Fibra óptica: En la base de las autopistas de información

2000/01/09 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Komunikazioak

Gracias a la fibra óptica, la capacidad de envío de datos ha aumentado considerablemente en los últimos años. Una vez terminada la Segunda Guerra Mundial, para realizar una llamada desde Europa a Asia, las ondas de radio cortas se enviaban a la ionosfera para que volvieran por rebote a la Tierra. De este modo, la conexión necesitaba horas para conseguir una llamada de pocos minutos y a menudo se producían interferencias. A medida que avanzaba la técnica también se dieron pasos en el campo de las comunicaciones. Así, en 1956 se lanzó el primer cable transatlántico de cobre, lo que permitió simultáneamente realizar 36 llamadas telefónicas. En 1960 se realizaron ya 5 millones de llamadas telefónicas entre continentes. Fue entonces cuando llegaron los satélites de comunicaciones, a mediados de los años 60, un paso importante. Para el año 1980 se hacían anualmente 200 millones de llamadas transatlánticas.

Sin embargo, la tecnología no podía responder a la demanda existente en el campo. La propia tecnología estaba al límite y la necesidad de un mejor sistema era evidente para el transporte de datos. Se empezó a pensar en las soluciones y se le ocurrió que el transporte más eficiente para enviar información a alguien podía ser claro. Fue el inicio de la era de la fibra óptica.

Las fibras ópticas son cables repletos de espejos para transportar la luz con la menor pérdida posible. Esta transmisión de luz se basa en una teoría de la óptica: la reflexión interna total. Según esta teoría, si se trata de un ángulo de ataque fronterizo, por encima de este límite no hay rayos refractados para ángulos de ataque superiores, por lo que toda la energía se refleja. En los cables de fibra óptica no se pierde luz mientras se desplaza dentro del tubo. Aunque las aplicaciones de fibra óptica son relativamente nuevas, las características básicas se conocen desde hace tiempo. Para 1820 Augustine-Jean Fresnel definió las ecuaciones de la captación de luz en las placas de vidrio. En 1910 Demetrio Hondrose y Peter Deby desarrollaron estas ecuaciones teóricas para cables con pared de vidrio. En 1964, Stewart Miller determinó cómo se podían utilizar las características de estos cables de vidrio para enviar datos. Esto provocó que, sobre todo en la industria y la medicina, se empezaron a utilizar finos hilos de vidrio para poder llevar la luz a cualquier lugar, pero poco eficientes. Por ejemplo, en el cable de fibra de 9 metros se perdía el 99% de la luz. En el año 1966, Charles Kao y George Hockham comprobaron que la pérdida no se debía a la escasa capacidad de envío de datos por parte del vidrio, sino a las impurezas que se generaron en el proceso de fabricación del vidrio, especialmente el agua y los metales. Después de que ambos investigadores informaran de su conclusión, muchos científicos comenzaron a investigar las fibras de vidrio hasta que en 1970 se descubrió una que apenas perdió. Poco tiempo después se descubrió un semiconductor láser que podía ser utilizado a temperatura ambiente y al mismo tiempo se desarrollaron nuevas técnicas de fabricación de fibras ópticas. Con estos cambios llegó la revolución en el campo de las fibras, que salieron del laboratorio y comenzaron a usarse en la ingeniería.

En la década siguiente a estos descubrimientos se avanzó mucho en el campo de la fibra óptica, ya que obtuvieron fibras que cada vez perdían menos información. Si en 1980 la señal de información en las mejores fibras perdiera intensidad, debía recorrer al menos 240 kilómetros. Sin embargo, las fibras de este nivel no podían ser obtenidas mediante técnicas convencionales, ya que para evitar la entrada de la suciedad había que tomar medidas muy especiales y rigurosas. El cambio llegó con compuestos puros de silicio. En estos compuestos no se recogen impurezas, pero para conseguirlas era imprescindible el desarrollo de la termodinámica química, algo que no ocurrió hasta la década de los 80.

Los cables de las fibras ópticas actuales pueden ser más finos que el pelo humano y a su vez más resistentes que el acero. Con la ayuda del desarrollo del láser, la fibra óptica ha contribuido a aumentar drásticamente la capacidad de las comunicaciones telefónicas y por internet. Las aplicaciones no se limitan a ello, ya que son cada vez más utilizadas en astronomía, medicina o industria. Sin fibra óptica, las autopistas de comunicación existentes en la actualidad nunca podrían construirse.

Ventajas de la fibra óptica

1. La fibra óptica no es conductor de electricidad, por lo que no existe riesgo de electrocución.
2. La fibra óptica no es conductor de radiación ultravioleta. Muchos materiales, como las obras de arte que se encuentran en los museos, pierden calidad al someterse a la radiación ultravioleta.
3. La fibra óptica no es conductor de radiación infrarroja. Esto significa que los sistemas basados en fibras ópticas no llevan calor, lo que puede ser muy bueno para circuitos muy sensibles al calor.
4. La fibra óptica es muy buena para la focalización de la luz, permitiendo su uso en sistemas que requieran la focalización de la luz. Asimismo, el uso de fibras ópticas puede reducir el número de focos convencionales utilizados en la iluminación.
5. La fuente de luz que transporta la fibra está fuera del sistema de fibra óptica, por lo que al cambiar la fuente de luz no es necesario realizar cambios en la fibra óptica.

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