Los antiguos griegos fueron los precursores de la ciencia detrás de este material, los cuales
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, torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan a Lille de París, conseguía transmitir un mensaje en tan sólo 16 minutos.
Debido a las limitaciones de la época en cuanto a tecnología se refiere, solo se presentaron indicios de este material hasta ya la mitad del siglo xx debido a los previos estudios en física, refracción y óptica de la luz en distintos medios de transmisión. Por ejemplo, el físico irlandés John Tyndall descubrió, en el siglo XIX, que la luz puede viajar a través de agua.
Las fibras ópticas comenzaron a interesar a los investigadores debido a sus 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.
Con el estudio de Kao y Hockman en 1966 se produjo un antes y un después en la investigación de este material y la revolución de las comunicaciones. En el estudio se concluía que la atenuación observada hasta entonces en las fibras de vidrio, no se debía a mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación.
En la década de los 70 hubo diversos experimentos y estudios en los que la atenuación iba bajando cada vez más. Todo ello hizo que la fibra óptica fuera mejorando su transparencia cuantas más investigaciones se hacían.
En 1980, los científicos Payne y Desurvire inventan un amplificador óptico con el que se hizo más eficiente las comunicaciones interurbanas y su uso tanto en EEUU dentro del país y su conexión trasatlántica con Europa mejoró las comunicaciones entre países y más tarde al mundo entero.
Hoy en día, debido a sus mínimas pérdidas de señal y a sus óptimas propiedades de ancho de banda, además de peso y tamaño reducidos la fibra óptica puede ser usada a distancias más largas que el cable de cobre.
2.Proceso de obtención
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)
Este método utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositada 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 a una alta temperatura en un quemador. 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. La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador y mientras el torno gira. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador a una temperatura menor a la anterior. A esta temperatura el cuarzo acaba convirtiéndose así en el tubo en el cilindro macizo que constituye la preforma.
Otra metodología para este proceso se denomina en fase líquida: sólo permiten la fabricación de fibras de salto de índice.
- Método de la varilla en tubo (rod in tube).
- Método de los cri.
Estirado
Una vez que se dispone de la preforma, entra a otra fase donde por medio de cualquiera de los métodos anteriores se puede proceder al segundo paso, que consiste en la obtención de la fibra óptica propiamente dicha mediante un procedimiento de estirado de la preforma y posterior aplicación de un revestimiento a cada uno de los filamento
Pruebas y mediciones
Después del estirado, la fibra pasa a la etapa de prueba y medidas en la cual se verifican todos los parámetros. Existen tres tipos de pruebas : mecánico, óptico, y geométrico.
3. Aplicaciones actuales
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.
Telecomunicaciones:
Se emplea por su flexibilidad los conductores ópticos que pueden agruparse formando cables y por la baja atenuación que tienen.
Sensores:
Hay dos tipos:
En el sensor intrínseco, la fibra en sí misma es el elemento sensorio. En el caso del sensor no intrínseco, la fibra se utiliza para transferir las señales para que sean procesadas por un sistema electrónico.
Las fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir: deformación, temperatura, presión, humedad, campos eléctricos o magnéticos, gases, vibraciones y otros parámetros. Su tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica les dan ciertas ventajas respecto a los sensores eléctricos.
Iluminación
4. Perspectivas futuras
La necesidad mundial de un incremento de la disponibilidad de ancho de banda ha conllevado y conllevará a un marcado interés en el desarrollo de redes ópticas. La capacidad casi ilimitada de la fibra óptica estará sujeta al desarrollo y mejoras de los equipos activos y de los multiplexores ópticos. Los láseres serán de gran importancia en un futuro teniendo una mayor variedad de extensiones y de diferentes capacidades.
Investigadores del University College de Londres han conseguido, en condiciones controladas de laboratorio, una velocidad de transmisión de datos 11 veces superior a la máxima oferta comercial en estos momentos. Tenemos el futuro de las comunicaciones y de otros ámbitos en un desarrollo de futuro no muy lejano.
