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Especial Comunicaciones ópticas (II): Qué es una fibra óptica y cómo funciona

Especial Comunicaciones ópticas (II): Qué es una fibra óptica y cómo funciona
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En la anterior entrega de nuestro especial sobre Comunicaciones ópticas os hablamos de los inicios de las comunicaciones ópticas. En esta entrega os hablaremos sobre los principios en los que nos apoyamos para transmitir información a través de una fibra óptica y de esta manera, entender por qué es tan eficiente.

¿Qué es una fibra óptica?

Una fibra óptica no es más que un hilo fabricado con un material transparente, generalmente de vidrio o plástico, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos que se quieren transmitir, en el caso de las redes de datos. Aunque su utilización no se limita exclusivamente a este tipo de redes, también se utiliza en campos como la medicina para iluminar cavidades o incluso observar en lugares de difícil acceso practicando una incisión mínima.

Antes de hablar sobre cómo se propaga la luz a través de una fibra óptica veremos la teoría que hay detrás de las misma pero tranquilos, lo explicaremos de la manera más sencilla posible y sin entrar en complicaciones, así que no será necesario tener un nivel avanzado de matemáticas para entenderlo.

La Ley de Snell

Cuando la luz traviesa una frontera entre dos medios homogéneos con distinto índice de refracción se produce una variación del ángulo con el que ésta pasa de un medio al otro. Este fenómeno se conoce como refracción y queda perfectamente descrito en la Ley de Snell.

Ley de Snell

De esta ecuación podemos deducir que el ángulo con el que la luz se propaga por el medio "2" depende del ángulo con el que se propagaba por el medio "1" y de los índices de refracción (densidades) de cada uno de los medios. Sin embargo, no siempre se produce este efecto, en ciertas circunstancias el haz de luz no atraviesa la frontera entre los dos medios, en esta situación rebota y vuelve al primer medio. Este fenómeno se conoce como reflexión y es el causante de que la luz se mantenga dentro de la fibra óptica.

Un experimento muy sencillo de realizar en el cual podemos ver cómo se refracta la luz y al llegar a un determinado ángulo deja de hacerlo para comenzar a reflejarse es: sumergir un reloj de pulsera (con el cristal plano) completamente en agua, nos lo ponemos frente a nosotros y miramos la hora a través del agua. A continuación vamos girándolo poco a poco, al llegar a un cierto ángulo dejaremos de ver la hora ya que el cristal se habrá convertido en un espejo.

La Reflexión Total Interna

La fibra óptica aprovecha el fenómeno de la reflexión para hacer que el haz de luz se mantenga dentro de la fibra, rebotando en las paredes, hasta llegar al final de la misma y excitar al sensor, hecho que se interpretará con un uno o cero lógico.

Una fibra óptica se divide básicamente de tres partes:

Núcleo: Su diámetro es del órden de micrómetros y posee un índice de refracción mayor que el revestimiento.

Revestimiento: Recubre al núcleo y posee un índice de refracción menor que el mismo.

Cubierta: Protege al conjunto.

Fibra óptica

Sin embargo, lograr que estas condiciones se cumplan en todo el largo del cable es una tarea muy complicada ya que el simple hecho de pisar un cable de fibra óptica puede provocar que los índices de refracción varíen, por lo que la luz podría perderse en esa zona, o una unión imperfecta del núcleo y el revestimiento haría que todo haz de luz que incida sobre esa zona se refracte, en lugar de reflejarse.

Por otro lado aporta mayor seguridad a las comunicaciones ya que las transmisiones no pueden ser interceptadas por un usuario ilegítimo como en el caso de los cables tradicionales, donde se puede hacer un empalme sin que receptor o emisor se den cuenta, en este caso, cualquier manipulación de la fibra óptica provocaría que ambos se dieran cuenta de la manipulación al instante.

Índice del especial

En Xataka On | Especial Comunicaciones Ópticas

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