¿Qué es la fibra óptica? Conceptos básicos

La fibra óptica está cada vez más presente en las redes de comunicaciones, tanto en las redes de particulares, como de empresas o incluso en las de instituciones públicas. Seguramente hayas oído este término en un anuncio o en una conversación, pero ¿qué es exactamente? En este artículo definiremos qué es la fibra óptica, explicaremos su composición, sus distintas tipologías, aplicaciones y ventajas para ayudarte a comprender mejor esta tecnología.

Definición de fibra óptica

La fibra óptica es una guía de onda dieléctrica que opera en frecuencias ópticas. Es un hilo diminuto, flexible y transparente de vidrio o plástico que tiene un diámetro parecido al de un cabello humano. Transmite información a través de señales lumínicas y puede recorrer largas distancias.

Componentes de la fibra óptica

La fibra óptica tiene tres componentes principales: el núcleo (core), el revestimiento (cladding) y el recubrimiento (coating). La luz viaja a través del núcleo, el cual está envuelto por un revestimiento que evita la dispersión de la luz. El recubrimiento actúa de protección contra el deterioro y la humedad.

 

Principio de funcionamiento de la fibra óptica

El principio de funcionamiento de la fibra óptica es el de la reflexión interna total: la luz pasa de un medio más denso ópticamente (índice de refracción n1) a otro medio menos denso (índice de refracción n2) y el rayo de luz incidente se refracta de tal modo que es incapaz de atravesar la superficie entre ambos medios, por lo que se refleja completamente. Así pues, el haz luminoso queda totalmente confinado en el medio más denso (el núcleo) y se propaga por su interior.

Tipos e identificación de la fibra óptica

La fibra óptica presenta muchas propiedades y características distintas por lo que también se han desarrollado diversas tipologías basadas en distintos factores, como la longitud de onda de trabajos, el índice de refracción, el modo de transmisión, las matertias primas, el método de fabricación o el diseño. Además, se han establecido sistemas de identificación de los cables de fibra. Te lo explicamos a continuación:

Tipos de fibra óptica

Tipos de fibra óptica según la longitud de onda

Las distintas fibras ópticas se pueden distinguir según las longitudes de ondas que soportan. Hay tres longitudes principales, también conocidas como «ventanas de trabajo»: 850 nm (primera ventana), 1300 nm (segunda ventana) y 1550 nm (tercera ventana). Sin embargo, también hay cables que soportan otras longitudes de ondas como 953 nm, 1383 nm o 1625 nm.

Tipos de fibra óptica según la distribución del índice de refracción

Otra forma de diferenciar los tipos de fibra óptica se basa en la distribución del índice de refracción, que es la comparación de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio. Según esta tipología hay dos tipos de fibra: la fibra de índice escalonado y la fibra de índice gradual.

Fibra de índice escalonado: el índice de refracción dentro del núcleo es uniforme y mayor que el del revestimiento. La fibra multimodo de índice escalonado puede presentar problemas de distorsión modal. Este tipo de fibra es más barato.

Fibra de índice gradual: el índice de refracción del núcleo varía de forma suave y fluida (no abrupta). Sin embargo, en todos los puntos del núcleo, el índice sigue siendo mayor que el del revestimiento (cuyo índice de refracción sí que es constante). El punto con el índice más alto es el centro de la fibra. Comparada con la fibra de índice escalonado, este tiene poca distorsión modal. Soporta un ancho de banda de entre 200 MHz/km y 600 MHz/km pero tiene poca eficiencia de acoplamiento de luz y es más cara.

Tipos de fibra óptica según el modo de transmisión

Si queremos clasificar la fibra óptica según el modo de transmisión, hay dos tipos: la fibra monomodo (SMF, single-mode fiber) y la fibra multimodo (MMF, multimode fiber). Procederemos a comparar estas dos fibras ópticas en la siguiente tabla:

Tipos de fibra óptica según materias primas

Las fibras ópticas pueden estar hechas de vidrio de sílice o de polímeros. La primera tiene una mayor transparencia y, por lo tanto, tiene menos pérdida de atenuación. Tiene una gran capacidad de transmisión y aguanta temperaturas extremas y entornos corrosivos, pero a cambio es más cara. La segunda es más económica, ligera, aguanta vibraciones y es más fácil de manipular, sin embargo sufre mayores pérdidas de atenuación. Generalmente no se suele utilizar en comunicaciones, se usa típicamente para realizar endoscopias, por ejemplo.

Tipos de fibra óptica según método de fabricación

Existen diversos métodos para fabricar la fibra óptica, los enumeramos a continuación:

Método de doble crisol — El crisol interno contiene el vidrio del núcleo y el externo contiene el revestimiento. Este método está en desuso.

