CABLES SUBMARINOS

CABLES SUBMARINOS

Un cable submarino es aquel cable de cobre o fibra óptica instalado sobre el lecho marino y destinado fundamentalmente a servicios de telecomunicación.

No obstante, también existen cables submarinos destinados al transporte de energía eléctrica, aunque en este caso las distancias cubiertas suelen ser relativamente pequeñas. En lo relativo al servicio de telecomunicación los primeros cables, destinados al servicio telegráfico, estaban formados por hilos de cobre recubiertos de un material aislante denominado gutapercha, sistema desarrollado en 1847 por el alemán Werner von Siemens.
Con este sistema se logró tender, en 1852, el primer cable submarino que unía el Reino Unido y Francia a través del Canal de la Mancha.

En 1855 se aprobó el proyecto para tender el primer cable trasatlántico que quedó fuera de servicio en poco tiempo. En 1865 se puso en marcha el segundo proyecto, empleándose para ello el mayor barco existente en ese entonces, el Great Eastern. Este cable no llegaría a funcionar hasta el año 1866 y unía Irlanda y Terranova.

Las dificultades de tendido fueron considerables, así como las de explotación, debido a las elevadas atenuaciones que sufrían las señales como consecuencia de la capacitancia entre el conductor activo y tierra, así como por los problemas de aislamiento. Muchos de estos problemas eran ocasionados por los accionistas de las compañías marítimas, introduciendo clavos y perforando así, la capa aislante del cable, se tuvieron que emplear muchos hombres y un trabajo minucioso y a conciencia para poder repararlos. El progreso de éste, era perjudicial económicamente para las compañías navieras.

El descubrimiento de aislantes plásticos posibilitó la construcción de cables submarinos para telefonía, dotados de repetidores amplificadores sumergidos, con suministro de energía a través de los propios conductores por los que se transmitía la conversación.

Posteriormente, en la década de los 60, se instalaron cables submarinos formados por pares coaxiales, que permitían un elevado número de canales telefónicosanalógicos, del orden de 120 a 1800, lo que para la época era mucho. Finalmente, los cables submarinos de fibra óptica han posibilitado la transmisión de señalesdigitales portadoras de voz, datos, televisión, etc. con velocidades de transmisión de hasta 2,5 Gbit/s, lo que equivale a más de 30 000 canales telefónicos de 64 kbit/s.

Aunque los satélites de comunicaciones cubren una parte de la demanda de transmisión, especialmente para televisión e Internet, los cables submarinos de fibra óptica siguen siendo la base de la red mundial de telecomunicaciones.^1 2

Véase también

• PanAm
• SAm-1
• MAYA-1
• ALBA-1
• SEA-ME-WE 4
• Cables eléctricos submarinos en España
• Proyecto Rómulo
• Proyecto REMO

Un barco trabaja en el tendido de la red de cable submarino

Desde mediados del siglo XIX, una red de cables, en gran parte submarina, comenzó a tenderse para facilitar las comunicaciones a nivel mundial. Entonces se trataba de dar servicio al telégrafo, pero después llegaron el teléfono y finalmente la era de Internet. En sus inicios, se trataba de cables de cobre diseñados por el ingeniero alemánWerner von Siemens. A través de esos cables, transita hoy la mayor parte de la información que se tranfiere por la red, un elemento fundamental de nuestra civilización.

Desde que en 1852 se tendiera el primer cable que conectaba el Reino Unido y Francia bajo las aguas del Canal de La Mancha, esta red fundamental para las comunicaciones globales no ha parado de crecer. Hoy alcanza una extensión estimada de 900.000 kilómetros. A pesar del desarrollo de los satélites espaciales, otro de los pilares de las comunicaciones humanas en estos tiempos, los cables siguen siendo los que transmiten la mayor parte de la información. Según explica elPanel Internacional para la Protección de los Cables en su página web, la preeminencia del cable se debe a que, mientras que una llamada por satélite tiene que recorrer casi 36.000 kilómetros desde la Tierra y regresar, mediante el tendido alámbrico esa distancia se reduce hasta un máximo de 8.000 kilómetros.

Dada su importancia política y económica, el mantenimiento y la defensa de la red de cables es una tarea primordial. Discurren enterrados en el lecho marino y sufren daños con frecuencia. Factores naturales, como las migraciones de los peces, o la actividad humana, pueden deteriorarlos. Por ello, las convenciones de la ONU imponen a los estados la obligación de proteger los cables y facilitar su preparación, aunque muchos no son en absoluto celosos al respecto o incluso imponen toda clase de trabas burocráticas para dificultar los trabajos de reparación. Los cables son propiedad de distintas operadoras de comunicación, que muchas veces comparten la titularidad.

Para España, el cable más importante es el Columbus II, que la conecta con Italia, Portugal y las Azores. Su recorrido se inicia en Sicilia y tiene una desembocadura en Conil de la Frontera, Cádiz, después avanza bajo el Atlántico hasta tocar tierra de nuevo en Hollywood, Florida. Hay otros grandes cables. El Atlántico Norte y la zona del Mar de China y el sudeste asiático, son las áreas donde hay una mayor densidad, lo que refleja su mayor actividad telemática y comercial.

