicaciones?
Comparados a los cables de cobre, la fibra óptica dispone de las siguientes ventajas:

Más barata: Varios kilómetros de cableado óptico pueden resultar más baratos que su par de cobre, por lo cual disminuye los costos a los proveedores
Mas delgada: Requieren un menor diámetro para instalar el cableado
Mas ancho de banda: Debido a que las fibras ópticas son más delgadas que los cables de cobre, se pueden implementar mas fibras dentro de un misma tubería, lo cual permite mas líneas de teléfono, mas canales de televisión y mayores velocidades de internet.
Menor perdida: La perdida de señal en una fibra óptica es menor a la de un cable de cobre, por kilómetro.
Señal luminosa: Debido a que la fibra usa señales luminosas y no señales eléctricas como en el cobre, no existe interferencia entre un cable y otro dentro del mismo conducto, lo cual permite conversaciones más claras o mejor recepción de señal de TV e Internet.
Bajo consumo: Como tienen menor perdida, y transmisores de bajo consumo, ahorran mucha electricidad, sobre todo si son un sistema que deben funcionar las 24 horas al día y 7 días a la semana.
No inflamables: Debido a que no pasa electricidad a través de las fibras, no hay peligro de producirse incendios debido a chispazos.
Livianos: Al ser tan delgados y no ser metálicos, tienen un peso mucho menor a que los cables de cobre
Flexibles: Debido a que son delgados, y pueden recibir/transmitir luz, son usados en muchas cámaras digitales con los siguientes propósitos:
-Medicina: endoscopios, laparoscopios, broncoscopios
-Mecánica: inspeccionando soldaduras en tuberías y motores
-Gasfitería: inspección de cañerías

Debido a todas estas ventajas, es por la cual la fibra óptica se está implementando en muchas industrias, mayormente en la telecomunicación y en las redes computacionales. El uso de esta tecnología en el hogar existe de hace bastante tiempo. Para aquellos que tienen o han tenido un sistema de audio con salida óptica, el cable Toslink que se utiliza, está hecho de fibra óptica.
Hoy en día ya es posible disfrutar de esta tecnología en nuestros servicios de televisión, internet y telefonía, pero claro que los proveedores utilizan fibra solo en las calles y de ahí hacen un cambio a coaxial para llegar a nuestros hogares. A menos que uno tenga contratado un servicio de fibra directa, pero el problema de este es el costo y la factibilidad. Es de esperar que en el futuro con la expansión y la masifiación de esta tecnología todos podamos disfrutar de las grandes capacidades que nos ofrece, ya sea con internet de alta velocidad como con imagen de TV mayor a 1080p.