La fibra óptica es la técnica de enviar luz a través de hilos de vidrio o plástico transparentes y flexibles. Estos hilos se llaman fibras ópticas. Pueden canalizar la luz a lo largo de un camino curvo. Haces de fibras paralelas iluminan y observan lugares de difícil acceso.
Las fibras ópticas hechas de vidrio muy puro transportan luz a largas distancias. El alcance va desde unos pocos centímetros hasta más de 100 millas. La atenuación es mínima. Los cables que contienen estas fibras se utilizan en sistemas de comunicación. Algunas fibras individuales son más delgadas que el cabello humano. Miden menos de 0,00015 pulgadas de diámetro.
La ciencia detrás de la reflexión interna total
La fibra óptica se basa en la reflexión interna total. La luz entra por un extremo de la fibra más simple. Golpea el límite y se refleja hacia adentro. La luz viaja a través de la fibra en reflejos en zigzag. Sale por el otro extremo.
Otras formas de fibras ópticas reducen o eliminan este zigzag. La mayoría de las fibras ópticas tienen dos partes. Hay un núcleo para la transmisión de luz. Hay un revestimiento que rodea el núcleo. El revestimiento es de vidrio o plástico. Evita que se escape la luz. El revestimiento refleja hacia el interior los rayos de luz que inciden en su superficie interior.
Un detector recibe la luz en el otro extremo. Puede ser un dispositivo fotosensible o el ojo humano.
Haces y tipos de fibras coherentes versus incoherentes
Los haces de fibras ópticas son coherentes o incoherentes. Los haces coherentes tienen fibras dispuestas de manera que se transmitan las imágenes. También proporcionan iluminación. Los paquetes incoherentes no tienen una disposición particular. Transmiten sólo iluminación.
Hay dos tipos básicos de fibras ópticas. Las fibras monomodo y las fibras multimodo son las opciones.
Las fibras monomodo transmiten un solo rayo como portador. Se utilizan para la transmisión de señales de alta velocidad a largas distancias. Tienen núcleos mucho más pequeños que las fibras multimodo. Aceptan luz sólo a lo largo del eje de las fibras. Pequeños láseres envían luz directamente a la fibra.
Las fibras multimodo transportan múltiples rayos de luz. Tienen un diámetro de núcleo mayor. Aceptan luz desde varios ángulos. Las fibras multimodo utilizan más tipos de fuentes de luz. Utilizan conectores más baratos que las fibras monomodo. Se utilizan principalmente para comunicaciones en distancias más cortas.
Los conectores de baja pérdida unen fibras dentro del sistema. Lo hacen sin reducir la señal luminosa. También unen fibras al detector.
Aplicaciones médicas de los endoscopios
Los usos de las fibras ópticas son numerosos. En medicina, permiten a los médicos observar y trabajar dentro del cuerpo. Esto sucede a través de pequeñas incisiones. No siempre se requiere cirugía.
Se utilizan para endoscopios. Son instrumentos para observar el interior de órganos huecos. La mayoría de los endoscopios tienen dos conjuntos de fibras. Un anillo exterior de fibras incoherentes suministra luz. Un haz interior coherente transmite la imagen.
Los endoscopios pueden examinar áreas específicas. Los médicos utilizan un artroscopio para examinar las rodillas y los hombros. Algunos modelos tienen un tercer conjunto de fibras. Estos transmiten un rayo láser. El láser detiene el sangrado o quema el tejido enfermo.
La temperatura corporal se puede medir mediante fibra óptica. Se pueden insertar en los vasos sanguíneos. Esto proporciona un análisis rápido y preciso de la química sanguínea.
Usos industriales y científicos
En la investigación y fabricación científica, los dispositivos de fibra óptica transportan luz. Van hacia y desde áreas peligrosas. Llegan a cámaras de vacío y espacios confinados dentro de las máquinas.
Algunos instrumentos utilizan bobinas de fibra óptica como dispositivo sensor. Los cambios en la fibra producen cambios mensurables en las propiedades de la luz. Estos cambios provienen de la presión, la temperatura u otras condiciones. Las fibras ópticas miden temperatura, presión, aceleración y voltaje en las industrias.
Ventajas sobre los cables de cobre
Los sistemas de comunicación de fibra óptica tienen ventajas. Son más eficientes que los sistemas que utilizan cables de cobre tradicionales. Tienen una mayor capacidad de transporte de información. No les molestan las interferencias eléctricas. Requieren menos amplificadores que los sistemas de cable de cobre.
Una fibra óptica transmite información en forma de señales luminosas. Suelen ser destellos de luz. Las señales son generadas por un pequeño láser semiconductor o LED. Un dispositivo sensible a la luz los detecta en el otro extremo. Un cable de fibra óptica transmite mucha más información que un cable eléctrico del mismo tamaño.