Cable submarino - Rutas importantes

SEA-ME-WE 4

El South East Asia–Middle East–Western Europe 4 (SEA-ME-WE 4) es un cable submarino de fibra óptica que mantiene las telecomunicaciones entre Singapur, Malasia, Tailandia, Bangladesh, India, Sri Lanka, Pakistán, Emiratos Árabes Unidos, Arabia Saudí, Egipto, Italia, Túnez, Argelia y Francia. El cable mide entre 18.800 y 20.000 kilómetros de largo, y es el principal backbone entre el sureste asiático, el subcontinente indio, el medio oriente y Europa. Fue desarrollado por un consorcio de 16 compañías de telecomunicaciones. Se inició en marzo de 2004. La construcción corrió a cargo de Alcatel Submarine Networks y Fujitsu. La obra fue terminada en diciembre de 2005, con un coste de 500 millones de dólares.

PAN-AM

El Cable submarino Panamericano (PAN-AM) es un cable submarino de fibra óptica destinado a brindar conectividad a Sudamérica (lado del Pacífico) y el Caribe. Los países que usan el cable son: Chile, Perú, Ecuador, Colombia, Venezuela, Aruba, Panamá y Estados Unidos. El cable mide 14490 Km de largo, y es uno de los tres cables usados por el lado oeste de Sudamérica.

SAm-1

SAm-1 (Sur América-1) es un cable submarino de fibra óptica. Comenzó sus operaciones en el año 2000, conectando los Estados Unidos, Puerto Rico, Brasil, Argentina, Chile, Perú y Guatemala. En el 2007, SAm-1 fue extendido a Ecuador y Colombia.  Este cable pasa por Boca Raton, Florida, Estados Unidos. Isla Verde, Puerto Rico. Fortaleza, Ceará, Brasil. Salvador de Bahía, Bahía, Brasil. Río de Janeiro, Río de Janeiro, Brasil. Santos, São Paulo, Brasil. Las Toninas, Argentina. Valparaíso, Arica, Chile. Lurin, Mancora, Peru. Puerto San José, Puerto Barrios, Guatemala. Salinas, Ecuador. Barranquilla, Colombia. Una vez aprobado en el año 2000, consistía en cuatro pares de fibra operando inicialmente a 40 Gb/s en una configuración de anillo ampliable a 48 canales de 10 Gbps cada uno, para una capacidad total de diseño de 480 Gbps, y con la actualización de capacidad de uso alcanzó 1,92 terabits por segundo.1

MAYA-1

Es un cable submarino encargado de recibir y transmitir datos digitales por mediante fibra óptica. Inició sus operaciones en el año 2000, usando las tecnologías SDH y EDFA, tiene una capacidad de transmitir y recibir 95 GBps, es propiedad y está gestionado por las compañías AT&T, Telmex, Hondutel, tiene 4.323 kilometros (2.734 millas) de longitud. El MAYA-1 fue fabricado por ASN (Alcatel Submarine Networks). Este cable Maya 1 pasa por Hollywood, Florida, EE.UU. Cancún, México. Half-Moon Bay, Gran Caimán, Islas Caimán. Puerto Cortés, Honduras. Puerto Limón, Costa Rica. María Chiquita, Panamá. Tolú, Colombia

ALBA-1

El cable ALBA-1 llegó a la localidad de Siboney el nueve de febrero, conectando el este de la isla con el puerto venezolano de La Guaira. La segunda parte de proyecto conectará Cuba con Ocho Ríos en Jamaica. Con una longitud de 1.630 kilómetros y una capacidad de transmisión de información de 640 gigabytes, el cable de fibra óptica requirió una inversión de 72 millones de dólares.En una segunda fase se tiene previsto realizar la conexión con Haití y República Dominicana.

SEAMEWE-3.  El cable submarino más largo del mundo (39.000 Km), es el Seamewe-3 que tiene un recorrido de 39.000 km. desde Alemania (Nordem) hasta Korea del sur (Keoje) y conecta 32 países tocando tierra en 39 puntos.

Los cables submarinos son redes conductoras de cobre o fibra óptica que prestan sus servicios para el sector telecomunicaciones, especialmente para Internet. En el caso de nuestro país, gracias a las múltiples conexiones se ha podido aumentar la velocidad de transmisión de datos y ampliar la cobertura nacional sin poner en riesgo la estabilidad de las redes.

El equipo de TeleGeography presentó un completo mapa que grafica las conexiones de los cables submarinos que tienen puntos en los distintos países. Colombia sale bien librada en el conteo, mientras que otros de la región, como Cuba, apenas cuentan con una conexión, cantidad que es inversamente  proporcional a las restricciones de acceso.

En el caso de Colombia, los cables submarinos registrados son:

• Arcos
• Maya-1 / SAC-LAN
• América Móvil 1
• CFX-1
• GlobeNet
• SAm-1
• Pan American.

PANAMERICANO:El Cable submarino Panamericano (PAN-AM) es uncable submarinodefibra ópticadestinado a brindar conectividad a Sudamérica (lado delPacífico) y el Caribe. Los países que usan el cable son:Chile,Perú,Ecuador,colombia, Venezuela,Aruba, yEstados Unidos.

MAYA:El cable submarino MAYA I cuenta con dos pares de fibra óptica quepermiten un ancho de banda inicial (capacidad de poder mantener, en undeterminado momento, varias conexiones activas).El cable submarino Maya I, esta fabricado con la tecnología más avanzadautilizada en la construcción de cables de fibra óptica, constituyéndose en una vía decomunicación muy segura, capaz de operar en condiciones de capacidad , calidad yconfiabilidad acordes con las normas internacionales de telecomunicaciones.

