La fibra óptica: un medio para la distribución de información a alta velocidad.
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Ignacio Enrique Zaldívar Huerta*
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Actualmente, el uso de la fibra óptica en nuestro país continúa incrementándose de manera acelerada año con año como consecuencia del auge de la conectividad y las nuevas tecnologías que requieren de mayor velocidad, mayor trasmisión de datos y estabilidad a grandes distancias, características que convierten a la fibra óptica en un elemento ideal para habilitar redes 5G, Internet, centro de datos, y más. En particular, un servicio al que estamos habituados, es el Internet. En ese sentido, algunas compañías de Internet que ofrecen servicios de fibra óptica en México son: Telmex, Blue Telecom, Izzi, Megacable, Dish, Totalplay, entre otras. Incluso, algunas compañías ofrecen velocidades para la transferencia de información de 50 Mbps (50 millones de bits por segundo) hasta 1 Gbps (mil millones de bits por segundo). Para garantizar estas enormes velocidades de trasferencia, la fibra óptica es el medio idóneo para esto. Ante este panorama, el objetivo de este artículo es explicar al lector el principio de funcionamiento de la fibra óptica y su utilización en los sistemas de telecomunicación actuales.
Básicamente, una fibra óptica es un hilo de vidrio o plástico donde se transmite información por medio de pulsos de luz y para que llegara a ser el medio de transmisión más utilizado en la actualidad, tuvieron que transcurrir muchos años de investigación. Esencialmente, una fibra óptica es una guía óptica, es decir, un medio en el cual la luz queda confinada y no puede escaparse de éste. El concepto de guía óptica fue demostrado por el físico Irlandés John Tyndall en 1840, cuando descubrió que la luz podía viajar dentro de un medio como el agua al curvarse por reflexión interna sin que escapara. El hecho de que la luz no escape se debe a que el índice de refracción del agua (n = 1.333), es mayor que el del aire (n = 1.00029), que es el medio circundante.
El índice de refracción es una propiedad óptica que determina la velocidad de la luz en un medio en relación con la velocidad de la luz en el vacío (n = c/v), donde, la velocidad de la luz en el vacío es c = 300,000 kilómetros por segundo. Por tanto, la velocidad de la luz dentro del agua kilómetros por segundo. Es decir, la luz disminuye su velocidad según el medio en el que se encuentra. En particular, la fibra óptica utilizada en las telecomunicaciones se fabrica a partir de la sílice que es compuesto formado por silicio y oxígeno (SiO2). La sílice es un componente natural que se encuentra en forma abundante en rocas, suelo y arena; con sólo 2 kg de este material pueden fabricarse más de 40 kilómetros de fibra óptica. El índice de refracción de la sílice es nSiO2 = 1.46, lo que garantiza que la luz que se propague en este material quede confinada; además, la velocidad de la luz dentro de este material es kilómetros por segundo. A pesar de la evidente disminución de la velocidad de la luz al interior de una fibra óptica, este valor sigue siendo considerable, y, es a esta velocidad que servicios como el Internet, la televisión de alta definición y la telefonía son entregados por diversos proveedores que ofertan estos servicios mediante el uso de fibra óptica.
Esencialmente, una fibra óptica está constituida por cilindros concéntricos donde uno de ellos es el núcleo (región donde viaja la luz), y una serie de recubrimientos que lo protegen. El diámetro del núcleo es del orden de 10 micras (una micra es la millonésima parte del metro). En promedio, el diámetro de un cabello humano es de 60 micras. Es decir, una fibra óptica es 50 veces más delgada que un cabello. Debido a que el índice de refracción del núcleo es mayor que el medio que lo rodea, esto garantiza que la luz no puede escapar de esta región. Por tanto, la fibra óptica es un conductor de luz que propaga la luz a la máxima velocidad posible.
El Internet por fibra óptica, es una tecnología que como ya se mencionó anteriormente, que permite transmitir información en forma de haces de luz, en lugar de electricidad, de manera fluida, a gran velocidad y a grandes distancias. Es decir, las fibras ópticas conducen pulsos de luz láser por la línea; que transmiten información en forma “binaria”, es decir, series de 1’s y 0´s, que determinan los contenidos de un conjunto de datos.
En telecomunicaciones, OLT son las siglas de Optical Line Terminal, que en español significa Terminal de línea óptica, y, es desde donde se transmiten las señales de datos (Internet) a través de fibra óptica desde el proveedor de servicios (llámese Telmex, Blue Telecom, Izzi, Megacable, Dish, Totalplay, etc.) a los usuarios. Mientras que, ONT son las siglas de Optical Network Terminal, que en español significa Unidad Terminal de Red Óptica. Este dispositivo se encarga de convertir la señal óptica de la fibra óptica en una señal digital que puede ser interpretada por el “modem” y se encuentra en el domicilio del usuario. Es importante resaltar que el haz de luz que transmite la fibra óptica, queda completamente confinado y se propaga por el interior de ella. Por ende, son más seguros debido a que no conducen corriente y, por lo tanto, no pueden generar chispas eléctricas.
En resumen, en este artículo se mostró de una manera sencilla la composición estructural de una fibra óptica. También se explicó de una manera asequible como se lleva a cabo la distribución del Internet por medio de la fibra óptica. Todo esto con el propósito de que el lector pueda comprender como se reciben los servicios de información de nuestra vida cotidiana a velocidades extraordinarias, es decir a 205,479 kilómetros por segundo.
Dr. Ignacio Enrique Zaldívar Huerta* Investigador Titular CMiembro del SNI, nivel 1Senior Member IEEEMember SPIE
Doctorado obtenido en: Universidad de Franche-Comté, Besançon, Francia el 13 de diciembre de 2001.Título de tesis: "Transmission sur une sous porteuse micro-onde dans une fibre optique dispersive à l’aide d’une diode laser multimode”, Mención “Très Honorable”
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