Fibra óptica: qué es, para qué se usa y cómo funciona

Vamos a dedicar este artículo a aprender más sobre la fibra óptica, explicaremos qué es y en que consiste su funcionamiento. Todos sabemos que este elemento de transmisión se utiliza en redes de datos para conectarnos a Internet, pero no todos saben identificar físicamente que es la fibra, así que vamos al lío.

La creación de Internet ha sido sin duda una de las tecnologías informáticas y de comunicación más importante de nuestro siglo. Internet es de reciente creación, hablamos de 1991, cuando se creó el World Wide Web, momento en el que la evolución en velocidad y accesibilidad comenzó a disparase hasta nuestros días. Precisamente gracias tecnologías como la fibra óptica, el aumento de capacidad de transferencia de datos ha llegado a altísimos niveles de velocidad y distancia.

Qué es la fibra óptica

Como ya adelantamos, la fibra óptica se trata de un medio de transmisión de datos mediante impulsos fotoeléctricos a través de un hilo construido en vidrio transparente u otros materiales plásticos con la misma funcionalidad. Estos hilos pueden llegar a ser casi tan finos como un pelo, y son precisamente el medio de transmisión de la señal.

Básicamente por estos finísimos cables se transfiere una señal luminosa desde un extremo del cable hasta el otro. Esta luz puede ser generada mediante un láser o un LED, y su uso más extendido es el de transportar datos a grandes distancias, ya que este medio tiene un ancho de banda mucho mayor que los cables metálicos, menores pérdidas y a mayores velocidades de trasmisión.

Otro aspecto muy importante que debemos tener en cuenta, es que la fibra óptica es inmune a las interferencias electromagnéticas, que es algo que por ejemplo los cables de pares trenzados sufren en todos los casos y contribuyen a que se necesiten repetidores cada cierta distancia. Debemos saber que la fibra óptica no transporta energía eléctrica, solamente señales de luz.

Pero la fibra óptica no solamente se utiliza para la transmisión de datos en redes, sino también para conexiones de audio de alta calidad. Además, también es una fuente de iluminación para proporcionar visibilidad en espacios reducidos e incluso para productos de decoración, por ejemplo, en árboles de navidad y cosas similares. Por supuesto estas fibras están construidas de plástico y son de bajo coste, y tienen poco que ver con los cables que se utiliza para datos.

Partes de un cable de fibra óptica

Antes de ver cómo funciona, creemos que es importante saber cuáles son las partes que constituyen un cable de fibra óptica.

• Núcleo: Es el elemento central de un cable de fibra óptica que no siempre está presente. Su función es simplemente la de proporcionar un refuerzo para evitar la rotura y deformación del cable.
• Drenaje de humedad: Este elemento tampoco está presente en todos los cables. Su función es la de conducir posible humedad que tenga el cable para que salga a través de él. Va enrollado en el núcleo.
• Hilos de fibra: es el elemento conductor, por ellos viaja la luz y los datos en ella. Están fabricados de cristal de silicio o plástico de extrema calidad que crean un medio en el que la luz pueda reflejarse y refractarse correctamente hasta llegar al destino.
• Buffer y Cladding (revestimiento): básicamente es el recubrimiento de los hilos de fibra óptica. Consiste en un relleno de gel de capa oscura para evitar que los rayos de luz no se salgan de la fibra. A su vez el buffer es el recubrimiento externo que contiene el gel y la fibra.
• Cinta de Mylar y capas aislantes: básicamente es un recubrimiento aislante que recubre todos los buffers de fibra. En función del tipo de construcción tendrá varios elementos, todos ellos de material dieléctrico (no conductor).
• Recubrimiento ignífugo: si el cable es resistente al fuego, también necesitará un recubrimiento capaz de soportar las llamas.
• Armadura: la siguiente capa se trata de la armadura del cable, que en los de mayor calidad siempre están construida de hilos de Kevlar. Este material es liviano y de gran resistencia e ignífugo, lo podremos ver en chalecos antibala y cascos de pilotos.
• Recubrimiento exterior: como cualquier cable, se necesita un recubrimiento exterior, normalmente de plástico o PVC.

Cómo funciona la fibra óptica

Al ser cables por los que viaja una señal luminosa, el modo de trasmisión no se basa en la transferencia de electrones a través de un material conductor. En este caso atendemos a los fenómenos físicos de la reflexión y refracción de la luz.

