Para qué sirve la fibra óptica

Una fibra óptica o fibra óptica es una fibra flexible y transparente hecha de un vidrio (sílice) o plástico de un diámetro ligeramente más grueso que el de un cabello humano. Las fibras ópticas se usan con mayor frecuencia como un medio para transmitir luz entre los dos extremos de la fibra y se utilizan ampliamente en comunicaciones de fibra óptica, donde permiten la transmisión a distancias más largas y anchos de banda mayores que los cables eléctricos.

Fibra óptica – Qué es

La fibra óptica, o fibra óptica, se refiere al medio y la tecnología asociada con la transmisión de información como pulsos de luz a lo largo de un filamento o fibra de vidrio o plástico. Un cable de fibra óptica puede contener un número variable de estas fibras de vidrio, desde unas pocas hasta un par de cientos. Alrededor del núcleo de fibra de vidrio hay otra capa de vidrio llamada revestimiento. Una capa conocida como tubo de protección protege el revestimiento, y una capa de envoltura actúa como la capa protectora final para el filamento individual.

Fibra óptica – Características

Las fibras se utilizan en lugar de cables de metal porque las señales viajan a lo largo de ellos con menos pérdida; Además, las fibras son inmunes a la interferencia electromagnética, un problema que los cables de metal sufren en exceso.

Las fibras también se utilizan para la iluminación y la imagen, y a menudo se envuelven en paquetes para que puedan usarse para transportar la luz hacia adentro o imágenes de espacios confinados, como en el caso de un fibroscopio. Las fibras especialmente diseñadas también se usan para una variedad de otras aplicaciones, algunas de ellas son sensores de fibra óptica y láseres de fibra.

Las fibras ópticas típicamente incluyen un núcleo rodeado por un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo. La luz se mantiene en el núcleo por el fenómeno de la reflexión interna total que hace que la fibra actúe como una guía de onda.

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Las fibras que admiten muchas rutas de propagación o modos transversales se llaman fibras multimodo, mientras que las que admiten un solo modo se denominan fibras monomodo (SMF). Las fibras multimodo generalmente tienen un diámetro de núcleo más amplio y se utilizan para enlaces de comunicación de corta distancia y para aplicaciones donde se debe transmitir alta potencia. Las fibras monomodo se utilizan para la mayoría de enlaces de comunicación de más de 1,000 metros (3,300 pies )

Poder unir fibras ópticas con bajas pérdidas es importante en la comunicación de fibra óptica. Esto es más complejo que unir un cable o cable eléctrico e implica un corte cuidadoso de las fibras, una alineación precisa de los núcleos de fibra y el acoplamiento de estos núcleos alineados. Para aplicaciones que exigen una conexión permanente, es común un empalme por fusión. En esta técnica, se usa un arco eléctrico para fundir los extremos de las fibras entre sí. Otra técnica común es un empalme mecánico, donde los extremos de las fibras se mantienen en contacto por la fuerza mecánica. Las conexiones temporales o semipermanentes se realizan por medio de conectores de fibra óptica especializados.

El campo de la ciencia aplicada y la ingeniería relacionados con el diseño y la aplicación de fibras ópticas se conoce como fibra óptica. El término fue acuñado por el físico indio Narinder Singh Kapany, quien es ampliamente reconocido como el padre de la fibra óptica.

Fibra óptica – Historia

Daniel Colladon describió por primera vez esta “fuente de luz” o “tubo de luz” en un artículo de 1842 titulado “Sobre los reflejos de un rayo de luz dentro de una corriente de líquido parabólico”. Esta ilustración en particular proviene de un artículo posterior de Colladon, en 1884.

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La guía de la luz por refracción, el principio que hace posible la fibra óptica, fue demostrada por primera vez por Daniel Colladon y Jacques Babinet en París a principios de la década de 1840. John Tyndall incluyó una demostración de ello en sus conferencias públicas en Londres, 12 años después.

A fines del siglo XIX y principios del siglo XX, la luz fue guiada a través de varillas de vidrio dobladas para iluminar las cavidades corporales. Las aplicaciones prácticas como la iluminación interna cerrada durante la odontología aparecieron a principios del siglo XX. La transmisión de imágenes a través de los tubos fue demostrada de forma independiente por el experimentador de radio Clarence Hansell y el pionero de la televisión John Logie Baird en la década de 1920. En la década de 1930, Heinrich Lamm demostró que se podían transmitir imágenes a través de un conjunto de fibras ópticas sin aislar y se utilizaba para exámenes médicos internos, pero su trabajo fue en gran parte olvidado.

Fibra óptica – Uso

Comunicación

La fibra óptica se utiliza como un medio para las redes de telecomunicaciones y computadoras porque es flexible y puede agruparse como cables. Es especialmente ventajoso para las comunicaciones a larga distancia, ya que la luz se propaga a través de la fibra con poca atenuación en comparación con los cables eléctricos.

Las señales de luz por canal que se propagan en la fibra se han modulado a velocidades tan altas como 111 gigabits por segundo (Gbit / s) por NTT, aunque 10 o 40 Gbit / s es típico en los sistemas implementados.

Sensores

Las fibras tienen muchos usos en la teledetección. En algunas aplicaciones, el sensor es en sí mismo una fibra óptica. En otros casos, la fibra se usa para conectar un sensor sin fibra óptica a un sistema de medición. Dependiendo de la aplicación, la fibra se puede utilizar debido a su pequeño tamaño, o al hecho de que no se necesita energía eléctrica en la ubicación remota.

Transmisión de potencia

La fibra óptica se puede utilizar para transmitir energía utilizando una célula fotovoltaica para convertir la luz en electricidad. Si bien este método de transmisión de potencia no es tan eficiente como los convencionales, es especialmente útil en situaciones donde es deseable no tener un conductor metálico como en el caso del uso cerca de máquinas MRI, que producen campos magnéticos fuertes.

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Fibra óptica – Ventajas

Las ventajas de la comunicación de fibra óptica con respecto a los sistemas de cable de cobre son:

  • Amplio ancho de banda: una fibra óptica única puede transportar más de 3.000.000 llamadas de voz de dúplex completo o 90.000 canales de televisión.
  • Inmunidad a la interferencia electromagnética: la transmisión de luz a través de fibras ópticas no se ve afectada por otras radiaciones electromagnéticas cercanas. La información que viaja dentro de la fibra óptica es inmune a la interferencia electromagnética, incluso a los pulsos electromagnéticos generados por dispositivos nucleares.
  • Baja pérdida de atenuación en largas distancias: la pérdida de atenuación puede ser tan baja como 0.2 dB / km en cables de fibra óptica, permitiendo la transmisión a largas distancias sin la necesidad de repetidores.
  • Aislador eléctrico: las fibras ópticas no conducen la electricidad, lo que evita problemas con los bucles de tierra y la conducción de los rayos. Las fibras ópticas pueden ensartarse en postes junto con cables de alta tensión.
  • Costos de materiales y prevención de robos: los sistemas de cables convencionales usan grandes cantidades de cobre.
  • Seguridad de la información transmitida por el cable: el cobre puede ser aprovechado con muy pocas posibilidades de detección.