FIBRA OPTICA

INTRODUCCION

El concepto de la transmisión de información por ondas luminosas ha sido conocido por muchos años, sin embargo, no fue hasta mediados de los setenta que se alcanzaron resultados concretos. Estos indicaban que era posible transportar luz a través de una hebra de vidrio muy fina, que hoy se conoce como fibra óptica.

Rápidamente la fibra óptica dio a conocer algunas de sus bondades como eficiencia, seguridad, confiabilidad, ancho de banda, baja atenuación, inmunidad electromagnética y rapidez en la transmisión de información. Esto trajo consigo la utilización de ésta en diferentes áreas que son necesarias para el desarrollo de la sociedad, como la medicina y las telecomunicaciones.

Hoy en día es común escuchar que grandes empresas utilizan la fibra óptica en sus enlaces, lo que se traduce en una ventaja frente a sus competidoras.

Es necesario conocer el concepto de fibra óptica, para poder analizar sus ventajas y desventajas frente a otros medios de transmisión de información.

1. QUE ES FIBRA OPTICA

Se denomina "fibra óptica" a una guía de ondas que adopta la forma de filamento, normalmente de vidrio (concretamente de polisilicio), aunque en ocasiones puede estar compuesta de materiales plásticos, con capacidad para guiar una potencia óptica (es decir, lumínica, de luz), normalmente introducida bien por un láser o bien por un LED. Las fibras que se utilizan en telecomunicaciones de larga distancia son de vidrio. Se utilizan las de plástico únicamente en algunas redes de ordenadores y para otras aplicaciones de corta distancia, ya que presentan una atenuación menor que las redes de cristal.

Cada filamento está constituido por un núcleo central bien de plástico o bien de cristal (concretamente, óxido de silicio y germanio) con un índice elevado de refracción, rodeado a su vez de un material similar con un índice de refracción algo inferior. Cuando un haz de luz alcanza una superficie que limita con un índice menor de refracción, este haz se refleja en gran parte, en proporción a la diferencia de índices y al ángulo de incidencia. Se produce el fenómeno denominado de "reflexión total".

En el interior de la fibra óptica la luz refleja contra las paredes formando ángulos muy abiertos, de modo que, en términos prácticos, podemos decir que avanza por el centro de la fibra. Esto permite guiar a través de largas distancias las señales luminosas sin que se produzcan pérdidas.

La fibra óptica constituye un gran avance (de hecho, una verdadera revolución) en el mundo de las telecomunicaciones. Ha convertido en obsoletos a los cables de cobre para la transmisión de cantidades grandes de información.

2. HISTORIA

Las ondas de luz son una forma de energía electromagnética y la idea de transmitir información por medio de luz, como portadora, tiene más de un siglo de antigüedad. Hacia 1880, Alexander G. Bell construyó el fotófono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio de la luz. Sin embargo, resultaba inviable por la falta de fuentes de luz adecuadas.

Con la invención y construcción del láser en la década de los 60 volvió a tomar idea la posibilidad de utilizar la luz como soporte de comunicaciones fiables y de alto potencial de información, debido a su elevada frecuencia portadora 1014 Hz. Por entonces, empezaron los estudios básicos sobre modulación y detección óptica. Los primeros experimentos sobre transmisión atmosférica pusieron de manifiesto diversos obstáculos como la escasa fiabilidad debida a precipitaciones, contaminación o turbulencias atmosféricas.

El empleo de fibras de vidrio como medio guía no tardó en resultar atractivo: tamaño, peso, facilidad de manejo, flexibilidad y coste. En concreto, las fibras de vidrio permitían guiar la luz mediante múltiples reflexiones internas de los rayos luminosos, sin embargo, en un principio presentaban elevadas atenuaciones.

En 1966 se produce un gran hito para los que serán las futuras comunicaciones por fibra óptica, y es la publicación por Kao y Hockman de un artículo en el cual se señalaba que la atenuación observada hasta entonces en las fibras de vidrio, no se debía a mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación. A partir de esta fecha empiezan a producirse eventos que darán como resultado final la implantación y utilización cada vez mayor de la Fibra Óptica como alternativa a los cables de cobre:

• 1970 Corning obtiene fibras con atenuación 20 dB/km.

• 1972 Fibra Óptica con núcleo líquido con atenuación 8 dB/km.

• 1973 Corning obtiene Fibra Óptica de SiO2 de alta pureza con atenuación 4 dB/km y deja obsoletas a las de núcleo líquido.

• 1976 NTT y Fujicura obtienen Fibra Óptica con atenuación 0,47 dB/km en 1.300 nm, muy próximo al límite debido a factores intrínsecos (Rayleigh).

• 1979 Se alcanzan atenuaciones 0,12 dB/km con fibras monomodo en 1550 nm. También en 1975 se descubría que las F.O. de SiO2 presentan mínima dispersión en torno a 1300 nm, lo cual suponía disponer de grandes anchuras de banda para la transmisión, en cuanto la dispersión del material de la fibra constituye un factor intrínseco limitativo. Las nuevas posibilidades que ofrecían las F.O. también estimularon la investigación hacia fuentes y detectores ópticos fiables, de bajo consumo y tamaño reducido:

• 1970 Primer láser de AIGaAs capaz de operar de forma continua a temperatura ambiente. Sin embargo, el tiempo de vida medio era de unas pocas horas. Desde entonces, los proceso han mejorado y hoy es posible encontrar diodos láser con más de 1.000.000 horas de vida media.

• 1971 C.A. Burrus desarrolla un nuevo tipo de emisor de luz, el LED, de pequeña superficie radiante, idóneo para el acoplamiento en F.O. Por lo que se refiere a los fotodetectores, los diodos PIN y los de avalancha a base de Si, fueron desarrollados sin dificultades y ofrecían buenas características. Sin embargo, no podían aplicarse en longitud de onda > 1100 nm. El Ge era un buen candidato a ser utilizado para trabajar entre 1100 y 1600 nm, y ya en 1966 se disponía de ellos con elevadas prestaciones eléctricas. Sin embargo, la corriente de oscuridad (ruido) del Ge es elevada y da motivo a ensayos con

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