Fibra óptica: Na base das autoestradas de información

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

• Komunikazioak

Grazas á fibra óptica, a capacidade de envío de datos aumentou considerablemente nos últimos anos. Una vez terminada a Segunda Guerra Mundial, paira realizar una chamada desde Europa a Asia, as ondas de radio curtas enviábanse á ionosfera para que volvesen por rebote á Terra. Deste xeito, a conexión necesitaba horas paira conseguir una chamada de poucos minutos e a miúdo producíanse interferencias. A medida que avanzaba a técnica tamén se deron pasos no campo das comunicacións. Así, en 1956 lanzouse o primeiro cable transatlántico de cobre, o que permitiu simultaneamente realizar 36 chamadas telefónicas. En 1960 realizáronse xa 5 millóns de chamadas telefónicas entre continentes. Foi entón cando chegaron os satélites de comunicacións, a mediados dos anos 60, un paso importante. Paira o ano 1980 facíanse anualmente 200 millóns de chamadas transatlánticas.

Con todo, a tecnoloxía non podía responder á demanda existente no campo. A propia tecnoloxía estaba ao límite e a necesidade dun mellor sistema era evidente paira o transporte de datos. Empezouse a pensar nas solucións e ocorréuselle que o transporte máis eficiente paira enviar información a alguén podía ser claro. Foi o inicio da era da fibra óptica.

As fibras ópticas son cables repletos de espellos paira transportar a luz coa menor perda posible. Esta transmisión de luz baséase nunha teoría da óptica: a reflexión interna total. Segundo esta teoría, se se trata dun ángulo de ataque fronteirizo, por encima deste límite non hai raios refractados paira ángulos de ataque superiores, polo que toda a enerxía reflíctese. Nos cables de fibra óptica non se perde luz mentres se despraza dentro do tubo. Aínda que as aplicacións de fibra óptica son relativamente novas, as características básicas coñécense desde hai tempo. Paira 1820 Augustine-Jean Fresnel definiu as ecuacións da captación de luz nas placas de vidro. En 1910 Demetrio Hondrose e Peter Deby desenvolveron estas ecuacións teóricas paira cables con parede de vidro. En 1964, Stewart Miller determinou como se podían utilizar as características destes cables de vidro paira enviar datos. Isto provocou que, sobre todo na industria e o medicamento, empezáronse a utilizar finos fíos de vidro paira poder levar a luz a calquera lugar, pero pouco eficientes. Por exemplo, no cable de fibra de 9 metros perdíase o 99% da luz. No ano 1966, Charles Kao e George Hockham comprobaron que a perda non se debía á escasa capacidade de envío de datos por parte do vidro, senón ás impurezas que se xeraron no proceso de fabricación do vidro, especialmente a auga e os metais. Despois de que ambos os investigadores informasen da súa conclusión, moitos científicos comezaron a investigar as fibras de vidro ata que en 1970 descubriuse una que apenas perdeu. Pouco tempo despois descubriuse un semiconductor láser que podía ser utilizado a temperatura ambiente e ao mesmo tempo desenvolvéronse novas técnicas de fabricación de fibras ópticas. Con estes cambios chegou a revolución no campo das fibras, que saíron do laboratorio e comezaron a usarse na enxeñaría.

Na década seguinte a estes descubrimentos avanzouse moito no campo da fibra óptica, xa que obtiveron fibras que cada vez perdían menos información. Si en 1980 o sinal de información nas mellores fibras perdese intensidade, debía percorrer polo menos 240 quilómetros. Con todo, as fibras deste nivel non podían ser obtidas mediante técnicas convencionais, xa que paira evitar a entrada da sucidade había que tomar medidas moi especiais e rigorosas. O cambio chegou con compostos puros de silicio. Nestes compostos non se recollen impurezas, pero paira conseguilas era imprescindible o desenvolvemento da termodinámica química, algo que non ocorreu até a década dos 80.

Os cables das fibras ópticas actuais poden ser máis finos que o pelo humano e á súa vez máis resistentes que o aceiro. Coa axuda do desenvolvemento do láser, a fibra óptica ha contribuído a aumentar drasticamente a capacidade das comunicacións telefónicas e por internet. As aplicacións non se limitan a iso, xa que son cada vez máis utilizadas en astronomía, medicamento ou industria. Sen fibra óptica, as autoestradas de comunicación existentes na actualidade nunca poderían construírse.

Vantaxes da fibra óptica

1. A fibra óptica non é condutor de electricidade, polo que non existe risco de electrocución.
2. A fibra óptica non é condutor de radiación ultravioleta. Moitos materiais, como as obras de arte que se atopan nos museos, perden calidade ao someterse á radiación ultravioleta.
3. A fibra óptica non é condutor de radiación infravermella. Isto significa que os sistemas baseados en fibras ópticas non levan calor, o que pode ser moi bo paira circuítos moi sensibles á calor.
4. A fibra óptica é moi boa paira a focalización da luz, permitindo o seu uso en sistemas que requiran a focalización da luz. Así mesmo, o uso de fibras ópticas pode reducir o número de focos convencionais utilizados na iluminación.
5. A fonte de luz que transporta a fibra está fóra do sistema de fibra óptica, polo que ao cambiar a fonte de luz non é necesario realizar cambios na fibra óptica.

Publicado en 7