ARCOS:Sistema de cable submarino de fibra óptica diseñado para brindarservicios de ancho de banda, desarrollado por New World Network Ltd. ("NewWorld"). Junto a un grupo de compañías líderes en la industria de lastelecomunicaciones, New World contrató la construcción de ARCOS, con el fin deproveer la red de comunicaciones más avanzada técnicamente en el Caribe queconectará a 15 Países.

La eficiente topología de ARCOS (en forma de anillo) convierte a la red entotalmente redundante, permitiendo que ARCOS seleccione automáticamente laseñal más fuerte para una calidad de transmisión óptima y confiable mientrasprovee el restablecimiento de la señal de inmediato.Miami, Fl.(May 21, 2007)Columbus Networks anunció que está instalando unanueva ruta de fibra submarina de múltiples millones de dólares que enlazaráColombia directamente con la Florida y ofrecerá a los usuarios una red con mayorredundancia, confiabilidad, performance y mayor capacidad de ancho de banda através de la Región Pan Caribe y Américas.El proyecto de Fibra Submarina de Columbus Networks denominado CFX-1,incluye más de 2.400 kilómetros de cable de fibras ópticas de alta capacidad y altaresistencia y tendrá una rama a Jamaica.

CABLE SUBMARINO SAM 1: Tiene una extensión de 25 mil kilómetros.Circunvala América Latina y conecta con Estados Unidos y Europa. Enlaza aColombia desde Puerto Rico, hasta Puerto Salgar en el departamento del Atlántico

NORMAS T568A Y T568B

NORMAS T568A Y T568B

Las terminaciones T568A y T568B

Tal vez una característica más conocida y discutida del TIA/EIA-568-B.1-2001 es la definición de las asignaciones pin/par para el par trenzado balanceado de 100 ohm para ocho conductores, como los cables UTP de Categoría 3, 5 y 6. Estas asignaciones son llamadas T568A y T568B y definen el pinout, u orden de conexiones, para cables en RJ45 ocho pines modulares y jacks. Estas definiciones consumen sólo una de las 468 páginas de los documentos, una cantidad desproporcionada. Esto es debido a que los cables que están terminados con diferentes estándares en cada terminación no funcionarán correctamente.

El TIA/EIA-568-B especifica los cables que deberían estar terminados utilizando las asignaciones pin/par del T568A, "u opcionalmente, por el [T568B] si fuera necesario acomodar ciertos sistemas de cableado de 8 pines." A pesar de esta instrucción, muchas organizaciones continúan implementando el T568B por varias razones, principalmente asociados con la tradición (el T568B es equivalente al AT&T 258A). Las recomendaciones de Telecomunicaciones Federales de los Sistemas de Comunicación Nacional de Estados Unidos no reconocen T568B.

El color primario de los pares es: azul (par 1), naranja (par 2), verde (par 3) y marrón (par 4). Cada par consiste en un conductor de color sólido y un segundo conductor que es blanco con una línea del mismo color. Las asignaciones específicas de pares de pines de conectores varían entre los estándares T568A y T568B.

Mezclar el parche terminado T568A con los cables horizontales de terminación T568B (o al revés) no produce problemas en el pinout de una instalación. Aunque puede degradar la calidad de la señal ligeramente, este efecto es marginal y ciertamente no mayores que la producida por la mezcla de las marcas de los cables en los canales.

Los estándares 568A y 568B tienen una gran cantidad de casos de uso, pero el estándar 568A parece ser el más común en las redes actuales.¹

[editar]Cableado

Respecto al estándar de conexión, los pines en un conector RJ-45 modular están numerados del 1 al 8, siendo el pin 1 el del extremo izquierdo del conector, y el pin 8 el del extremo derecho. Los pines del conector hembra (jack ) se numeran de la misma manera para que coincidan con esta numeración, siendo el pin 1 el del extremo derecho y el pin 8 el del extremo izquierdo.

La asignación de pares de cables son como sigue:

Cableado RJ-45 (T568A/B)

Pin	Color T568A	Color T568B	Pines en conector macho (en conector hembra se invierten)
1	Blanco/Verde (W-G)	Blanco/Naranja (W-O)
2	Verde (G)	Naranja (O)
3	Blanco/Naranja (W-O)	Blanco/Verde (W-G)
4	Azul (BL)	Azul (BL)
5	Blanco/Azul (W-BL)	Blanco/Azul (W-BL)
6	Naranja (O)	Verde (G)
7	Blanco/Marrón (W-BR)	Blanco/Marrón (W-BR)
8	Marrón (BR)	Marrón (BR)

CABLE CRUZADO

CABLE CRUZADO

Un cable cruzado es un cable que interconecta todas las señales de salida en un conector con las señales de entrada en el otro conector, y viceversa; permitiendo a dos dispositivos electrónicos conectarse entre sí con una comunicación full duplex. El término se refiere – comúnmente – al cable cruzado de Ethernet, pero otros cables pueden seguir el mismo principio. También permite transmisión confiable vía una conexión ethernet.

Para crear un cable cruzado que funcione en 10/100baseT, un extremo del cable debe tener la distribución 568A y el otro 568B. Para crear un cable cruzado que funcione en 10/100/1000baseT, un extremo del cable debe tener la distribución Gigabit Ethernet (variante A), igual que la 568B, y el otro Gigabit Ethernet (variante B1). Esto se realiza para que el TX ( transmisión) de un equipo esté conectado con el RX ( recepción) del otro y a la inversa; así el que "habla" ( transmisión) es "escuchado" ( recepción).

