Fibra óptica
Keywords: Fibra óptica, Ancho de banda, Cable coaxial, Canal de comunicaciones, Cobre, Datos, Dieléctrico, Dispersión intermodal, Ecuaciones de Maxwell
La fibra óptica es una guía de ondas en forma de filamento, generalmente de vidrio (en realidad, de polisilicio), aunque también puede ser de materiales plásticos, capaz de guiar una potencia óptica (lumínica), generalmente introducida por un laser, o por un LED. Las fibras utilizadas en telecomunicación a largas distancias son siempre de vidrio, utilizándose las de plastico solo en algunas redes de ordenadores y otras aplicaciones de corta distancia, debido a que presentan mayor atenuación que las de cristal.
thumb|Núcleo y revestimiento de la fibra óptica. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, tanto más cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión total.
Así, en el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.
La fibra óptica ha representado una revolución en el mundo de las telecomunicaciones, por cuanto ha desplazado a los cables de cobre para la transmisión de grandes cantidades de información, sea en forma de canales telefónicos, televisión, datos, etc.
Como se ha indicado, las fibras para los enlaces de telecomunicación son siempre de vidrio y presentan notables ventajas respecto a la transmisión por cable de pares, e incluso sobre los cables coaxiales, pudiendo señalarse como las más sobresalientes las siguientes:
- Baja atenuación, lo que se traduce en mayor distancia entre repetidores.
- Gran ancho de banda y bajo precio, por tanto, menor coste por canal de comunicación.
- Gran flexibilidad y poco peso, lo que redunda en una instalación más fácil y un transporte más económico.
- No es afectada por las radiaciones, por lo que no es preciso apantallamiento electromagnético.
- Alta estabilidad con la temperatura, lo que permite su empleo en ambientes adversos sin que se vea afectada la calidad de transmisión.
- No emite radiaciones, por lo que sus transmisiones son seguras, al no poder ser captadas por inducción en las proximidades de los cables.
- Son dieléctricas, lo que asegura el aislamiento eléctrico del cable y permite su empleo y manipulación sin peligro en instalaciones de alta tensión. Tanto es así que en la actualidad las empresas de telecomunicación emplean fibras ópticas arrolladas a los conductores de tierra de las líneas de alta tensión de la red de transporte de energía eléctrica.
- Incluso el mayor coste de algunos de los elementos que componen los terminales y regeneradores ópticos, especialmente el láser, queda ampliamente compensado por el menor número de regeneradores, al colocarse estos mucho más separados, así como por la mayor capacidad de transmisión de la fibra respecto a los otros emedios.
Clasificación
La fibra óptica se clasifica en multimodo o monomodo según sea el número de modos (soluciones de las Ecuaciones de Maxwell) que admite.
- Fibra multimodo. Permite que existan múltiples modos guiados. El diámetro del núcleo suele ser de 50 ó 62.5 micras.
- Fibra monomodo. Sólo admite un modo guiado. En este caso el diámetro del núcleo es mucho menor, de unas 9 micras. Existen varios tipos de fibras monomodo:
- SMF (Standard Single Mode Fiber)
- DSF (Dispersion-Shifted Fiber)
- NZ-DSF (Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber)
El problema de las fibras multimodo es la dispersión intermodal. Este fenómeno se produce porque la luz que viaja por la fibra se acopla a los distintos modos, y cada modo viaja a una velocidad distinta, con lo que la luz acoplada a cada modo llega en distinto momento al receptor. Por ello, para la transmisión a largas distancias, se emplea la fibra monomodo, que evita este problema, pero a cambio es más cara.
- También puede distinguirse entre fibra pasiva (la convencional) y activa. Esta última, que integra en su composición iones de erbio o praseodimio, permite la amplificación óptica de la señal.