En la era interconectada que estamos viviendo, los medios
de transmisión son muy importantes para la comunicación. La fibra óptica es un
pilar importante en las telecomunicaciones y es, hasta la fecha, el medio de
transmisión más rápido (10Gbit/s) y el de mayor alcance sin amplificador (40-80
Km), esto se debe a su baja atenuación y su protección ante ruidos externos. Pero,
¿cómo es capaz de funcionar la F.O.? ¿Por qué funciona si no tiene
electricidad? ¿Cómo se transporta la luz? A estas y a más preguntas
responderemos a continuación.
Principios Físicos.
En esta primera entrada nos centraremos en el medio de
transmisión, es decir, el “cable” para esto hay que remontarse a Física y a la
naturaleza de la luz. La luz, según el experimento o aplicación, puede
comportarse como una onda electromagnética o como una partícula. En la fibra
óptica, la luz solo se comporta como una onda y como cualquier onda tiene su
periodo, su amplitud y su frecuencia.
Elementos de una
onda:
-
Periodo
(T): Tiempo que tarda la onda en realizar una oscilación completa.
-
Frecuencia
(f): Número de oscilaciones por
unidad de tiempo.
La
frecuencia y el periodo son inversamente proporcionales, así es:
f=1/T
-
Amplitud
(A): Distancia máxima entre el punto más alejado de una onda y el punto de
equilibrio o medio.
-
Longitud
de onda (λ): Distancia entre dos puntos que
tienen la misma fase.
-
Velocidad
de propagación: Distancia que recorre la onda en un tiempo determinado.
Normalmente se utiliza la velocidad de la luz en el vacío (c=3·108)
pero depende directamente del medio que atraviesa.
Vp=c/n
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-
c: velocidad de la luz en el vacío (3·108).
-
n: índice de refracción del material.
|
En óptica, para diferenciarse de las demás ondas que se
utilizan en las telecomunicaciones (radio, televisión, telefonía…), en vez de
trabajar con distintas frecuencias, se trabaja con longitudes de onda. Para
convertir las frecuencias a longitudes de onda, recurriremos a la velocidad de propagación,
así es:
λ= Vp/f
Ley de Snell.
Cuando un rayo luz se encuentra un medio
distinto al que está, se puede dar dos casos, que el rayo atraviese el medio
produciéndose una desviación en este (Refracción)
o que el rayo rebote (Reflexión).
Refracción
Que la luz pase por el medio, sin embargo se desvía. Esto ocurre cuando el índice de refracción del segundo es mayor que el primero.
Reflexión
La luz no llega a cambiar de medio y rebota, en este caso no se desvía si no que sale con el mismo ángulo produciendo así un espejo.
La ley de Snell describe los ángulos y los índices de
refracción para estos dos fenómenos.
n1·sen (α1 incidente) = n2·sen (α2 reflejado)
En relación a la fibra óptica, utiliza el fenómeno de Reflexión Total que es el máximo ángulo
de refracción y así minimizar los choques de luz por la fibra, disminuyendo la
distancia recorrida de la luz por la fibra atenuándose menos. Para que se
produzca este fenómeno el índice de
refracción y el ángulo de incisión al material deben ser igual al segundo
índice de refracción del segundo material, por tanto el índice de
refracción del núcleo debe ser mayor que
el der revestimiento para que no se escape luz:
n1·sen (α1) = n2·sen (90)
n1·sen
(α1) = n2
Atenuación espectral.
Para la transmisión por fibra óptica, no vale cualquier longitud de onda. En el rango de frecuencias de la luz existen zonas de mínima atenuación que se llaman ventanas. Las ventanas son valles donde la atenuación se normaliza respecto a un rango de longitudes de onda establecido.
Por descontado, es imposible ver con nuestros ojos los
haces de luz que se utilizan en 2ª y 3ª ventana y además no es nada aconsejable
ya que las potencias que se utilizan son muy altas. El ser humano es capaz de
ver longitudes de onda de 400-800 nm.
Saludos | *
Jorge Morán.
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