Cable cruzado 568A/568B

 

Cable cruzado automático

Configuración Automática MDI/MDI-X está especificado como una característica opcional en el 1000BASE-T standard,¹ lo que significa que directamente a través de cables trabajarán dos interfaces Gigabit capaces. Esta característica elimina la necesidad de cables cruzados, haciendo obsoletos los puertos uplink/normal y el selector manual de switches encontrado en muchos viejos concentradores y conmutadores y reduciendo significativamente errores de instalación. Nota que aunque la configuración automática MDI/MDI-X está implementada de forma general, un cable cruzado podría hacer falta en situaciones ocasionales en las que ninguno de los dispositivos conectados tiene la característica implementada y/o habilitada. Previo al estándar 1000Base-T, usar un cable cruzado para conectar un dispositivo a una red accidentalmente, usualmente significaba tiempo perdido en la resolución de problemas resultado de la incoherencia de conexión.

Incluso por legado los dispositivos 10/100, muchos NICs, switches y hubs automáticamente aplican un cable cruzado interno cuando es necesario. Además del eventualmente acordado Automático MDI/MDI-X, esta característica puede también ser referida a varios términos específicos al vendedor que pueden incluir: Auto uplink and trade, Universal Cable Recognition yAuto Sensing entre otros.

FIBRA ÓPTICA

FIBRA OPTICA

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Historia

El uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos usaban espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz solar. En 1792, Claude Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que mediante el uso de un código y torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y París, conseguía transmitir un mensaje en tan sólo 16 minutos.

La gran novedad aportada en nuestra época es la de haber conseguido “domar” la luz, de modo que sea posible que se propague dentro de un cable tendido por el hombre. El uso de la luz guiada, de modo que no expanda en todas direcciones, sino en una muy concreta y predefinida se ha conseguido mediante la fibra óptica, que podemos pensar como un conducto de vidrio -fibra de vidrio ultra delgada- protegida por un material aislante que sirve para transportar la señal lumínica de un punto a otro.

Tiene muchas otras ventajas, como bajas pérdidas de señal, tamaño y peso reducido, inmunidad frente a emisiones electromagnéticas y de radiofrecuencia y seguridad.

Como resultado de estudios en física enfocados de la óptica, se descubrió un nuevo modo de empleo para la luz llamado rayo láser. Este último es usado con mayor vigor en el área de las telecomunicaciones, debido a lo factible que es enviar mensajes con altas velocidades y con una amplia cobertura. Sin embargo, no existía un conducto para hacer viajar los fotones originados por el láser.

La posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigiéndolo en una trayectoria recta, se conoce desde hace mucho tiempo. En 1820, Augustin-Jean Fresnel ya conocía las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal lisa. Su ampliación a lo que entonces se conocía como cables de vidrio fue obra de D. Hondros y Peter Debye en 1910.

El confinamiento de la luz por refracción, el principio de que posibilita la fibra óptica, fue demostrado por Daniel Colladon yJacques Babinet en París en los comienzos de la década de 1840. El físico irlandés John Tyndall descubrió que la luz podía viajar dentro de un material (agua), curvándose por reflexión interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad.¹ A partir de este principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en los que demostraron el potencial del cristal como medio eficaz de transmisión a larga distancia. Además, se desarrollaron una serie de aplicaciones basadas en dicho principio para iluminar corrientes de agua en fuentes públicas. Más tarde, J. L. Baird registró patentes que describían la utilización de bastones sólidos de vidrio en la transmisión de luz, para su empleo en un primitivo sistema de televisión de colores. El gran problema, sin embargo, era que las técnicas y los materiales usados no permitían la transmisión de la luz con buen rendimiento. Las pérdidas eran grandes y no había dispositivos de acoplamiento óptico.

Solamente en 1950 las fibras ópticas comenzaron a interesar a los investigadores, con muchas aplicaciones prácticas que estaban siendo desarrolladas. En 1952, el físico Narinder Singh Kapany, apoyándose en los estudios de John Tyndall, realizó experimentos que condujeron a la invención de la fibra óptica.

Uno de los primeros usos de la fibra óptica fue emplear un haz de fibras para la transmisión de imágenes, que se usó en el endoscopio médico. Usando la fibra óptica, se consiguió un endoscopio semiflexible, el cual fue patentado por la Universidad de Míchigan en 1956. En este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con un material de bajo índice de refracción, ya que antes se impregnaban con aceites o ceras. En esta misma época, se empezaron a utilizar filamentos delgados como el pelo que transportaban luz a distancias cortas, tanto en la industria como en la medicina, de forma que la luz podía llegar a lugares que de otra forma serían inaccesibles. El único problema era que esta luz perdía hasta el 99% de su intensidad al atravesar distancias de hasta 9 metros de fibra.

Charles K. Kao, en su tesis doctoral de 1956, estimó que las máximas pérdidas que debería tener la fibra óptica, para que resultara práctica en enlaces de comunicaciones, eran de 20 decibelios por kilómetro.

