Construcción de cables de fibra óptica: un análisis exhaustivo

¿Alguna vez te has preguntado qué hace que... cables de fibra óptica ¿Mejor que los cables de cobre tradicionales? Si es así, recuerde que los cables de fibra óptica están fabricados con núcleos de vidrio de alta calidad y cubiertas protectoras del medio ambiente, que resisten desde conexiones de red residenciales hasta enlaces submarinos. En este artículo, analizaremos en detalle la construcción de los cables de fibra óptica y los desafíos que podría enfrentar. Siga leyendo para descubrir por qué estos cables son la columna vertebral de las comunicaciones mundiales.

Figura n.º 1 Construcción del cable de fibra óptica

1) Componentes y materiales de fibra óptica 

cables de fibra óptica Pueden parecer delgados y frágiles. Sin embargo, están compuestos por muchos componentes, cada uno fabricado con materiales avanzados para garantizar la transmisión rápida y fiable de datos. ¡Veamos el proceso!

i) Núcleo: El corazón de Cable de fibra

El centro Es la parte principal de un cable de fibra óptica. Es responsable de transportar señales luminosas (datos) y transmitirlas a una velocidad cercana a la de la luz. Además, la calidad del núcleo determina la distancia y la velocidad a la que se pueden transportar los datos con mínima pérdida. Existen dos tipos principales de núcleos empleados en la fibra óptica:

a) Vidrio (núcleo de sílice): Estas fibras de vidrio están compuestas de vidrio de sílice (SiO₂) de alta pureza, el tipo utilizado en la mayoría de las conexiones de telecomunicaciones e internet. Permiten la transmisión de datos a cientos de kilómetros con mínima pérdida de señal.

b) Óptica Plástica (POF): Este tipo de fibra está hecha de plástico más económico y pierde la señal más rápido que la fibra de vidrio. Sin embargo, es ideal para aplicaciones de corta distancia, como sistemas de entretenimiento domésticos o vehículos.

Además, para controlar mejor la propagación de la luz en el núcleo, se añaden materiales especializados mediante un proceso denominado dopaje. Por ejemplo: 

• Germanio (GeO₂): Un compuesto que ayuda a aumentar el índice de refracción y retener la luz en el núcleo.

• Fósforo (P₂O₅): Mejora aún más las características del vidrio para aumentar la durabilidad y el rendimiento de la fibra. 

Figura n.º 2 Componentes clave de la fibra óptica 

ii) Capa de revestimiento

Cada núcleo de una fibra óptica está rodeado por una capa de revestimiento, la cual es fundamental porque evita la pérdida de luz. Funciona gracias a un fenómeno conocido como reflexión interna total, lo que significa que la luz en el núcleo de la fibra no se escapa, sino que se refleja en los lados del núcleo y continúa su camino.

A diferencia del núcleo, el revestimiento está hecho de un tipo diferente de vidrio de sílice con un índice de refracción más bajo. Esta diferencia en el índice de refracción garantiza que las señales luminosas no escapen de la fibra, lo que permite una propagación a larga distancia sin interrupciones.

iii) Recubrimiento amortiguador

El revestimiento protector es la capa protectora exterior de la fibra. Sin esta capa, la fibra sería extremadamente delicada y no resistiría un nivel de tensión promedio. El revestimiento protector protege contra la humedad, los productos químicos y el estrés físico. Algunos materiales comunes utilizados para el revestimiento protector son:

• Acrilato: Recubrimiento más flexible y ligero, por lo que es útil en la mayoría de aplicaciones. 

• Poliimida: Se utiliza en la industria aeroespacial y otras aplicaciones industriales de alta temperatura debido a sus propiedades de resistencia al calor.

