La estructura de una fibra óptica

• Núcleo de fibra: El núcleo central de vidrio tiene un índice de refracción alto. Los diámetros típicos son 8 μm, 50 μm o 62,5 μm.

• Revestimiento de fibra: El núcleo está rodeado por un revestimiento de vidrio de menor índice de refracción, típicamente de 125 μm de diámetro. El revestimiento confina la luz dentro del núcleo y la aísla del entorno circundante.

• Recubrimiento de fibra: La capa más externa refuerza y protege la fibra de vidrio.

Tipos comunes de fibra óptica

1. Por modo de transmisión: fibra monomodo y multimodo (MMF)

Fibra monomodal: La fibra monomodal tiene un pequeño núcleo de vidrio, típicamente de 9 o 10 μm de diámetro, y solo soporta un modo de propagación. Por lo tanto, tiene una dispersión intermodal despreciable y es muy adecuada para comunicaciones a larga distancia. La dispersión cromática es la limitación más importante, por lo que la fuente óptica debe tener un ancho espectral estrecho y una buena estabilidad en longitud de onda.

Fibra monomodo: OS1

Fibra multimodo (MMF): La fibra multimodo tiene un núcleo de vidrio más grande, típicamente de 50 o 62,5 μm de diámetro, y soporta múltiples modos de propagación. Su mayor dispersión intermodal limita el ancho de banda, y el efecto se vuelve más pronunciado a medida que aumenta la distancia. Por ejemplo, una fibra con una potencia de 600 MB/km proporcionaría solo 300 MB de ancho de banda en 2 km. Por tanto, la transmisión multimodo generalmente se limita a distancias relativamente cortas, normalmente no más de unos pocos kilómetros. La fibra multimodo se categoriza además como OM1, OM2, OM3 y OM4.

2. Por ventana óptima de transmisión: fibra convencional y de modo único desplazada por dispersión

Fibra convencional monomodo: La fibra está optimizada para la transmisión a una sola longitud de onda, como 1.300 nm.

Fibra monomodo con desplazamiento por dispersión: La fibra está optimizada en torno a dos regiones de longitud de onda, como 1.300 nm y 1.550 nm.

3. Por perfil de índice de refracción: fibra de índice escalonado e índice graduado

Fibra de índice escalonado: El índice de refracción cambia abruptamente en el límite entre el núcleo y el revestimiento. Este diseño es económico pero produce una dispersión intermodal relativamente alta, lo que lo hace adecuado para comunicaciones de corta distancia y baja velocidad, como el control industrial. Debido a que la fibra monomodo tiene una dispersión intermodal despreciable, normalmente utiliza un perfil de índice escalonado.

Fibra de índice graduado: El índice de refracción disminuye gradualmente desde el centro del núcleo hacia el revestimiento. Esto provoca que los modos de orden superior sigan caminos curvos, reduciendo la dispersión intermodal, aumentando el ancho de banda y extendiendo la distancia de transmisión. Aunque cuesta más, la mayoría de las fibras multimodo modernas utilizan un perfil de índice graduado.

Ventajas de la fibra óptica

• Ancho de banda extremadamente amplio: el valor teórico puede alcanzar aproximadamente 3.000 millones de MHz.

• Largos tramos de transmisión sin repetidor, que van desde decenas de kilómetros hasta más de 100 km, en comparación con solo unos pocos cientos de metros para el cable de cobre.

• Inmunidad a campos electromagnéticos y radiación electromagnética.

• Bajo peso y tamaño compacto. Por ejemplo, un cable de par trenzado de 900 pares que transporta 21.000 canales de voz tiene unos 3 pulgadas de diámetro y pesa 8 toneladas métricas por kilómetro. Un cable de fibra óptica con diez veces la capacidad de comunicación puede tener unos 0,5 pulgadas de diámetro y pesar 450 libras por kilómetro.

• No hay corriente eléctrica en el medio de transmisión, lo que hace que la fibra sea más segura para su uso en ambientes inflamables o explosivos.

• Un amplio rango de temperatura de operación.

• Resistencia a la corrosión química y larga vida útil.

Especificaciones comunes de fibras

Monomodo: 8/125 μm, 9/125 μm y 10/125 μm

Multimodo: 50/125 μm (estándar europeo); 62,5/125 μm (estándar estadounidense)

Redes industriales, médicas y de baja velocidad: 100/140 μm y 200/230 μm

Fibra óptica plástica: 98/1.000 μm; Utilizada en sistemas de control automotriz

Desde su núcleo y revestimiento hasta su recubrimiento protector, la fibra óptica puede parecer estructuralmente sencilla. Sin embargo, su excepcional rendimiento en la transmisión la ha convertido en una parte fundamental de las redes de comunicaciones modernas. Ya sea monomodo o multimodo, cada tipo de fibra ofrece ventajas técnicas distintas para aplicaciones específicas.

A medida que el 5G, FTTH, los centros de datos, la computación en la nube y la inteligencia artificial continúan desarrollándose, las redes deben ofrecer mayores velocidades, mayor capacidad, menor latencia y mayor fiabilidad. Como resultado, las comunicaciones por fibra óptica están cobrando cada vez más importancia.

Comprender la estructura básica, las clasificaciones, las características de rendimiento y las especificaciones comunes de la fibra óptica ayuda a los planificadores de redes a seleccionar la fibra adecuada para cada aplicación y proporciona una base fiable para redes de comunicación estables, eficientes y preparadas para el futuro.

Que cada haz de luz nos conecte con un futuro más rápido, más lejano y más conectado.