En 1966, en un comunicado dirigido a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, los investigadores Charles K. Kao y G. A. Hockham, de los laboratorios de Standard Telecommunications, en Inglaterra, afirmaron que se podía disponer de fibras de una transparencia mayor y propusieron el uso de fibras de vidrio y luz, en lugar de electricidad y conductores metálicos, en la transmisión de mensajes telefónicos. La obtención de tales fibras exigió grandes esfuerzos de los investigadores, ya que las fibras hasta entonces presentaban pérdidas del orden de 100 dB/km, además de una banda pasante estrecha y una enorme fragilidad mecánica. Este estudio constituyó la base para mejorar las pérdidas de las señales ópticas que hasta el momento eran muy significativas y no permitían el aprovechamiento de esta tecnología. En un artículo teórico, demostraron que las grandes pérdidas características de las fibras existentes se debían a impurezas diminutas intrínsecas del cristal. Mientras tanto, como resultado de los esfuerzos, se hicieron nuevas fibras con atenuación de 20 dB/km y una banda pasante de 1GHz para un largo de 1 km, con la perspectiva de sustituir los cables coaxiales. La utilización de fibras de 100 µm de diámetro, envueltas en nylon resistente, permitirían la construcción de hilos tan fuertes que no podían romperse con las manos. Hoy ya existen fibras ópticas con atenuaciones tan pequeñas de hasta 1 dB/km, lo que es muchísimo menor a las pérdidas de un cable coaxial.

El artículo de Kao-Hockman estimuló a algunos investigadores a producir dichas fibras con bajas pérdidas. El gran avance se produjo en 1970, cuando los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que trabajaban para Corning Glass, fabricaron la primera fibra óptica aplicando impurezas de titanio en sílice, con cientos de metros de largo con la claridad cristalina que Kao y Hockman habían propuesto. Las pérdidas eran de 17 dB/km. Durante esta década las técnicas de fabricación se mejoraron, consiguiendo pérdidas de tan solo 0,5 dB/km.

Poco después, Panish y Hayashi, de los laboratorios Bell, mostraron un láser de semiconductores que podía funcionar continuamente a temperatura ambiente. En 1978 ya se transmitía a 10 Gb km/segundos. Además, John MacChesney y sus colaboradores, también de los laboratorios Bell, desarrollaron independientemente métodos de preparación de fibras. Todas estas actividades marcaron un punto decisivo ya que ahora, existían los medios para llevar las comunicaciones de fibra óptica fuera de los laboratorios, al campo de la ingeniería habitual. Durante la siguiente década, a medida que continuaban las investigaciones, las fibras ópticas mejoraron constantemente su transparencia.

El 22 de abril de 1977, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión telefónica a través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California.

El amplificador que marcó un antes y un después en el uso de la fibra óptica en conexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue el amplificador ópticoinventado por David N. Payne, de la Universidad de Southampton, y por Emmanuel Desurvire en los Laboratorios Bell. A ambos se les concedió la Medalla Benjamin Franklin en 1988.

Cable submarino de fibra óptica.

En 1980, las mejores fibras eran tan transparentes que una señal podía atravesar 240 kilómetros de fibra antes de debilitarse hasta ser indetectable. Pero las fibras ópticas con este grado de transparencia no se podían fabricar usando métodos tradicionales. El gran avance se produjo cuando se dieron cuenta de que el cristal de sílice puro, sin ninguna impureza de metal que absorbiese luz, solamente se podía fabricar directamente a partir de componentes de vapor, evitando de esta forma la contaminación que inevitablemente resultaba del uso convencional de los crisoles de fundición. El progreso se centraba ahora en seleccionar el equilibrio correcto de componentes del vapor y optimizar sus reacciones. La tecnología en desarrollo se basaba principalmente en el conocimiento de la termodinámica química, una ciencia perfeccionada por tres generaciones de químicos desde su adopción original por parte de Willard Gibbs, en el siglo XIX.

También en 1980, AT&T presentó a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos un proyecto de un sistema de 978 kilómetros que conectaría las principales ciudades del corredor que iba de Boston aWashington D. C.. Cuatro años después, cuando el sistema comenzó a funcionar, su cable, de menos de 25 centímetros de diámetro, proporcionaba 80.000 canales de voz para conversaciones telefónicas simultáneas. Para entonces, la longitud total de los cables de fibra únicamente en los Estados Unidos alcanzaba 400.000 kilómetros (suficiente para llegar a la luna).

Pronto, cables similares atravesaron los océanos del mundo. El primer enlace transoceánico con fibra óptica fue el TAT-8 que comenzó a operar en 1988, usando un cristal tan transparente que los amplificadores para regenerar las señales débiles se podían colocar a distancias de más de 64 kilómetros. Tres años después, otro cable transatlántico duplicó la capacidad del primero. Los cables que cruzan el Pacífico también han entrado en funcionamiento. Desde entonces, se ha empleado fibra óptica en multitud de enlaces transoceánicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales.

Hoy en día, debido a sus mínimas pérdidas de señal y a sus óptimas propiedades de ancho de banda, la fibra óptica puede ser usada a distancias más largas que el cable de cobre. Además, las fibras por su peso y tamaño reducido, hace que sea muy útil en entornos donde el cable de cobre sería impracticable.

Proceso de fabricación

Una vez obtenida mediante procesos químicos la materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación. Proceso continuo en el tiempo que básicamente se puede describir a través de tres etapas; la fabricación de la preforma, el estirado de ésta y por último las pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados.

La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos:

• M.C.V.D Modified Chemical Vapor Deposition

Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno, el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el perfil final del índice de refracción del núcleo. La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sintetizado el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1.700 °C y 1.800 °C. Precisamente es ésta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior.

