¿Cómo funciona la fibra óptica? Una guía completa

La tecnología de fibra óptica es uno de los avances más significativos en telecomunicaciones, que ha facilitado, agiliza y hace más fiable que nunca la conexión y la comunicación en el mundo actual. A diferencia de los cables convencionales, la fibra óptica utiliza la luz como medio para transmitir datos, lo que permite establecer conexiones de forma mucho más eficiente, incluso a grandes distancias. 

Entonces, sabiendo cómo cables de fibra óptica La función es importante tanto si se construye una red doméstica como si se mejora la arquitectura de TI de una empresa. Por ello, en este blog, analizaremos en detalle el funcionamiento de la tecnología de fibra óptica y mucho más. ¡Acompáñenos!

Figura n° 1 Guía de funcionamiento de la fibra óptica

1) Principios de transmisión de luz en fibra óptica

Para entender cómo funciona una fibra óptica Para comprender su rendimiento, primero debemos analizar el principio de reflexión interna total. Este principio mantiene las señales de luz suspendidas en la fibra sin atenuación. Supongamos que iluminamos con una linterna uno de los extremos de un tubo de vidrio muy largo e imaginamos que la luz incide en las paredes en un ángulo adecuado; entonces, rebotará y se propagará hacia adelante. De esta manera, los datos se enviarán a través de una fibra óptica a velocidades vertiginosas a largas distancias.

• Índice de refracción y su función  

La razón por la que la luz óptica permanece contenida dentro de la fibra se debe al índice de refracción. Es una propiedad de un material que cuantifica su capacidad para desviar los rayos de luz que inciden sobre él. Además, la fibra óptica está compuesta por dos capas concéntricas básicas:

• El núcleo, que es la parte central transparente, mantiene la señal luminosa.

• El revestimiento tiene un índice de refracción más bajo y rodea el núcleo.  

Dado que el índice de refracción del núcleo es mayor, la luz se desviará hacia el núcleo en lugar de escapar hacia el revestimiento. La diferencia en el índice de refracción es esencial para que se produzca la reflexión interna.

Figura n° 2 Proceso de transmisión de luz en fibra óptica

• Ley de Snell y el ángulo de incidencia

Ley de Snell Es una de las leyes de la física que regula cómo se refracta la luz al pasar de un material a otro con diferentes índices de refracción. El ángulo de incidencia mide cómo la luz se aproxima a una superficie, ya sea que la atraviese o se refleje. Si el ángulo es pronunciado, la luz se libera. Sin embargo, si se encuentra dentro de un rango determinado, rebotará sin perder la señal.

En resumen, estos principios demuestran las razones detrás de la eficiencia de las fibras ópticas y la proliferación de su uso en los sistemas de comunicación modernos.

2) ¿Cómo funciona el cable de fibra óptica?

A cable de fibra óptica Transmite señales luminosas a través de varios hilos delgados de plástico o vidrio. Esto lo diferencia de los cables de cobre, que utilizan señales eléctricas. Veamos cómo funciona básicamente este pequeño cable de fibra.

Figura n.º 3 Hoja de flujo de trabajo de fibra óptica

i) Generación de señales luminosas

En primer lugar, las señales luminosas se generan mediante un transmisor, que puede ser un LED o un láser. Este componente transforma datos electrónicos, como señales telefónicas o de internet, en pulsos de luz. El LED o láser crea un flujo de datos binarios al encenderse y apagarse rápidamente.

ii) Entrada de la Luz al Núcleo de la Fibra

La luz se dirige al núcleo del cable de fibra óptica. Este núcleo está hecho de vidrio o plástico de alta calidad y protegido por una capa de vidrio conocida como revestimiento.

iii) Mantener la luz en el interior mediante la reflexión interna total

Ahora bien, tenga en cuenta que la luz no solo fluye a través del núcleo, sino que rebota en las paredes internas debido a la reflexión interna total. Esto es posible porque:

• El núcleo tiene un índice de refracción más alto que el revestimiento, por lo que no puede dejar escapar la luz.

• La luz, cuando incide en el límite entre el núcleo y el revestimiento en un ángulo determinado, se refleja hacia el interior en lugar de atravesarlo. 

Así, gracias a este rebote, la luz es capaz de recorrer grandes distancias con una pérdida mínima.

