La fibra óptica ye un mediu de tresmisión, emplegáu davezu en redes de datos y telecomunicaciones, consistente nun filo bien finu de material tresparente, vidriu o materiales plásticos, pol que s'unvien pulsus de lluz que representen los datos a tresmitir. El fexe de lluz quedo dafechu confináu y arrobínase pel interior de la fibra con un ángulu de reflexón percima del ángulu llende de reflexón total, en función de la llei de Snell. La fonte de lluz puede ser un láser o un diodu led.
Les fibres utilícense llargamente en telecomunicaciones, yá que dexen unviar gran cantidá de datos a una gran distancia, con velocidaes similares a les de la radio y superiores a les d'un cable convencional. Son el mediu de tresmisión per cable más avanzáu, al ser inmune a les interferencies electromagnétiques, y tamién s'utilicen pa redes locales onde se precise aprovechar les ventayes de la fibra óptica sobre otros medios de tresmisión.
Historia
thumb|Jean-Daniel Colladon foi'l primeru en describir la "fonte de lluz" nel artículu qu'en 1842 tituló On the reflections of a ray of light inside a parabolic liquid stream. Ilustración d'esti últimu artículu de Colladon, en 1884.
Los antiguos griegos usaben espeyos pa tresmitir información, de manera rudimentaria, usando lluz solar. En 1792, Claude Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que, por aciu l'usu d'un códigu, torres y espeyos distribuyíos a lo llargo de los 200 km que dixebren a Lille de París, consiguía tresmitir un mensaxe en tan solo 16 minutos.
Anque en 1820 yeren conocíes les ecuaciones poles que se rixe la captura de la lluz dientro d'una placa de cristal llisa, nun sería sinón 90 años más tarde (1910) cuando estes ecuaciones aplicar escontra los llamaos cables de vidriu gracies a los trabayos de los físicos Demetrius Hondros y Peter Debye en 1910.
El confinamientu de la lluz por refraición, el principiu que fai posible la fibra óptica, foi demostráu por Jean-Daniel Colladon y Jacques Babinet en París nos empiezos de la década de 1840. El físicu irlandés John Tyndall afayó que la lluz podía viaxar dientro de l'agua, curvándose por reflexón interna, y en 1870 presentó los sos estudios ante los miembros de la Real Sociedá. A partir d'esti principiu llevar a cabu una serie d'estudios, nos que se demostró'l potencial del cristal como mediu eficaz de tresmisión a llarga distancia. Amás, desenvolviéronse una serie d'aplicaciones basaes en dichu principiu p'allumar corrientes d'agua en fontes públiques. Más tarde, l'inxenieru escocés John Logie Baird rexistró patentes que describíen l'usu de cayaos sólidos de vidriu na tresmisión de lluz, pal so emplegu nel so sistema electromecánicu de televisión en color. Sicasí, les téuniques y los materiales usaos nun dexaben la tresmisión de la lluz con bon rendimientu. Les perdes de señal óptica yeren grandes y nun había dispositivos d'acoplamientu ópticu.
Solamente en 1950 les fibres óptiques empezaron a interesar a los investigadores, con munches aplicaciones práutiques que taben siendo desenvueltes. En 1952, el físicu Narinder Singh Kapany, sofitándose nos estudios de John Tyndall, realizó esperimentos que conducieron a la invención de la fibra óptica.
Unu de los primeros usos de la fibra óptica foi emplegar un fexe de fibres pa la tresmisión d'imáxenes, que s'usó nel endoscopiu. Usando la fibra óptica, consiguióse un endoscopiu semiflexible, que foi patentáu pola Universidá de Michigan en 1956. Nesti inventu usaron unes nueves fibres forraes con un material de baxu índiz de refraición, yá que antes trescalar con aceites o ceres. Nesta mesma dómina, empezar a utilizar filamentos delgaos como'l pelo que tresportaben lluz a distancies curties, tantu na industria como na medicina, de forma que la lluz podía llegar a llugares que d'otra forma seríen inaccesibles. L'únicu problema yera qu'esta lluz perdía hasta'l 99 % de la so intensidá al travesar distancies d'hasta 9 metros de fibra.