2) Capas de refuerzo y protección en cables ópticos

	Objetivo	Materiales	Beneficios clave
Miembros de la fuerza	Previene el estiramiento y la rotura.	Kevlar®, varillas de acero, vidrio	Aumenta la durabilidad y la flexibilidad.
Chaqueta exterior	Protege contra el fuego, los rayos UV y los productos químicos.	PVC, LSZH, poliuretano	Mejora la seguridad y la longevidad.
Impermeabilización	Bloquea el daño por humedad	Relleno de gel, núcleo seco	Prolonga la vida útil en condiciones húmedas.
Blindaje	Protege contra impactos y roedores.	Cinta de acero, blindaje de aluminio	Garantiza durabilidad en entornos hostiles.

3) Proceso de fabricación de cables de fibra óptica

Fabricar cable de fibra óptica es como construir la autopista ideal para señales luminosas. Los pasos que se describen a continuación deben seguirse con gran precisión para lograr una comunicación rápida y clara. Veamos los procedimientos específicos.  

Paso 1: Fabricación de la preforma – El plano

La construcción del cable de fibra óptica comienza con una preforma, que consiste en una varilla de vidrio ultrapuro y grueso que se estira hasta formar una fibra. Esta varilla utiliza material ultrapuro y luz, por lo que la luz proyectada no se dispersa.  

Paso 2: Dibujar el – Estirarlo hasta que quede fino

Ahora, se puede colocar la preforma en un horno calentado a más de 2000 grados Celsius y transformarla al resultado deseado. Mientras se vierte el vidrio fundido, se estira cuidadosamente hasta alcanzar un grosor de ciento veinticinco micras (µm), ¡el equivalente a un cabello humano! 

Para mayor protección y flexibilidad, se aplica un recubrimiento líquido inmediatamente después del estiramiento. Además, se utiliza luz ultravioleta para endurecerlo instantáneamente y asegurar que la fibra sea resistente y no presente grietas. 

Figura n° 3 Proceso de fabricación de fibra óptica

Paso 3: Montaje del cable: añadir protección

Añadir capas adicionales aumenta la tasa de supervivencia y la durabilidad de la fibra, permitiéndole soportar condiciones reales. Esto se puede lograr mediante capas específicas. Por ejemplo, 

• En primer lugar, las fibras se colocan dentro de tubos de protección para protegerlas contra la humedad y la flexión. 

• A continuación, se utilizan varillas de Kevlar® o acero como elementos de resistencia para evitar estiramientos y roturas. 

• Posteriormente, se utiliza una cubierta exterior de PVC, LSZH o poliuretano. Esta protege la estructura del agua, el fuego y otros daños. 

Por último, para los cables multinúcleo, se utilizan varias capas protectoras junto con un haz multifibra, lo que permite una personalización adicional.

Paso 4: Procedimientos de control de calidad: Los pasos finales de la perfección

Antes de su puesta en funcionamiento, estos cables se someten a una serie exhaustiva de pruebas para evaluar su rendimiento en diversas condiciones. Estas son las pruebas específicas realizadas:

Prueba de atenuación: Esta prueba evalúa el grado de atenuación que se produce en la señal luminosa al viajar por la fibra. El objetivo es una pérdida de señal de 0,2 dB/km como valor máximo, extremadamente bajo, lo que maximiza la claridad y velocidad de la transmisión de datos.

? Prueba de resistencia a la tracción: El cable de fibra óptica se somete a tensión y se tira con una fuerza elevada para comprobar su punto de rotura. Esto garantiza que el cable pueda soportar el estiramiento durante la instalación sin fracturarse.

Figura n° 4 Pruebas de calidad de fibra óptica

? Prueba de resistencia al aplastamiento: Se aplican cargas estáticas al cable para simular situaciones realistas, como su enterramiento o el paso de vehículos. La fibra debe permanecer intacta y continuar la transmisión ininterrumpida de señales.

? Prueba de temperatura y estrés ambiental: El cable se somete a temperaturas altas y bajas, junto con condiciones de humedad, para evaluar su expansión y contracción con el tiempo. Esto garantiza su funcionalidad independientemente del entorno de instalación previsto, como desiertos, montañas o aguas profundas.

