¿Qué es la Fibra óptica?

Es otro de los medio de transmisión mas populares en nuestros días, se emplea comúnmente en redes donde la distancia es un problema fundamental que no puede ser solucionada con enlaces de cobre. Tipicamente se utiliza para redes de Telecomunicaciones, sin embargo sus usos son muy amplios y diversos.

Esta conformado por un hilo de Vidrio por el cual se envían pulsos de luz que representan los datos que se desean transmitir. El núcleo del vidrio funciona como medio aprovechando las bondades de la luz llamadas reflexión y refracción, Esto nos ayuda a poder llevar a lo largo del medio de vidrio la señal con un nivel de potencia adecuado para ser interpretado por el receptor.

El haz de Luz inyectado en el núcleo del vidrio es confiando aprovechando esta bondad, lo que permite que el haz de luz vaya revotando en las paredes del vidrio y logre llegar al otro lado. La luz completamente confinada se propaga por el interior de la fibra con un Angulo de reflexión por encima del Angulo limite de reflexión total, en función de la Ley de Snell.

En la actualidad tenemos dos tipos de fuentes de Luz, un Diodo led o un Laser. Cada uno con una aplicación diferente dependiendo del tipo de fibra óptica que se vaya a utilizar.

La ventaja de las fibra ópticas es que nos permiten el envió masivo de datos a grandes distancias, mayores velocidades y con las ventajas que es totalmente inmune a interferencias Electromagnéticas .

Ventajas Desventajas

  • Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz).

  • Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio.

  • 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.

  • 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 lumínica en recepción, además, no irradia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.

  • No produce interferencias.

  • Insensibilidad a las señales parásitas, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.

  • Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km utilizando amplificadores láser.

  • Gran resistencia mecánica, lo que facilita la instalación.

  • Resistencia al calor, frío y corrosión.

  • Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la reflectometria, lo que permite detectar rápidamente el lugar donde se hará la reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

  • Factores ambientales.


  • La alta fragilidad de las fibras.

  • Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos.

  • Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.

  • No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.

  • La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.

  • La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.

  • No existen memorias ópticas.

  • La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.

  • Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.

  • Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodal puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodal se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de diseñar y económico.
El núcleo de una fibra multimodal tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodal, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodal:

  • Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
  • Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el +pichar (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).

  • OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usa led como emisores.
  • OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usa led como emisores.
  • OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usa láser (VCSEL) como emisores.
  • OM4: Fibra OM4 optimizada para laser, de 50 µm con mayor ancho de banda. Habilitado por láseres de cavidad vertical de emisión por superficie de 850 nm (VCSEL) para las actuales aplicaciones de 1 y 10 Gb/s, así como los futuros sistemas de 40 y 100 Gb/s

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (10 Gbit/s).

Construcción
Las fibras ópticas tienen múltiples usos y aplicaciones. Medicas, Automotrices, Aeronáuticas, Mineras, Industriales, Empresariales etc. Es por esto que la construcción del cable depende su aplicación, pero básicamente son de 2 tipos. Fibras de tubo Holgado (Loose Tube) y tubo Apretado (Thighbuffer).

Es un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.
Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.

Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada. Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.