Charles K. Kao, na so tesis doctoral de 1956, envaloró que les máximes perdes que tendría de tener la fibra óptica, por que resultara práutica n'enllaces de comunicaciones, yeren de 20 decibelios per quilómetru.
En 1966, nun comunicáu empobináu a l'Asociación Británica pa la Meyora de la Ciencia, los investigadores Charles K. Kao y George Hockham, de los llaboratorios Standard Telecommunications, n'Inglaterra, afirmaron que podía disponese de fibres d'una tresparencia mayor y propunxeron l'usu de fibres de vidriu y de lluz, en llugar de lletricidá y conductores metálicos, na tresmisión de mensaxes telefónicos. El llogru de tales fibres esixó grandes esfuercios de los investigadores, una y bones les fibres hasta entós presentaben perdes del orde de 100 dB/km, amás d'una banda pasante estrecha y una enorme fraxilidá mecánica. Esti estudiu constituyó la base p'amenorgar les perdes de les señales óptiques qu'hasta'l momentu yeren bien significatives y nun dexaben l'aprovechamientu d'esta teunoloxía. Nun artículu teóricu, demostraron que les grandes perdes carauterístiques de les fibres esistentes deber a impureces diminutes intrínseques del cristal. Como resultáu d'esti estudiu fueron fabricaes nueves fibres con atenuación de 20 dB/km y una banda pasante de 1 GHz pa una llongura de 1 km, cola perspeutiva de sustituyir los cables coaxiales. L'usu de fibres de 100 µm de diámetru, envolubraes en fibres de nylon resistente, dexaríen la construcción de filos tan fuertes que nun podíen rompese coles manes. Güei yá esisten fibres óptiques con atenuaciones tan pequeñes d'hasta 1 dB/km, lo que ye bien de menor a les perdes d'un cable coaxial.
En 1970, los investigadores Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz, amás de Frank Zimar que trabayaben para Corning Glass, fabricaron la primer fibra óptica aplicando impureces de titaniu en xil, con cientos de metros de llongura cola claridá cristalina que Kao y Hockman habíen propuestu, anque les perdes yeren de 17 dB/km.Mientres esta década, les téuniques de fabricación ameyoráronse, consiguiendo perdes de tan solo 0,5 dB/km.
Poco dempués, los físicos Morton B. Panish y Izuo Hayashi, de los Llaboratorios Bell, amosaron un láser de semiconductores que podía funcionar de cutio a temperatura ambiente. Amás, John MacChesney y los sos collaboradores, tamién de los llaboratorios Bell, desenvolvieron independientemente métodos de preparación de fibres. Toes estes actividaes marcaron un puntu decisivu una y bones agora, esistíen los medios pa llevar les comunicaciones de fibra óptica fuera de los llaboratorios, al campu de la inxeniería habitual. Mientres la siguiente década, a midida que siguíen les investigaciones, les fibres óptiques ameyoraron constantemente la so tresparencia.
El 22 d'abril de 1977, Xeneral Telephone and Electronics unvió la primer tresmisión telefónica al traviés de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach (California).
Un dispositivu que dexó l'usu de la fibra óptica en conexones interurbanes, amenorgando'l so costu, foi l'amplificador ópticu inventáu por David N. Payne, de la Universidá de Southampton, y por Emmanuel Desurvire nos Llaboratorios Bell. A dambos concedióse-yos la Medaya Benjamin Franklin en 1988.
En 1980, les meyores fibres yeren tan tresparentes qu'una señal podía travesar 240 quilómetros de fibra antes de debilitase hasta ser indetectable. Pero les fibres óptiques con esti grau de tresparencia non podíen fabricase usando métodos tradicionales. Otra meyora producióse cuando los investigadores dieron cuenta de que'l cristal de xil puru, ensin nenguna impureza de metal qu'absorbiera lluz, solamente podía fabricase direutamente a partir de componentes de vapor, evitando d'esta forma la contaminación qu'inevitablemente resultaba del usu convencional de los crisoles de fundición. La teunoloxía en desenvolvimientu basábase principalmente na conocencia de la termodinámica química, una ciencia perfeccionada por trés xeneraciones de químicos dende la so adopción orixinal per parte de Willard Gibbs, nel sieglu XIX.