Técnicas de deposición de vapor — Son los métodos más utilizados actualmente, hay cuatro en total:

 

• Deposición externa en fase de vapor (OVD, outside vapour deposition)

• Deposición axial en fase de vapor (VAD, vapour axial deposition)

• Deposición química modificada en fase de vapor (MCVD)

• Deposición química en fase de vapor activada por plasma (PCVD)

Tipos de fibra óptica según el pulido

Otra forma de clasificación se basa en el pulido del extremo de la fibra, hay tres tipos:

• PC (Physical Contact): Pulido con una ligera curvatura.

• UPC (Ultra Physical Contact): Pulido extendido.

• APC (Angled Physical Contact): Pulido con un ángulo de 8 grados.

En el siguiente artículo encontrarás información más detallada sobre los tipos de pulido de la fibra óptica: Al comprar cable fibra, debes conocer diferencia entre conector PC vs UPC vs APC

Método de identificación

Ahora que hemos descubierto las distintas tipologías de fibra, ¿hay alguna forma de distinguir la fibra visualmente? La norma TIA-598-C establece una codificación por colores para distinguir cada fibra individual de un cable, a cada color se le asigna un número:

También podremos distinguir el modo de transmisión de los cables ópticos según el color de las coberturas:

 

Ventajas de la transmisión por fibra óptica

La fibra óptica no se ha popularizado porque sí, lo cierto es que ofrece una serie de ventajas que resultan beneficiosas tanto a los proveedores de servicios de comunicaciones, como para los usuarios.

Gran ancho de banda: La fibra óptica tiene un mayor ancho de banda y alcanza mayores distancias que los sistemas eléctricos tradicionales. Una red óptica soporta muchos más equipos conectados.

Baja atenuación: La fibra óptica tiene menos pérdidas de atenuación que el cableado eléctrico tradicional.

Inmunidad a las interferencias electromagnéticas: Esta característica de la fibra implica que se evitarán los problemas de cortes de conexión, bajadas de velocidad o los cruces de conversaciones telefónicas, etc.

Durabilidad: La vida útil de las fibras ópticas es de 25 años aproximadamente, mientras que la de un cable Ethernet es de unos diez años (también aprox.).

Seguridad: Es bastante fácil detectar la intrusión en una fibra óptica debido al debilitamiento de la energía lumínica de recepción.

Ventajas y desventajas de transmisión de fibra óptica, consulta: Las ventajas y desventajas de la fibra óptica

Campos de aplicación de la fibra óptica

Aplicación en comunicaciones

Las aplicaciones de fibra óptica más extendidas mundialmente las encontramos en el ámbito de las comunicaciones: los proveedores de servicios de comunicaciones utilizan cada vez más la fibra óptica para la transmisión de señal telefónica, señal de tv por cable o para la conexión de internet. Sobre todo en comunicaciones de larga distancia, por ejemplo: el 90% de los circuitos de voz para comunicaciones de larga distancia están compuestos por fibra óptica.

En 2020 la operadora EllaLink inició el tendido de un cable óptico submarino que conectará directamente Brasil con Europa: permitirá una velocidad de transmisión de datos de 72 Tb/s y la latencia estará por debajo de los 60 milisegundos.

Aplicación de sensor

La fibra óptica reúne varias características que resultan provechosas para aplicaciones de sensor, como su pequeño tamaño, sus características dieléctricas y sus capacidades de multiplexación, por ejemplo. Se puede utilizar como elemento detector o bien como medio de transmisión de las señales desde un sensor remoto hasta el equipo que las procesa.

De hecho, se utilizan cables sensores de fibra óptica para la detección distribuida de la temperatura y la detección acústica distribuida, entre otros.

Aplicación artística

Además de su extendida aplicación en los ámbitos de las comunicaciones y los sensores, algunos artistas han visto en la fibra óptica un original material para crear bellas composiciones lumínicas.

Transceptor de fibra óptica

Este módulo sirve para convertir señales eléctricas en señales ópticas y viceversa, tiene la capacidad de recibir y enviar datos. Está disponible en distintas formas y tamaños, llamados factores de forma. Descubre más información en: ¿Qué es transceiver fibra óptica sfp (mini-gbic) y cómo opciona?

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La fibra óptica en España

España es uno de los países líderes en la UE en cuanto a la cobertura y el número de usuarios de fibra óptica. Según la Comisión nacional de los mercados y la competencia, en marzo de 2021 España superó los 11,4 millones de líneas de conexión de fibra hasta el hogar (FTTH). Además, España también es pionera: en 1986 entró en servicio uno de los primeros cables ópticos submarinos del mundo, este conectaba Las Palmas de Gran Canaria y Candelaria, Tenerife.

Conclusión

La fibra óptica está cada vez más extendida y forma parte de la vida cotidiana de muchos. Existe una amplia variedad de tipos de cables de fibra óptica con características y cualidades distintas para adaptarse mejor a las necesidades de los usuarios. Además, su gran ancho de banda, baja atenuación, inmunidad a las interferencias electromagnéticas, durabilidad y seguridad aportan enormes ventajas tanto para los proveedores como para los usuarios.