Fibra
óptica
La Historia de la
comunicación por la fibra óptica es relativamente corta. En 1977, se instaló un
sistema de prueba en Inglaterra; dos años después, se producían ya cantidades
importantes de pedidos de este material.
Antes, en 1959, como
derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una
nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo láser, que fue aplicado
a las telecomunicaciones con el fin de que los mensajes se transmitieran a
velocidades inusitadas y con amplia cobertura.
Sin embargo esta
utilización del láser era muy limitada debido a que no existían los conductos y
canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por
la lluvia de fotones originados en la fuente denominada láser.
Fue entonces cuando los
científicos y técnicos especializados en óptica dirigieron sus esfuerzos a la
producción de un ducto o canal, conocido hoy como la fibra óptica. En 1966
surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. Esta
forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la
siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma
naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de
las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.
Las fibras ópticas son
filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una
fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con
base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de
computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la
guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus
principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con
bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de
confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas
de radio-frecuencia. Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo
tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo
y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen la capacidad
de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de
protección y no hay problemas debido a los cortos circuitos Tienen un gran
ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de
transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es
considerable el ahorro en volumen en relación con los cables de cobre.
CONCEPTO DE TRANSMISIÓN
En un sistema de
transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar
las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le
considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la
señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se
encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o
receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía
electromagnética, similar a la señal original. El sistema básico de transmisión
se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz,
corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de
fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal
de salida.
TIPOS DE FIBRA ÓPTICA.
La fibra óptica está
considerada aún como una tecnología relativamente nueva con respecto a los
otros soportes. Su ya extendida utilización, se encuentra en plena evolución.
Se utiliza un haz de luz modulado. Una guía cilíndrica de diámetro muy pequeño
(de 10 a 300 m m), recubierta por un aislante, transporta la señal luminosa. El
haz de luz se propaga, por el núcleo de la fibra. El diámetro exterior varía
entre 100 y 500mm.
Hubo que esperar hasta
los años 60 y a la invención del láser para que este tipo de transmisión se
desarrollase. Existen tres tipos de fibras, diferenciándose por el índice de
refracción de los materiales que la constituyen y el diámetro de su núcleo. Fibra
multimodo de índice escalonado;
. Fibra multimodo de
índice de gradiente gradual;
. Fibra monomodo.
a) Fibras multimodo de
índice escalonado.
Las fibras multimodo de
índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30
dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso
que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido
por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de
la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva
por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice
escalonado.
Si se considera un rayo
luminoso que se propaga siguiendo el eje de la fibra y un rayo luminoso que
debe avanzar por sucesivas reflexiones, ni que decir tiene que a la llegada,
esta segunda señal acusará un retardo, que será tanto más apreciable cuanto más
larga sea la fibra óptica. Esta dispersión es la principal limitación de las
fibras multimodo de índice escalonado. Su utilización a menudo se limita a la
transmisión de información a cortas distancias, algunas decenas de metros y
flujos poco elevados. Su principal ventaja reside en el precio más económico.
b) Fibras multimodo de
índice de gradiente gradual.
Las fibras multimodo de
índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz
por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el
interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la
cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra,
como se puede ver en el dibujo. Estas fibras permiten reducir la dispersión
entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra.
La fibra multimodo de índice
de gradiente gradual de tamaño 62,5/125 m (diámetro del núcleo/diámetro de la
cubierta) está normalizado, pero se pueden encontrar otros tipos de
·
Fibras Multimodo de índice escalonado
100/140 mm;
·
Multimodo de índice de gradiente gradual
50/125 mm;
·
Multimodo de índice de gradiente gradual
85/125 mm.
c) Fibras monomodo
Potencialmente, este
último tipo de fibra ofrece la mayor capacidad de transporte de información.
Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen
con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar. El dibujo muestra
que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue
el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo"
(modo de propagación, o camino del haz luminoso, único). Son fibras que tienen
el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de
las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 m m. Si el núcleo
está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al
de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los
elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las
fibras monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y
entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.
CARACTERÍSTICAS DE LA
FIBRA ÓPTICA.
Generalmente, las fibras
ópticas se agrupan para formar cables ópticos de 2, 4, 6, 144 o 900 fibras. Se
trata de un soporte particularmente eficaz para enlaces digitales punto a
punto. Los enlaces multipunto realizados mediante acopladores o estrellas
ópticas se puede transmitir en banda base (la información es transmitida por
presencia o ausencia de intensidad luminosa) o en analógica (por modulación de
la amplitud de la intensidad luminosa). A continuación vemos una tabla que
resume las características de los diferentes tipos de fibras.
La fibra óptica tiene
muchas ventajas:
·
Una banda de paso muy ancha, lo que
permite flujos muy elevados (del orden del Ghz); pequeño tamaño, por tanto
ocupa poco espacio;
·
Gran flexibilidad, el radio de curvatura
puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente;
·
Gran ligereza, el peso es del orden de
algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de
un cable convencional;
·
Una inmunidad total a las perturbaciones
de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy
buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo...;
·
Gran seguridad: la intrusión en una fibra
óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en
recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para
aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad;
·
No produce interferencias;
·
Insensibilidad a los parásitos, lo que es
una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente
perturbados (por ejemplo, en los túneles del metropolitano).
·
Esta propiedad también permite la
coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los
cables de energía eléctrica.;. un aislamiento galvánico natural del cable;
·
Una atenuación lineal no muy pequeña, lo
que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios;
·
Una pequeña atenuación e independiente de
la frecuencia;
·
Gran resistencia mecánica (resistencia a
la tracción, lo que facilita la instalación);
·
Resistencia al calor, frío, corrosión;
·
Facilidad para localizar los cortes
gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar
rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor
de mantenimiento.
·
Sin embargo presenta algunos inconvenientes:
·
No presenta difusión natural (se trata de
un soporte unidireccional);
·
Equipos terminales aún demasiado costosos;
·
La especialización del personal encargado
de realizar las soldaduras y empalmes.
Como hacer
un cable coaxial
