Fibra óptica
[gL.edu] Este artículo recoge contribuciones de Juan Antonio Pérez Medina, elaboradas en el contexto de la Clarificación conceptual en torno a las "Telecomunicaciones", bajo la supervisión de J.M. Díaz Nafría.
En virtud de la gran capacidad de transmisión de información que ofrecen las comunicaciones basadas en fibra óptica, el desarrollo de las telecomunicaciones y las redes informáticas se inclinan cada vez más hacia el uso de estas en detrimento de otros medios de transmisión guiada entre los que dominaban ―hasta hace relativamente poco tiempo― los cables de par trenzado y los coaxiales. Veamos qué es una fibra óptica, cómo está compuesta y qué tipos hay.
Definición
Llamamos fibra óptica al medio flexible y delgado (típicamente entre 12 a 125 µm) compuesto, como ilustra la figura 1, por un núcleo y un revestimiento de material dieléctrico ―normalmente fibra de vidrio muy depurada de impurezas― cuyos índices de refracción son diferentes; siendo superior en el núcleo que en el revestimiento y pudiendo cambiar de manera gradual o brusca. Estas condiciones de transición dieléctrica en geometría cilíndrica y disposición coaxial, que podemos analizar mediante las ecuaciones de Maxwell, hacen posible el guiado de la radiación electromagnética, la cual se encuentra en los rangos espectrales de la luz y longitudes de onda próximas. Por esta razón a menudo se dice que la transmisión de información se realiza en forma de señales ópticas. Si bien la fibra óptica es el componente fundamental de las comunicaciones ópticas por medios guiados, estas comunicaciones requieren además del concurso de tecnologías específicas que hace posible y efectiva la transmisión de información por este medio.[1] El análisis electromagnético de esta estructura dieléctrica ―razón por la cual a veces se habla de guías dieléctricas― permite determinar que para una determinada longitud de onda, y una variación radial del índice de refracción dada es posible el guiado de uno o más modos de propagación, cada uno caracterizado por sus diferentes velocidades de propagación. Esta diferencia entre el hecho de que la radiación pueda propagarse solo en un único modo o en varios establece la principal distinción entre tipos de fibra óptica ―a la que nos referimos más abajo―, aunque hay otra distinción relevante que atiende a que las características de transición gradual del índice de refracción puedan ecualizar las velocidades de propagación. Estas distinciones son importantes en la medida que la propagación mediante modos diferentes supone el principal factor de dispersión de la radiación de lo que a su vez depende el que podamos transmitir a mayor o menor régimen.
Estructura
El cable de fibra óptica, según la descripción anterior y lo ilustrado en la figura1, tiene forma cilíndrica y está formado por:
- el núcleo que es la parte más interna a través de la cual viaja la luz, con un diámetro típico de entre 8 y 100 µm. [1]
- elRevestimiento que es el material dieléctrico que rodea el núcleo y que según una interpretación de óptica física refleja la luz hacia el interior del mismo confinandola para evitar que se escape del núcleo.
- la cubierta normalmente constituido por un revestimiento plástico y a veces opaco que protege la fibra de posibles daños, humedad y, en caso de ser opaco, de otras radiaciones potencialmente interferentes.
Tipos
Según las características de transmisión podemos hablar de dos tipos de fibra óptica:[2]
- Monomodo cuando a la longitud de onda de trabajo la radiación guiada solo puede adoptar un modo de propagación y en consecuencia no se produce la dispersión modal a la que nos referíamos más arriba. Dado que dicha fibra tiene un núcleo muy delgado, con un diámetro típico de unas 8 micras, su construcción es más delicada y costosa pero permite transmitir una señal a largas distancias sin utilizar repetidores.[3]
- Multimodo cuando a la radiación guiada por la fibra óptica puede adoptar varios modos de propagación diferentes cada uno caracterizado por su velocidad de propagación propia. Dentro de este tipo se distinguen a su vez dos subtipos: (i) multimodo-salto de índice, en la que cada modo acusa una diferencia notable entre sus velocidades de propagación y por tanto da lugar a una dispersión modal muy notable; (ii) multimodo-gradiente de índice en las que la que se logra una ecualización de las velocidades de propagación de los diferentes modos (que en la interpretación de óptica física se explica en términos de una cruvatura de los trayectos y una menor velocidad de propagación para los trayectos más cortos y axiales respecto a los trayectos más largos que llegan a la periferia). En ambos casos el grosos es relativamente mayor que en la monomodo, pero su construcción e instalación es más sencilla. En comparación con las fibras monomodo ofrecen una menor capacidad de transmisión o se limitan a distancias más cortas, aunque las de índice gradual suponen una solución intermedia -en casi todos los sentidos- entre las monomodo y las de multimodo de salto de índice.[4][3]
Referencias
- ↑ 1.0 1.1 Stallings, W. (2004). Comunicaciones y Redes de Computadores (7.ª ed.). Pearson Prentice Hall, p.105.
- ↑ Stallings, W. (2004). Comunicaciones y Redes de Computadores (7.ª ed.). Pearson Prentice Hall, p.107.
- ↑ 3.0 3.1 Pierce, J.R.; Noll, A.M. (1995). Señales. La ciencia de las telecomunicaciones. Barcelona: Reverté, p.131.
- ↑ Freeman, R.L. (1999). Fundamentals of Telecommunications. John Wiley & Sons, p.243.