Investigadores del University College de Londres han conseguido, en condiciones controladas de laboratorio, una velocidad de transmisión de datos 11 veces superior a la máxima oferta comercial en estos momentos. Tenemos el futuro de las comunicaciones y de otros ámbitos en un desarrollo de futuro no muy lejano.
5. Zonas de producción a nivel mundial y en España
En el mapa del mundo se muestra los lugares de mayor comercialización y uso de las conexiones por fibra óptica. Las zonas de Asia basadas en esta producción son Japón, Taiwan, Corea del Sur y parte de China cerca de la costa debido a su utilización de agua salada. Hablando sobre Europa, Portugal, Alemania, Francia lideran la producción de este tipo de material. Aunque España no produce las fibras ópticas como tal, somos unos de los grandes consumidores a presente y a futuro no muy lejano de Europa y de todo el mundo. La producción de esta fibra en América está casi totalmente enfocada en EEUU y los proveedores de la materias primas son Canadá y Chile debido a su explotación minera.
6. Impacto Ambiental
Durante la obtención del material, el cual se obtiene en minas de cuarzo, hay un gran impacto ambiental debido a el transporte del material y también toda el agua y la maquinaria utilizada en su extracción y la refinación de la piedra. Además, el uso de diferentes químicos para la estabilidad y flexibilidad de la fibra óptica las cuales crean a una cubierta microscópica de polímeros, son muy agresivos y tóxicos para la vida vegetal y animal los cuales tienen que ser procesados y almacenados.
Durante la fabricación, se pierde mucho calor y material debido a fallos en la mecanización y sobre todo en el apartado de estiramiento debido a sus fallas por ser un proceso relativamente nuevo a nivel de fabricación en masa. También, burbujas e impurezas causan fallas en el proceso. Se tiene que tener en cuenta que el uso de bombas de inyección de hidrógeno son utilizados. Por eso, se necesita una previa asolación del gas y eso además de costoso , se pierde mucha energía.
El funcionamiento de este material puede afectar en parte al medio ambiente debido a la amplificación del rayo láser y el surco de tierra llamado acueducto por donde tiene que ser conducido afectando a infraestructuras cercanas y también a la tierra por su impacto visual e infertilidad. En los cables submarinos, el impacto no es tanto solo si se recubre bien los filamentos. La movilización y utilización de esta fibra es muy difícil de instalar y conectar, por esto se utilizan muchos recursos.
Por su naturaleza de material de vidrio, su re-utilización y reciclaje es muy fácil pero lo único que afecta a esto es su recubrimiento y tratamiento con químicos. El uso de separado térmico, es muy eficaz para separar ambos materiales. Pero como siempre, consume mucha energía y agua que puede ser utilizada para otros sectores.
7. Normalización del material (ISO,AENOR,etc)
7. Normalización del material (ISO,AENOR,etc)
Métodos de ensayo para cables eléctricos y cables de fibra óptica sometidos a condiciones de fuego. Ensayo de propagación vertical de la llama para un conductor individual aislado o cable. Procedimiento para llama pre-mezclada de 1kW.
En esta norma (igual a de la normativa europea y mundial ) se recoge un ensayo sobre la durabilidad y resistencia de la fibra sometida a grandes cantidades de calor y su comportamiento durante la misma. Esto tiene una gran importancia debido a posibles complicaciones en su instalación y acoplamiento a la red eléctrica. Un fallo en el umbral de calor y podría incendiar todo una casa en cuestión de minutos por el recubrimiento de polímeros.
Esta regla está muy relacionada con esta otra,UNE-EN 13501-1:2007+A1:2010, porque en ella se recoge todo los efectos del fuego y del calor en general a todo tipo de materiales para infraestructura.
El comité que regula todo lo relacionado con cables para telecomunicaciones y fibra óptica es el CTN 212. Esta se hace cargo de la normalización de: Cables, hilos, guías de onda, conectores y accesorios para la comunicación y señalización, fibra óptica.