Figura n° 4 Proceso de trabajo de la fibra óptica

iv) Mantener la intensidad de la señal

Independientemente de la eficiencia de la transmisión de la luz, se produce cierta pérdida de energía a largas distancias. Por lo tanto, para mantener la señal, se instalan amplificadores ópticos a lo largo del recorrido del cable. Estos dispositivos amplifican la señal luminosa y no necesitan convertirla de nuevo en electricidad. 

v) Recibir y convertir la luz nuevamente en datos

Finalmente, un fotodetector (receptor) en el punto final capta los pulsos de luz entrantes y los convierte en señales eléctricas. Posteriormente, se procesan mediante computadoras, teléfonos o enrutadores de internet para que los datos se puedan entregar de forma procesable. 

De esta forma, todos los procesos anteriormente mencionados se completan a una velocidad increíble, permitiendo disfrutar de una conexión a Internet rápida, llamadas telefónicas nítidas y transferencia de datos en tiempo real a grandes distancias.

3) ¿Es peligroso el cable de fibra óptica?

Por supuesto que sí, los cables de fibra óptica son seguros, pero un manejo inadecuado puede suponer un peligro. Por ejemplo, a diferencia de los cables de cobre, no transportan electricidad, por lo que no hay riesgo de descargas eléctricas, incendios ni cortocircuitos. Sin embargo, algunos peligros requieren precaución.

! Exposición a la luz láser: La transmisión de datos por fibra óptica se realiza mediante láseres de alta intensidad. Esta luz suele ser infrarroja, lo que impide su visualización, pero mirar directamente a un cable de fibra activo puede quemar la retina. Dado que el daño ocular es indoloro y permanente, asegúrese siempre de desconectar el cable antes de la inspección.

! Partículas microscópicas de vidrio: Los cables de fibra óptica están compuestos por finos filamentos de vidrio. Por lo tanto, al empalmar, cortar o romper un cable, pequeños fragmentos de vidrio pueden quedar suspendidos en el aire. Estas partículas no son visibles y pueden causar irritación al perforar la piel. Además, pueden causar lesiones graves al entrar en contacto con los ojos. Además, pueden inhalarse, lo que podría dañar los pulmones.

Por lo tanto, utilice siempre guantes protectores y protección para los ojos para eliminar el riesgo al manipular fibra óptica y garantizar la eliminación adecuada de los residuos de vidrio.

Figura n° 5 Normas de seguridad del cable de fibra óptica

! Recubrimientos químicos y capas protectoras: Algunos cables de fibra óptica cuentan con recubrimientos químicos para mejorar su resistencia. Estos recubrimientos son altamente tóxicos en caso de contacto dérmico o inhalación. Por ello, es necesario lavarse las manos después de manipularlos para evitar la ingestión.  

! Seguridad contra fugas e interferencias de datos: En comparación con los cables de cobre, la fibra óptica es mucho más difícil de interceptar porque no transmite señales eléctricas, lo que dificulta enormemente la interceptación de datos. Además, la fibra óptica no emite interferencias electromagnéticas, lo que garantiza la protección de otros dispositivos electrónicos cercanos.  

Por tanto, si se mantienen correctamente, los cables de fibra óptica ofrecen una seguridad excepcional en comparación con otras tecnologías de comunicación y redes.

4) ¿El cable de fibra óptica conduce electricidad?

No, el cable de fibra óptica no conduce electricidad. Esta naturaleza no conductora la hace segura frente a riesgos eléctricos. 

• ¿Por qué la fibra óptica no conduce la electricidad?  

• Composición del material: La conductividad eléctrica es imposible para materiales no metálicos como el vidrio y el plástico, de los que están compuestos los cables de fibra óptica.  

• Método de transmisión de datos: Además, no hay flujo eléctrico ya que la fibra óptica transmite pulsos de luz generados por láseres o LED.  

Figura n° 6 Naturaleza no conductora de la fibra óptica

• Beneficios prácticos de la no conductividad  

+ Instalación más segura: En primer lugar, las áreas con agua, estructuras metálicas o alto voltaje también son seguras para instalaciones que utilizan cables de fibra óptica debido a su falta de riesgos eléctricos.  

+ Sin interferencias electromagnéticas (EMI): Además, la fibra óptica se puede utilizar en lugares donde hay equipos eléctricos pesados, ya que no se ven interferidos por campos electromagnéticos como lo hacen los cables de metal.  