Tamién en 1980, AT&T presentó a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estaos Xuníos un proyeutu d'un sistema de 978 quilómetros que coneutaría les principales ciudaes del trayeutu de Boston a Washington D. C. Cuatro años dempués, cuando'l sistema empezó a funcionar, el so cable, de menos de 25 centímetros de diámetru, apurría 80 000 canales de voz pa conversaciones telefóniques simultánees. Aquel día, el llargor total de los cables de fibra namái nos Estaos Xuníos algamaba 400 000 quilómetros.
El primer enllaz tresoceánicu con fibra óptica foi'l TAT-8 qu'empezó a operar en 1988, usando un cristal tan tresparente que los amplificadores pa refaer les señales débiles podíen asitiase a distancies de más de 64 quilómetros. Tres años dempués, otru cable tresatlánticu dobló la capacidá del primeru. De magar, emplegóse fibra óptica n'ensame d'enllaces tresoceánicos o ente ciudaes, y pasu ente pasu vase estendiendo'l so usu dende les redes troncales de los operadores escontra los usuarios finales.
Anguaño, por cuenta de les sos mínimes perdes de señal y a les sos óptimas propiedaes d'anchu de banda, amás de pesu y tamañu amenorgaos la fibra óptica pue ser usada a distancies más llargues que'l cable de cobre.
Procesu de fabricación
Pa la creación de la preforma esisten cuatro procesos que son principalmente utilizaos.
La etapa de fabricación de la preforma puede ser al traviés de dalgún de los siguientes métodos: M.C.V.D (Modified Chemical Vapor Deposition)
Foi desenvueltu orixinalmente por Corning Glass y modificáu polos Llaboratorios Bell pal so usu industrial. Utiliza un tubu de cuarzu puru d'onde se parte y ye depositada nel so interior l'amiestu de dióxidu de siliciu y aditivos de dopado en forma de capes concéntrequiers. De siguío nel procesu industrial instálase'l tubu nun tornu xiratoriu. El tubu ye calecíu hasta algamar una temperatura entendida ente 1400 °C y 1600 °C por aciu un quemador d'hidróxenu y oxíxenu. Al xirar el tornu, el quemador empieza a movese a lo llargo del tubu. Per un estremu del tubu introducen los aditivos de dopado, parte fundamental del procesu, yá que de la proporción d'estos aditivos va depender el perfil final del índiz de refraición del nucleu. La deposición de les socesives capes llograr de les socesives pasaes del quemador, mientres el tornu xira; quedando d'esta forma sintetizáu'l nucleu de la fibra óptica. La operación que resta ye'l colapsu, llógrase igualmente col continuu desplazamientu del quemador, solo qu'agora a una temperatura entendida ente 1700 °C y 1800 °C. Precisamente ye ésta temperatura la que garantiza l'allandiadura del cuarzu, convirtiéndose asina'l tubu nel cilindru macizu que constitúi la preforma. Les dimensiones de la preforma suelen ser d'un metro de llargor útil y de un centímetru de diámetru esterior.
V.A.D (Vapor Axial Deposition)
El so funcionamientu basar na téunica desenvuelta pola Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), bien utilizáu en Xapón por compañíes dedicaes a la fabricación de fibres óptiques. La materia primo qu'utiliza ye la mesma que'l métodu M.C.V.D, la so diferencia con ésti anicia, que nesti postreru solamente depositábase'l nucleu, ente que nesti amás del nucleu de la FO deposítase'l revestimiento. Por esta razón tien de curiase que na zona de deposición axial o nucleu, deposítese más dióxidu de xermaniu que na periferia, lo que se llogren al traviés de la introducción de los parámetros de diseñu nel software que sirve de sofitu nel procesu de fabricación.