• V.A.D Vapor Axial Deposition

Su funcionamiento se basa en la técnica desarrollada por la Nippon Telephone and Telegraph (N.T.T), muy utilizado en Japón por compañías dedicadas a la fabricación de fibras ópticas. La materia prima que utiliza es la misma que el método M.C.V.D, su diferencia con éste radica, que en este último solamente se depositaba el núcleo, mientras que en este además del núcleo de la FO se deposita el revestimiento. Por esta razón debe cuidarse que en la zona de deposición axial o núcleo, se deposite más dióxido de germanio que en la periferia, lo que se logran a través de la introducción de los parámetros de diseño en el software que sirve de apoyo en el proceso de fabricación. A partir de un cilindro de vidrio auxiliar que sirve de soporte para la preforma, se inicia el proceso de creación de ésta, depositándose ordenadamente los materiales, a partir del extremo del cilindro quedando así conformada la llamada "preforma porosa". Conforme su tasa de crecimiento se va desprendiendo del cilindro auxiliar de vidrio. El siguiente paso consiste en el colapsado, donde se somete la preforma porosa a una temperatura comprendida entre los 1.500 °C y 1.700 °C, lográndose así el reblandecimiento del cuarzo. Quedando convertida la preforma porosa hueca en su interior en el cilindro macizo y transparente, mediante el cual se suele describir la preforma.

Comparado con el método anterior (M.C.V.D) tiene la ventaja de que permite obtener preformas con mayor diámetro y mayor longitud, a la vez que precisa un menor aporte energético. El inconveniente más destacado es la sofisticación del equipamiento necesario para su realización.

• O.V.D Outside Vapor Deposition

Desarrollado por Corning Glass Work. Parte de una varilla de substrato cerámica y un quemador. En la llama del quemador son introducidos los cloruros vaporosos y ésta caldea la varilla. A continuación se realiza el proceso denominado síntesis de la preforma, que consiste en el secado de la misma mediante cloro gaseoso y el correspondiente colapsado de forma análoga a los realizados con el método V.A.D, quedando así sintetizados el núcleo y revestimiento de la preforma.

Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de deposición que se alcanzan son del orden de , lo que representa una tasa de fabricación de FO de , habiendo sido eliminadas las pérdidas iniciales en el paso de estirado de la preforma. También es posible la fabricación de fibras de muy baja atenuación y de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, porque los perfiles así obtenidos son lisos y sin estructura anular reconocible.

• P.C.V.D Plasma Chemical Vapor Deposition

Es desarrollado por Philips, se caracteriza por la obtención de perfiles lisos sin estructura anular reconocible. Su principio se basa en la oxidación de los cloruros de silicio y germanio, creando en éstos un estado de plasma, seguido del proceso de deposición interior.

La etapa de estirado de la preforma

Sea cualquiera que se utilice de las técnicas que permiten la construcción de la preforma, es común a todas el proceso de estirado de ésta. Consiste básicamente en la existencia de un horno tubular abierto, en cuyo interior se somete la preforma a una temperatura de 2.000 °C, logrando así el reblandecimiento del cuarzo y quedando fijado el diámetro exterior de la FO. Este diámetro se ha de mantener constante mientras se aplica una tensión sobre la preforma, para lograr esto precisamente la constancia y uniformidad en la tensión de tracción y la ausencia de corrientes de convección en el interior del horno, son los factores que lo permiten. En este proceso se ha de cuidar que en la atmósfera interior del horno esté aislada de partículas provenientes del exterior para evitar que la superficie reblandecida de la FO pueda ser contaminada, o se puedan crear microfisuras, con la consecuente e inevitable rotura de la fibra. También es aquí donde se aplica a la fibra un material sintético, que generalmente es un polimerizado viscoso, el cual posibilita las elevadas velocidades de estirado, comprendidas entre  y , conformándose así una capa uniforme sobre la fibra totalmente libre de burbujas e impurezas. Posteriormente se pasa al endurecimiento de la protección antes descrita quedando así la capa definitiva de polímero elástico. Esto se realiza habitualmente mediante procesos térmicos o a través de procesos de reacciones químicas mediante el empleo de radiaciones ultravioletas.

Aplicaciones

Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales y joyas, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares. Aplicaciones de la fibra monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc.

1998 joya en Fibra óptica oro blanco y diamantes ganadora de competencia de design en Tokio.

Comunicaciones con fibra óptica[editar]

La fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de telecomunicaciones, ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usos interurbanos son de vidrio, por la baja atenuación que tienen.

Sensores de fibra óptica

Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.

Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con un láser y las fibras ópticas.

Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores de semiconductores.

Otro uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que usa el Boeing 767 y el uso en microsensores del hidrógeno.

Iluminación

Otro uso que le podemos dar a la fibra óptica es el de iluminar cualquier espacio. Debido a las ventajas que este tipo de iluminación representa en los últimos años ha empezado a ser muy utilizado.

Entre las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar:

• Ausencia de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de transmitir los haces de luz además de que la lámpara que ilumina la fibra no está en contacto directo con la misma.
• Se puede cambiar de color la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin importar el color de la fibra.
• Con una lámpara se puede hacer una iluminación más amplia por medio de fibra: Esto es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en diferentes lugares.

Más usos de la fibra óptica

• Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión.
• La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.
• Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas.
• Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad.
• Líneas de abonado
• Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio.
• Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.

Características

La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.

Núcleo y revestimiento de la fibra óptica.

Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.

En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:

• Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.
• Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
• Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.
• Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.

Funcionamiento

Los principios básicos de su funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica, principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total) y la ley de Snell.

Su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo límite.

Ventajas

• Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz).
• Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio.
• Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.
• Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional.
• Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo...
• Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.
• No produce interferencias.
• Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica.
• Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores láser.
• Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación).
• Resistencia al calor, frío, corrosión.
• Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.
• Con un coste menor respecto al cobre.
• Factores ambientales.