+ Mejor protección contra rayos: Los cables metálicos convencionales son vulnerables a los rayos, pero las redes de fibra óptica no se ven afectadas porque no conducen corrientes eléctricas.

5) ¿De qué están hechos los cables de fibra óptica?

Los dos materiales principales que componen los cables de fibra óptica son el vidrio y el plástico. Estos materiales se seleccionaron por su capacidad para transmitir luz a grandes distancias con mínima pérdida de calidad. A continuación se muestra un desglose de... Cómo se fabrican los cables de fibra óptica: 

i) Núcleo

La luz viaja a través del núcleo, que es la parte central del cable. El núcleo suele estar hecho de vidrio o plástico. 

• Vaso: Casi todos los cables de fibra óptica se fabrican con vidrio de sílice de alta pureza, ya que permite la transmisión de luz a grandes distancias con mínima degradación de la señal. Además, el vidrio es extraordinariamente robusto y resistente, ideal para su uso en infraestructuras de telecomunicaciones e internet. 

• Plástico: Algunos cables de corto alcance o económicos sustituyen el vidrio por núcleos de plástico. Aunque son más económicos, presentan una desventaja importante: la atenuación de la señal. Esto significa que pierden más luz a distancia que las fibras de vidrio. 

ii) Revestimiento 

La capa de revestimiento encapsula el núcleo. También suele estar hecha de vidrio o plástico, pero tiene un índice de refracción más bajo que el núcleo. El revestimiento cumple una función igualmente importante: garantiza que la luz permanezca dentro del núcleo reflejándola, de modo que las señales luminosas puedan transmitirse a largas distancias mediante reflexión interna total.

Figura n.º 7 Composiciones de materiales de fibra óptica

iii) Recubrimiento

Con frecuencia se aplica una capa protectora al núcleo y al revestimiento para evitar daños e impactos ambientales en las fibras. Esta capa protectora suele estar hecha de un polímero (un componente plástico).

El recubrimiento también protege la fibra y le proporciona la resistencia y flexibilidad necesarias para que no se rompa ni se dañe fácilmente.

iv) Miembros de fuerza

También se incorporan elementos de refuerzo para proporcionar soporte estructural al cable y evitar que se estire. Estos elementos están hechos de acero o fibras de kevlar. El kevlar, un material ligero y duradero, comúnmente utilizado en chalecos antibalas, aporta resistencia y resiliencia al cable.

v) Chaqueta exterior

La cubierta exterior protege el cable de la humedad, los daños físicos y las condiciones ambientales, además de proporcionar otros factores de protección. Está hecha de plásticos como PVC y teflón, conocidos por su resistencia a los productos químicos, la luz ultravioleta y las variaciones de temperatura.

En resumen, los componentes principales del revestimiento exterior e interior de los cables de fibra óptica son vidrio y plástico, mientras que se utilizan capas protectoras y elementos de resistencia para lograr una mayor confiabilidad en una gama más amplia de aplicaciones.

6) ¿Los cables de fibra óptica emiten radiaciones?

Los cables de fibra óptica no emiten radiación como los rayos X o las microondas. En cambio, transportan señales luminosas, que constituyen una forma de energía electromagnética: la luz infrarroja. Esta luz no es dañina y tiene longitudes de onda más largas que la radiación ultravioleta o los rayos X. 

Además, los láseres y los LED se utilizan como fuentes de luz en la fibra óptica y, si bien pueden ser muy potentes, la luz solo se transmite a través de la fibra y no se irradia fuera del sistema. Además, a diferencia de los cables eléctricos, la fibra óptica es inmune a las interferencias electromagnéticas (EMI). Esto significa que no interfiere con los dispositivos electrónicos cercanos. 

Esta ausencia de dicha radiación es una de las razones por las que estas fibras ópticas se prefieren en lugares donde las interferencias en las señales electrónicas podrían plantear problemas difíciles, como hospitales e instalaciones militares.

7) Palabras finales

En resumen, la tecnología de fibra óptica es el método más rápido, confiable y seguro para transmitir datos en una señal luminosa. Supera significativamente a los cables de cobre tradicionales en casi todas las métricas, especialmente en distancia y alta velocidad. Si busca cables de fibra óptica de calidad, Dekam Fiber es una excelente opción. Nuestros productos son confiables y duraderos, lo que garantiza un valor excepcional adaptado a sus necesidades de red. Por lo tanto, Contáctanos ¡hoy!