La Fibra óptica
índice
1.Historia de la fibra óptica
2.Funcionamiento
3.Faricación de la fibra óptica
4.Usos de la fibra
óptica
5.Bibliografía
1.História de la Fibra óptica
Las ondas de luz son una forma de energía
electromagnética y la idea de transmitir información por medio de la luz, como
portadora, tiene más de un siglo de antigüedad. En 1880, Alexander G. Bell
construyó el fotófono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio
de la luz. Sin embargo resultaba inviable por falta de fiuentes de luz
adecuadas.
Pero este problema sería solventado en la
década de los 60s por la invención del láser.inventado por Theodore Maiman(imagen
1), esta invención volvió a revivir esta idea con la posibilidad de utilizar la luz para comunicaciones
fiables y de alto potencial informativo. Todo gracias a su elevada frecuéncia
de 1014Hz.
imagen 1: Theodore Maimar
Rota esta barrera se empezó a trabajar en
óptica, más concretamente en modulación y detección.
En estos estudios surgieron problemas como: El
mal funcionamiento debido a obstaculos ya sean precipitaciones,contaminación...
Pronto se empezaron a usar fibras de vídrio
debido a sus muchas virtudes: tamaño, peso, flexibilidad, coste y facilidad de
manejo. La fibras de vídrio permitian
guiar la luz mediante multiples reflexiones internas de los rayos
luminosos. Pero como siempre aparecian problemas.
Para consuelo el 1966 se produjo un hito en lo
que serían las futuras comunicaciones por fibra optica. En el artículo de Kao y
Hockman se señalaba que la atenuación en las fibras de vídrio no se debía a
mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación.
A partir de aquí la fibra óptica se ha
convertido en una de las tecnologías con más presencia en el mundo tecnológico.
Este material dió lugar a una revolución en el mundo de las telecomunicaciones
debido a su mayor velocidad de transmisión y a su disminución considerable de
ruidos e interferecias.
2.Funcionamiento
Antes de decir como funciona debemos saber de
que está compuesto(imagen 2):
·
Elemento central dieléctrico: no está
disponible en todos los tipos de fibra óptico, es un filamento que no conduce
electricidad y ayuda a la consistencia del cable principalmente.
·
Hilo de drenaje de humedad: como dice su
nombre se encarga de hacer salir la humedad dejando el resto de filamentos
secos.
·
Fibras: es la parte más importante del cable,
a través de ellos se transmite la información. Aquí se producen los procesos
químicos de refracción y reflexión. Suelen estar echos de silicio o plástico
muy procesado.
·
Loose Buffers: es un pequeño tubo que recubre
la fibra impidiendo al entrada de rayos de luz externos.
·
Cinta de Mylar: capa de poliéster que cumple
el rol de aislante.
·
Cinta antiflama: capa para proteger dle calor.
·
Hilos sintéticos de Kevlar: ayudar a la
consistencia y protección del cable. Es innífugo y soporta bastante el
estiramimento de sus hilos.
·
Hilo de degarre: ayudan a la consistencia del
cable.
·
Vaina: es la capa superior que aporta
aislamiento y consistencia al grupo de dentro.
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imagen 2:
componentes de la fibra óptica
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Ahora para saber el funcionamiento de la fibra óptica
no nos vamos a parar en demostraciones matemáticas, si no que vamos a estudiar
de cerca sus 2 principios físicos:
·
Refración: en física es el fenómeno que se
produce cuando un rayo de luz sufre un quebrantamiento o desvio, cambiando su
dirección, al atravesar en forma ublicua dos medios distintos de diferente
densidad y transparentes. Hay dos leyes dentro de la refracción:
Ø 1ª Ley: el rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran
en el mismo plano.(imagen 3)
imagen 3: 1ª ley de la refracción
Ø 2ªLey: o más conocida como la ley de Snell, los senos de los ángulos de
incidencia i y de refracción r son directamente proporcionales a las
velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectos medios.
(imagen 4).
imagen 4: 2ª ley de la refracción
·
Reflexión:
es el cambio de dirección , en el mismo medio, que experimenta un rayo
luminoso al incidir oblicuamente sobre una superficie. La leyes son las
siguientes:
Ø 1ªLey: el rayo incidente, y la normal, se encuentran en un mismo plano.
Ø 2ªLey: el angulo de incidencia es igual al angulo de reflexión.(imagen
5)
imagen 5: 2ª ley de la reflexión
Para
concluir: la función principal de la fibra óptica es
guiar a la luz hasta su destino. Esa es la principal ventaja frente al
láser(que solo viaja en líne recta y llegado un punto se pierde). De ahí la
función del silicio(vidrio) de la fibra óptica como guia de la información sea
de vital importancia.
3.Fabricación de la fibra óptica
1º Todo comienza con un tubo de vidrio, después
dete se desenvuelve de su proteción.
2º Se sumerge en un baño corrosivo que elimina
cualquier residuo graso.
3º se ponen ambos tubos a los extremos de un
torno y se le aplica una llama blanca que les hace alcanzar una temperatura de
2000ºC. Hasta que estos se unen.
4º A este nuevo tubo se lo vuelve a poner en un
torno que sigue calentandolo con folmas líquidas de silicio y germanio. Se
produce una reacción química y el producto de ello se convierte en el
nucleo.(imagen 6).
imagen 6: fabricación del núcleo
5º El núcleo se sigue calentando hasta
convertirse vidrio. Si lo seguimos calentando se convertirá en una barra
llamada preforma.(imagen 7)
imagen 7: horno
6º Ahora se estira mediante una máquina hasta
darle la forma final. Quedará como un filo hilo de vidrio.
7º Un monitor se asegura de que tenga el
diámetro correcto. 120 micras.
8º Este hilo se pasa por luces ultraviolestas
para protegerlo de contaminantes.
9º Por último se enrolla en un carrete y ya
esta listo para unirlo a sus demás conponente antes nombrados. Ya tenemos
nuestro cable de fibra óptica. (imagen 8)
imagen 8: bobinas
Todo este proceso se puede ver al detalle en
este vídeo de discovey: video
4.Usos de la fibra óptica
La fibra óptica tiene múltiples usos. Se usa en
telecomunicaciones, sensores, iluminaciones, cables submarinos, técnicas
médicas como endoscopias entre otras, en industrias...
Sobre todo se usan en:
·
Comunicaciones: para esta tarea se usan redes monomodo(largas
distancias) y multimodos(distancias cortas). Lineas telefónicas y de
internet son las predominantes.
·
Sensores: se suelen utilizar para
sensores de temperatura, tensión, presión,etc... También se usan para medir
sismo y como sónar.
·
Iluminación: es muy asado debido a
la ausencia de electricidad y temperatura. También destaca por su variedad de
colores y su iluminación más amplia usada en zonas extensas.
Por útimo pondré las ventajas y las desventajas
de la fibra óptica:
Ventajas:
1ºBanda de paso muy ancha.
2ºPequeño tamaño.
3ºInmunidad a perturbaciones electromagnéticas
(muy buena calidad).
4ºEs muy segura(no emite radiaciones
perjudiciales.
5ºResistencia al calor, frio y corrosión.
6ºInsensible a parásitos(por eso se pone por
ejemplo en túneles de metro).
7º Facilidad para detectar los cortes del
cable.
Desventajas:
1ºLas fibras son frágiles.
2ºNo puede transmitir potencias elevadas.
3ºLos empalmes entre fibras son dificiles de
hacer.
4ºSe necesita usar transistores y receptores
más caros.
5.Bibliografía