Desventajas

A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:

• La alta fragilidad de las fibras.
• Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos.
• Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable.
• No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios.
• La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica.
• La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.²
• No existen memorias ópticas.
• La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.
• Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.
• Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Tipos

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y monomodo.

Tipos de fibra óptica.

Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:

• Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.
• Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el +pichar (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).

• OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
• OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores
• OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.

Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz km (10 Gbit/s), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.

Fibra monomodo

Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gbit/s).

Tipos según su diseño

De acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra óptica

Cable de estructura holgada

Es un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas periféricamente.

Cable de estructura ajustada

Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.

Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las bandejas de empalmes.

Componentes de la fibra óptica

Dentro de los componentes que se usan en la fibra óptica caben destacar los siguientes: los conectores, el tipo de emisor del haz de luz, los conversores de luz, etc.

Transmisor de energía óptica. Lleva un modulador para transformar la señal electrónica entrante a la frecuencia aceptada por la fuente luminosa, la cual convierte la señal electrónica (electrones) en una señal óptica (fotones) que se emite a través de la fibra óptica.

Detector de energía óptica. Normalmente es un fotodiodo que convierte la señal óptica recibida en electrones (es necesario también un amplificador para generar la señal)

Su componente es el silicio y se conecta a la fuente luminosa y al detector de energía óptica. Dichas conexiones requieren una tecnología compleja.

Tipos de pulido

Los extremos de la fibra necesitan un acabado específico en función de su forma de conexión. Los acabados más habituales son:

• Plano: Las fibras se terminan de forma plana perpendicular a su eje.
• PC: (Phisical Contact) Las fibras son terminadas de forma convexa, poniendo en contacto los núcleos de ambas fibras.
• SPC: (Super PC) Similar al PC pero con un acabado más fino. Tiene menos pérdidas de retorno.
• UPC: (Ultra PC) Similar al anterior pero aún mejor.
• Enhanced UPC: Mejora del anterior para reducir las pérdidas de retorno.
• APC: (Angled PC) Similar al UPC pero con el plano de corte ligeramente inclinado. Proporciona unas pérdidas similares al Enhanced UPC.

Tipos de conectores

Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:

Tipos de conectores de la fibra óptica.

• FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.
• FDDI, se usa para redes de fibra óptica.
• LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos.
• SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.
• ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Emisores del haz de luz

Estos dispositivos se encargan de convertir la señal eléctrica en señal luminosa, emitiendo el haz de luz que permite la transmisión de datos, estos emisores pueden ser de dos tipos:

• LEDs. Utilizan una corriente de 50 a 100 mA, su velocidad es lenta, solo se puede usar en fibras multimodo, pero su uso es fácil y su tiempo de vida es muy grande, además de ser económicos.
• Láseres. Este tipo de emisor usa una corriente de 5 a 40 mA, son muy rápidos, se puede usar con los dos tipos de fibra, monomodo y multimodo, pero por el contrario su uso es difícil, su tiempo de vida es largo pero menor que el de los LEDs y también son mucho más costosos.

Conversores luz-corriente eléctrica

Este tipo de dispositivos convierten las señales luminosas que proceden de la fibra óptica en señales eléctricas. Se limitan a obtener una corriente a partir de la luz modulada incidente, esta corriente es proporcional a la potencia recibida, y por tanto, a la forma de onda de la señal moduladora.

Se fundamenta en el fenómeno opuesto a la recombinación, es decir, en la generación de pares electrón-hueco a partir de los fotones. El tipo más sencillo de detector corresponde a una unión semiconductora P-N.

Las condiciones que debe cumplir un fotodetector para su utilización en el campo de las comunicaciones, son las siguientes:

• La corriente inversa (en ausencia de luz) debe ser muy pequeña, para así poder detectar señales ópticas muy débiles (alta sensibilidad).
• Rapidez de respuesta (gran ancho de banda).
• El nivel de ruido generado por el propio dispositivo ha de ser mínimo.

Hay dos tipos de detectores: los fotodiodos PIN y los de avalancha APD.

• Detectores PIN: su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector.

Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.

• Detectores APD: los fotodiodos de avalancha son fotodetectores que muestran, aplicando un alto voltaje en inversa, un efecto interno de ganancia de corriente (aproximadamente 100), debido a la ionización de impacto (efecto avalancha). El mecanismo de estos detectores consiste en lanzar un electrón a gran velocidad (con la energía suficiente), contra un átomo para que sea capaz de arrancarle otro electrón.

Estos detectores se pueden clasificar en tres tipos:

• de silicio: presentan un bajo nivel de ruido y un rendimiento de hasta el 90% trabajando en primera ventana. Requieren alta tensión de alimentación (200-300V).
• de germanio: aptos para trabajar con longitudes de onda comprendidas entre 1000 y 1300 nm y con un rendimiento del 70%.
• de compuestos de los grupos III y V.

Cables de fibra óptica

Un cable de fibra óptica está compuesto por un grupo de fibras ópticas por el cual se transmiten señales luminosas. Las fibras ópticas comparten su espacio con hiladuras de aramida que le confieren la necesaria resistencia a la tracción.

Los cables de fibra óptica proporcionan una alternativa sobre los coaxiales en la industria de la electrónica y lastelecomunicaciones. Así, un cable con 8 fibras ópticas tiene un tamaño bastante más pequeño que los utilizados habitualmente, puede soportar las mismas comunicaciones que 60 cables de 1623 pares de cobre o 4 cables coaxiales de 8 tubos, todo ello con una distancia entre repetidores mucho mayor.