Reflexión: La reflexión de un haz de luz se produce cuando éste incide sobre una superficie de separación de dos medios y se produce el cambio de dirección de la onda que la lleva a tomar una dirección con un ángulo igual al de incidencia. Por ejemplo, si el haz luminoso incide en un ángulo de 90 grados sobre una superficie, este rebotará en dirección contraria, esto es lo que pasa cuando nos colocamos frente a un espejo. Si en otro caso el haz de luz incide sobre una superficie con 30 grados, el haz saldrá rebotado con esos mismo 30 grados.

Refracción: en este caso es cuando se produce un cambio de dirección y velocidad en una onda al pasar de un medio a otro. Por ejemplo, es lo que vemos cuando la luz pasa del aire al agua, veremos la misma imagen, pero en un ángulo diferente.

Mediante estos dos fenómenos, la luz se irá transmitiendo a lo largo de cable de fibra hasta llegar a su destino.

Tipos de fibra óptica y conectores

Ya sabemos cómo funciona, pero aún no sabemos la forma en que se transmite la luz dentro de estos cables. En este caso debemos distinguir entre la fibra monomodo y la fibra multimodo.

En la fibra monomodo, solamente se transmite un haz luminoso por el medio. Este haz será capaz de llegar, en el mejor de los casos hasta una distancia de 400 Km sin el uso de un repetidor, y se utiliza un láser de alta intensidad para generar este haz. Este haz es capaz de transportar hasta 10 Gbit/s por cada fibra.

En la fibra multimodo en cambio, se puede transmitir varias señales de luz por un mismo cable, que son generadas por LEDs de baja intensidad. Se usa para transmisiones de más corto alcance, siendo además más baratas y fáciles de instalar.

En cuanto a tipos de conectores de fibra óptica, podremos encontrar los siguientes:

• SC: Este conector es el que con mayor frecuencia veremos, ya que se utiliza para la transmisión de datos en conexiones de fibra monomodo. También existe una versión SC-Duplex que básicamente son dos SC unidos.
• FC: este es otro de los más utilizados y tienen un aspecto similar a un conector de antena coaxial.
• ST: también es similar al anterior con un elemento central de unos 2,5 mm el cual está más expuesto.
• LC: en este caso el conector es cuadrado, aunque se mantiene el elemento central de igual configuración que los dos anteriores.
• FDDI: es un conector de fibra dúplex, es decir, conecta dos cables en lugar de uno.
• MT-RJ: También es un conector dúplex y no se suele utilizar para fibras monomodo.

Conclusiones y ventajas y desventajas de utilizar fibra óptica

Con esta información podemos formarnos una idea bastante genérica y completa sobre qué es la fibra óptica y cómo es la base de su funcionamiento. Las conexiones domésticas de fibra óptica son cada vez más comunes, aunque a veces en lugar de llegarnos directamente en fibra, nos llega en forma de cable coaxial si la red es híbrida. Aprovecharemos en otro artículo para hablar más largo y tendido sobre este tipo de cable.

Sin duda el futuro que nos espera se sitúa claramente en redes de fibra óptica, cada vez son más los núcleos de población relativamente pequeños que cuentan con este tipo de conectividad de alto ancho de banda, ya que esta es una de las principales ventajas. Además, al basarse en luz en lugar de energía eléctrica, es totalmente inmune a interferencias, y además tampoco las produce. De igual forma soporta muy bien los cambios climáticos y temperaturas y es muy ligera, al tratarse de elementos no metálicos.

Pero no todo es bueno en la fibra óptica, ya que una de las limitaciones es que los cables deben ser de gran firmeza y estar muy buen protegidos, para evitar la rotura de la fibra. Tampoco podemos transmitir electricidad, esto es lógico, así que todo elemento que necesite energía eléctrica, deberá tener una fuente de alimentación cercana.

En cuando a la instalación y empalme de cables de fibra, es un proceso bastante complejo y es necesaria gran precisión para que la señal se traslade de un cable a otro sin degradación de la señal. Los aparatos de transmisión y recepción también son mucho más caros y complejos, y en la mayoría de ocasiones se necesitan aparatos de conversión entre energía eléctrica y luminosa para que llegue a nuestros hogares.

Esto es todo acerca de las conexiones y cables de fibra óptica. Confiamos en que hayamos podido solucionarte las dudas que tenías acerca de esta tecnología y su uso. Si te interesan otros tutoriales relacionados con las redes, aquí te dejamos algunos.

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