Una aplicación importante es la conexión de oficinas de conmutación telefónica. Muchas empresas de comunicación han instalado grandes redes. Estos atraviesan continentes y bajo océanos. Proporcionan información en todo el mundo.
Historia y Desarrollo
Los primeros estudios sobre fibra óptica se realizaron a finales del siglo XIX. El desarrollo práctico no comenzó hasta principios de los años cincuenta. La introducción del láser impulsó el desarrollo. Esto sucedió a principios de los años 1960. La producción de las primeras fibras ópticas de vidrio muy puro se produjo en 1970.
El uso comercial de la fibra óptica se desarrolló rápidamente en los años 1980. Esto fue especialmente cierto en los sistemas de comunicaciones.
Preguntas frecuentes
¿En qué se diferencian las fibras monomodo y multimodo?
Las fibras monomodo tienen núcleos más pequeños y aceptan luz sólo a lo largo del eje. Utilizan láseres diminutos y sirven para transmisiones de alta velocidad y larga distancia. Las fibras multimodo tienen núcleos más grandes y aceptan luz desde varios ángulos. Utilizan conectores más baratos y son para distancias más cortas.
¿Cuál es la diferencia entre haces de fibras coherentes e incoherentes?
Los haces coherentes tienen fibras dispuestas para transmitir imágenes e iluminación. Los haces incoherentes no tienen ninguna disposición particular y sólo transmiten iluminación.
¿Por qué la fibra óptica es mejor que los cables de cobre?
La fibra óptica tiene mayor capacidad. Son inmunes a las interferencias eléctricas. Requieren menos amplificadores.
¿Dónde se utiliza la fibra óptica en medicina?
Se utilizan en endoscopios. Permiten a los médicos ver órganos huecos. También se utilizan en artroscopios para articulaciones. Algunos modelos utilizan láseres para la cirugía. Pueden medir la temperatura corporal y analizar la química sanguínea.
¿Cuándo comenzó el desarrollo práctico de la fibra óptica?
El desarrollo práctico comenzó a principios de los años cincuenta. El uso comercial despegó en la década de 1980.
Fibra óptica versus inalámbrica: la brecha de velocidad
¿Es la fibra óptica mejor que la inalámbrica? La respuesta casi siempre es sí cuando lo que importa es el rendimiento bruto. La fibra gana en velocidad y confiabilidad. Envía datos en forma de luz a través de hilos de vidrio. La conexión inalámbrica lo envía a través de ondas de radio. Las ondas de radio se llenan. El vidrio no.
Dicho esto, la tecnología inalámbrica tiene un punto: la conveniencia. Puedes moverte. No necesita un cable conectado a su computadora portátil. Pero si estás transmitiendo vídeo 4K o ejecutas un servidor, la fibra es la mejor opción.
¿De qué está hecho el cable de fibra óptica?
La gente pregunta de qué está hecha la fibra óptica. La respuesta es sencilla. Está hecho de un núcleo de vidrio o plástico. Ese núcleo está rodeado por una capa llamada revestimiento. El revestimiento refleja la luz hacia el núcleo. Esto mantiene la señal fuerte. Sin él, la luz se perdería. El cable también puede tener revestimientos protectores, pero el corazón es ese hilo de vidrio.
Monomodo versus multimodo: ¿Qué tipo de fibra se adapta a sus necesidades?
Hay dos tipos principales de cables de fibra óptica. Necesitas saber la diferencia para elegir el correcto.
- Modo único: Esto utiliza un núcleo pequeño. Pequeñito. Envía luz directamente hacia el centro. Esto reduce la distorsión. Es mejor para transmisiones de larga distancia. Piense en redes troncales de Internet o televisión por cable a lo largo de kilómetros.
- Multimodo: Tiene un núcleo más grande. La luz rebota más. Es más económico de instalar. Es bueno para distancias cortas. Los centros de datos suelen utilizar esto.
Si pregunta qué tipo es mejor para su hogar, probablemente no importe mucho para las redes locales. Pero para su proveedor de servicios de Internet, el modo monomodo es el estándar para conexiones de larga distancia.
¿Dónde se utiliza la fibra óptica?
Puede que no veas los cables, pero los usas todos los días. La fibra óptica se utiliza para la transmisión de datos. Ellos se encargan del trabajo pesado de Internet. Llevan señales de televisión por cable. Soportan sistemas telefónicos.
La ventaja clave es la distancia. Estos cables pueden enviar datos a largas distancias sin perder calidad. Las señales inalámbricas se desvanecen. Las señales de fibra se mantienen nítidas. Por eso las grandes ciudades están mejorando su infraestructura. Están sentando la columna vertebral física del mundo digital moderno.