Por otro lado, el peso del cable de fibra óptica es muchísimo menor que el de los coaxiales, ya que una bobina del cable de 8 fibras antes citado puede pesar del orden de 30 kg/km, lo que permite efectuar tendidos de 2 a 4 km de una sola vez, mientras que en el caso de los cables de cobre no son prácticas distancias superiores a 250 - 300 m.

La “fibra óptica” no se suele emplear tal y como se obtiene tras su proceso de creación (tan sólo con el revestimiento primario), sino que hay que dotarla de más elementos de refuerzo que permitan su instalación sin poner en riesgo al vidrio que la conforma. Es un proceso difícil de llevar a cabo, ya que el vidrio es quebradizo y poco dúctil. Además, la sección de la fibra es muy pequeña, por lo que la resistencia que ofrece a romperse es prácticamente nula. Es por tanto necesario protegerla mediante la estructura que denominamos cable.

Las funciones del cable

Las funciones del cable de fibra óptica son varias. Actúa como elemento de protección de la(s) fibra(s) óptica(s) que hay en su interior frente a daños y fracturas que puedan producirse tanto en el momento de su instalación como a lo largo de la vida útil de ésta. Además, proporciona suficiente consistencia mecánica para que pueda manejarse en las mismas condiciones de tracción, compresión, torsión y medioambientales que los cables de conductores. Para ello incorporan elementos de refuerzo y aislamiento frente al exterior.

Instalación y explotación

Referente a la instalación y explotación del cable, nos encontramos frente a la cuestión esencial de qué tensión es la máxima que debe admitirse durante el tendido para que el cable no se rompa y se garantice una vida media de unos 20 años.

Técnicas de empalme: Los tipos de empalmes pueden ser:

• Empalme mecánico con el cual se pueden provocar pérdidas del orden de 0,5 dB.
• Empalme con pegamentos con el cual se pueden provocar pérdidas del orden de 0,2 dB.
• Empalme por fusión de arco eléctrico con el cual se logran pérdidas del orden de 0,02 dB.

Elementos y diseño del cable de fibra óptica

La estructura de un cable de fibra óptica dependerá en gran medida de la función que deba desempeñar esa fibra. A pesar de esto, todos los cables tienen unos elementos comunes que deben ser considerados y que comprenden: el revestimiento secundario de la fibra o fibras que contiene; los elementos estructurales y de refuerzo; la funda exterior del cable, y las protecciones contra el agua. Existen tres tipos de “revestimiento secundario”:

• “Revestimiento ceñido”: Consiste en un material (generalmente plástico duro como el nylon o el poliéster) que forma una corona anular maciza situada en contacto directo con el revestimiento primario. Esto genera un diámetro externo final que oscila entre 0’5 y 1 mm. Esto proporciona a la fibra una protección contra microcurvaturas, con la salvedad del momento de su montaje, que hay que vigilar que no las produzca ella misma.

• “Revestimiento holgado hueco”: Proporciona una cavidad sobredimensionada. Se emplea un tubo hueco extruido (construido pasando un metal candente por el plástico) de material duro, pero flexible, con un diámetro variable de 1 a 2 mm. El tubo aísla a la fibra de vibraciones y variaciones mecánicas y de temperatura externas.

• “Revestimiento holgado con relleno”: El revestimiento holgado anterior se puede rellenar de un compuesto resistente a la humedad, con el objetivo de impedir el paso del agua a la fibra. Además ha de ser suave, dermatológicamente inocuo, fácil de extraer, autorregenerativo y estable para un rango de temperaturas que oscila entre los ¬ 55 y los 85 °C Es frecuente el empleo de derivados del petróleo y compuestos de silicona para este cometido.

Elementos estructurales

Los elementos estructurales no son cable y tienen como misión proporcionar el núcleo alrededor del cual se sustentan las fibras, ya sean trenzadas alrededor de él o dispersándose de forma paralela a él en ranuras practicadas sobre el elemento a tal efecto.

Elementos de refuerzo

Tienen por misión soportar la tracción a la que éste se ve sometido para que ninguna de sus fibras sufra una elongación superior a la permitida. También debe evitar posibles torsiones. Han de ser materiales flexibles y, ya que se emplearán kilómetros de ellos han de tener un coste asequible. Se suelen utilizar materiales como el acero, Kevlar y la fibra de vidrio.

Funda

Por último, todo cable posee una funda, generalmente de plástico cuyo objetivo es proteger el núcleo que contiene el medio de transmisión frente a fenómenos externos a éste como son la temperatura, la humedad, el fuego, los golpes externos, etc. Dependiendo de para qué sea destinada la fibra, la composición de la funda variará. Por ejemplo, si va a ser instalada en canalizaciones de planta exterior, debido al peso y a la tracción bastará con un revestimiento de polietileno extruido. Si el cable va a ser aéreo, donde sólo importa la tracción en el momento de la instalación nos preocupará más que la funda ofrezca resistencia a las heladas y al viento. Si va a ser enterrado, querremos una funda que, aunque sea más pesada, soporte golpes y aplastamientos externos. En el caso de las fibras submarinas la funda será una compleja superposición de varias capas con diversas funciones aislantes.

Pérdida en los cables de Fibra Óptica

A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas. Las principales causas de pérdida en el medio son:

• Pérdidas por absorción
• Pérdida de Rayleigh
• Dispersión cromática
• Pérdidas por radiación
• Dispersión modal
• Pérdidas por acoplamiento

Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 dB/km.

Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones.

Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar cambiando el emisor fuente.

Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria, cuando se presenta discontinuidad en el medio.

Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz.

Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.