MIX DE LA CIENCIA
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La fibra óptica: cuando la luz corre por los cables por Mª Luisa García García
En el caso de la fibra óptica,
el transmisor de las ondas luminosas es de vidrio, u otro material que permite
el paso de la luz. La transmisión por este medio tiene una capacidad potencial
de 107 veces la de un cable coaxial y 104 veces la de un enlace de microondas,
La
fuente de luz es láser (light amplification by stimulated emission of radiation),
una luz coherente y monocromática. que se desarrolló a partir de 1958. La
fibra óptica es un filamento de vidrio o plástico, por el cual viaja un rayo
de luz. Con este medio, no existen interferencias, tiene un amplio ancho de
banda (los extremos entre los cuales pueden seleccionarse frecuencias para
emitir), es dieléctrica, de pequeño tamaño, ligera, pero capaz de soportar
altas tensiones y flexible. Además, es inmune a la corrosión.
El ancho de banda de la fibra
óptica va desde los MHz hasta los GHz.
Según el material de que está hecha, la fibra óptica presenta cierta atenuación
(disminución de la señal con la distancia desde el repetidor), pero a ciertas
frecuencias esta atenuación es muy reducida. Una de sus ventajas es que las
interferencias no le afectan, lo que es muy importante cuando, por ejemplo, se
pasa por zonas donde hay instalaciones de alta tensión. Otra ventaja es que la
información que viaja por la fibra no es sensible a fenómenos inductivos, así
que los “espías” no pueden detectar su paso. De hecho, en las instalaciones
militares es el transmisor de información más usado.
Sus dimensiones son muy
inferiores a las del cable coaxial, y pesa mucho menos. En cuanto al rango de
temperaturas de soporta, la fibra, al incluir sílice, que no funde hasta los
600º C, puede funcionar sin alteraciones desde los -55ºC a los +125ºC,
temperaturas mucho más extremas que las que soportan los cables metálicos, que
van aumentando su resistencia cuando aumenta la temperatura, lo que produce
atenuación de la señal.
Con respecto a los satélites, hay una gran ventaja en cuanto al retardo en la transmisión. Un satélite geoestacionario, a 36000 km de altura, tiene un retardo de unos 500 ms (milisegundos). Esto produce ecos en la transmisión, y si se ponen supresores de eco, la instalación es más cara, disminuye la fiabilidad, y pierde calidad porque los comienzos de las frases se van perdiendo. Los cables tienen un retardo menor de 100 ms.
La explicación del fenómeno
de la transmisión de la luz a través de la fibra óptica precisa el uso de las
ecuaciones del campo eléctrico, las ecuaciones de Maxwell. Las ondas
electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, c, en el aire, pero al
atravesar un material ésta velocidad disminuye (v). El cociente c/v se llama índice
de refracción, una característica específica para cada material.
Un cable de fibra óptica se
compone de una región cilíndrica llamada núcleo, a través de la cual se
efectúa la propagación de luz, y de una zona externa al núcleo y coaxial con
él, llamada revestimiento o envoltura. Dicho revestimiento es una funda de plástico
u otros materiales que lo protegen contra la humedad, los roedores y otros
riesgos del entorno. El índice de refracción (la medida de su capacidad para
desviar la luz) del material de revestimiento es menor que aquél del núcleo.
La capacidad de transmisión de información depende básicamente de tres características: el diseño geométrico de la fibra, las propiedades de los materiales empleados (diseño óptico) y el intervalo de longitudes de onda de la fuente de luz utilizada (cuanto mayor sea éste, menor será la capacidad de transmisión de información de la fibra).
Al igual que en la computación, en la transmisión por fibra óptica la información va codificada en forma digital, como una secuencia de 1 y 0. En el caso de las fibras, los unos están representados por pulsos de luz y los ceros por los espacios entre pulsos.