Una vez que los cables de fibra óptica completan sus pruebas, están listos para su envío e instalación, lo que permite una transmisión de Internet, llamadas telefónicas y datos confiable y rápida para millones de personas en todo el mundo.

4) Variaciones de construcción para diferentes aplicaciones

Estas adaptaciones de cable de fibra óptica difieren según la ubicación de uso. Analicemos las variaciones.

• Cables ópticos para interiores y exteriores

• Interior: Los edificios requieren el uso de cables de interior Son seguros y flexibles. Por lo tanto, para una mayor resistencia al fuego, la cubierta exterior suele estar hecha de PVC o LSZH (baja emisión de humos y cero halógenos). Además, su ligereza facilita su instalación en espacios reducidos.

• Exterior: Cables para exteriores Se enfrentan a condiciones mucho más duras, por lo que necesitan protección adicional. Por ejemplo, la chaqueta está hecha de materiales ligeros resistentes a los rayos UV y al agua. Además, algunos cables están cubiertos con materiales fibrosos que actúan como gel o barreras de agua, lo que ayuda a evitar que la humedad los corroa.

Figura n.º 5 Cables de fibra blindados para exteriores

• Cables aéreos y subterráneos

Los cables expuestos que cuelgan entre postes requieren soporte adicional mediante cables de guía resistentes. Estos cables evitan que se doblen y se rompan con vientos fuertes.

El blindaje subterráneo de acero o aluminio es ideal para proteger los cables de la suciedad, las rocas y la presión. También existen capas impermeables más gruesas que bloquean la humedad, lo que permite a algunos prescindir de estos materiales.

• Cables de cinta de alta densidad

Para una ubicación tipo centro de datos que requiere miles de cables en un área pequeña, los cables planos agrupan numerosos cables en forma de cinta. Permiten un empalme rápido y sencillo, lo que agiliza la instalación. Aunque son pequeños, la cantidad de datos que pueden transmitir simultáneamente es enorme.

5) Desafíos en la construcción de cables ópticos

Construir cables de fibra óptica puede parecer fácil, pero también conlleva desafíos complejos. Estos son algunos de los más importantes:  

? Conseguir un alto nivel de pureza dentro del núcleo: Para garantizar una transmisión de señal perfecta, las fibras deben ser de vidrio puro 99.9999%. Cualquier impureza puede afectar gravemente la calidad de la señal, lo que resulta en una velocidad de internet y una conectividad telefónica más lentas.  

? Mantener la flexibilidad y la rigidez: La combinación de estos factores permite un funcionamiento eficaz. Los cables deben conservar una flexibilidad sin esfuerzo al doblarse y una resistencia excepcional al soportar estiramientos, aplastamientos y torsiones.  

? Entornos extremos y control de temperatura: Generalmente ubicados en cables de fibra óptica, se encuentran en muchos lugares, desde montañas heladas hasta desiertos de gran altitud. Permiten la expansión y contracción sin agrietarse y previenen daños por exposición al agua, la nieve y el calor. Además, su exposición a -40 °C y 80 °C les permite mantener su flexibilidad, lo que les otorga mayor resistencia para soportar temperaturas extremas.

? El alto coste y la complejidad de la fabricación: La construcción de cables de fibra óptica requiere maquinaria avanzada, precisa y costosa. La fabricación de estas fibras se considera un proceso completo; ¡un solo error puede inutilizarlas todas!

6) Conclusión  

La construcción de cables de fibra óptica se centra en la velocidad y la resistencia. Toda la estructura, desde el núcleo de vidrio hasta la carcasa protectora, está diseñada para transmitir la comunicación al usuario con rapidez y claridad. A medida que la tecnología avanza, también lo hará la fibra óptica. Por lo tanto, si busca actualizar su red, no busque más. Fibra DekamNos especializamos en la producción de soluciones de fibra personalizadas. ¡Contáctanos hoy mismo!