Si bien puede parecer magia o ciencia ficción, la tecnología de fibra óptica es muy científica y existe desde hace más de medio siglo. ¿Pero cómo funciona? ¿Cómo se convierte el vidrio en fibra óptica? ¿Cómo puede la luz transmitirse a través de un cable y llegar a su destino? (Pista: no se trata de polvo de hadas ni elfos).
En 1970, los ingenieros del laboratorio de investigación de Corning Incorporation en Corning, Nueva York, tropezaron con una fórmula para fabricar hebras de vidrio que podían transmitir pulsos de luz que contenían datos que luego podían ser leídos por computadoras. Hasta entonces, los datos sólo podían viajar a través de cables de cobre. A partir de este descubrimiento, probaron la transmisión de datos por fibra a distancias más largas, todo ello con una pérdida de señal mínima. Esta nueva fibra de "bajas pérdidas", como se la conoció, inició la revolución tecnológica de datos y telecomunicaciones que continúa más de medio siglo después. Pero ¿cómo se fabrica esta fibra de vidrio?
Las 3 C de la fibra
Para entender por qué la fibra se fabrica de la forma en que se fabrica, es importante comprender primero cómo viaja la luz. Las ondas de luz viajan en línea recta hasta que chocan con un objeto que las refleja, refracta o absorbe. La fibra óptica está diseñada para minimizarreflexiónmientras maximizarefraccióny eliminandoabsorción. El desafío con la fibra óptica era mantener la señal luminosa dentro de la fibra de principio a fin. Esta necesidad de mantener la señal dentro de la fibra dictó los materiales y el proceso mediante el cual el vidrio líquido se convierte en un cable de fibra óptica utilizable.
Hay tres componentes principales en cada hilo de fibra óptica:núcleo, revestimiento,yrevestimiento.
Los hilos de fibra óptica se componen de estas capas, cada una de las cuales cumple una función diferente en la transmisión de datos a través de la luz.
Contrariamente a la creencia popular, elcentro, por donde viaja la luz, no es hueco. En cambio, es vidrio de sílice sólido y ultrapuro, tan puro que sus niveles de contaminantes se miden en partes por mil millones. Este nivel de pureza es esencial para que la señal luminosa viaje por el hilo de fibra sin degradar la calidad de la luz, lo que degradaría los datos. Cada vez que la luz incide sobre un objeto, éste pierde un poco de fuerza. La clave del éxito en la transmisión de señales de fibra óptica es minimizar esa pérdida mediante el uso de vidrio ultraclaro. Cuanto más claro sea el cristal, mejor será la señal luminosa de un extremo a otro.
Una segunda capa de vidrio, menos pura, llamadarevestimientorodea toda la longitud del núcleo de fibra. Esta capa actúa como un reflector para mantener la luz dentro del núcleo mientras viaja hacia su destino. Sin el revestimiento, la luz escaparía del núcleo y se perdería. Sin embargo, con el revestimiento, la luz viaja a su destino con una pérdida mínima de señal, preservando la integridad de los datos de principio a fin.
El revestimiento evita que la luz se escape del núcleo.
El tercer y último componente es la goma fina.revestimientoque protege la fibra de rayones y facilita a los instaladores y técnicos la organización de las fibras. Por lo general, el revestimiento está codificado por colores para facilitar la conexión y la instalación.
Veamos el proceso paso a paso que comienza con productos químicos sin procesar y los convierte en la fibra terminada.
Colocación y consolidación
La producción de fibra comienza colgando una varilla de cebo de cerámica diseñada para atraer dióxido de silicio, una forma muy pura de sílice, dentro de un recipiente ultralimpio con clima controlado. El dióxido de silicio se adhiere a la varilla de cerámica y forma un grueso cilindro de vidrio llamado preforma. Luego, el proceso de consolidación elimina la humedad de la preforma recién creada en un horno de alta temperatura y transforma el dióxido de silicio desbaste en un vidrio liso y no poroso antes de sinterizar/fundir los extremos para darle forma y prepararlo para el siguiente paso. Este proceso da como resultado la fibra óptica en bruto que se convertirá en la hebra en el tercer paso.
El sorteo es donde el vidrio caliente se vuelve lo suficientemente delgado como para convertirlo en un núcleo y revestimiento de fibra óptica.
Dibujar
El último paso en la creación de la parte de vidrio del cable de fibra óptica es el estirado, que comienza con la pieza en bruto recién formada que cuelga verticalmente dentro de un horno ultracaliente, calentando el vidrio hasta el punto de fusión. La punta de la pieza en bruto se calienta, se ablanda y comienza a caer lentamente, formando una hebra de vidrio muy delgada en su camino hacia abajo, tan delgada que se mide en micras. Este hilo se convierte en el núcleo y el revestimiento. Dependiendo del tamaño, cada pieza en bruto puede producir hasta 5 kilómetros de fibra.
Revestimiento
Una vez que la fibra de vidrio se ha enfriado, se enrolla en grandes carretes y se envía a una fábrica de acabado donde se desenrolla y se envía a través de una máquina que aplica una fina capa de caucho en el exterior del hilo. Recubrir el hilo no aumenta significativamente la resistencia general. El cristal es bastante fuerte por sí solo. En cambio, el recubrimiento evita que la fibra se raye y facilita a los instaladores manipularla y encontrar dónde se conectan las fibras, de manera similar a la forma en que los cables de cobre están codificados por colores para una fácil organización.
Cableado
Por más resistentes que sean los hilos de fibra óptica, aún los protegemos con armadura como una capa adicional de protección contra el clima y otras condiciones.
Aunque los hilos de fibra óptica individuales pueden transportar una gran cantidad de datos por sí solos, normalmente la fibra óptica se agrupa en cables para facilitar la instalación y protegerlos de los elementos. A menudo, las fibras individuales se unen en cintas de colores 12-, 24-, 48-, 72- y 96-hebras que luego se alojan dentro de una protección de goma o metal. conducto para su despliegue en un vecindario.
Una vez que llegan al hogar o negocio, las fibras se vuelven a separar en hebras individuales para atender a los clientes. Esto permite que muchos clientes obtengan servicio desde un solo paquete de cables en el suelo sin que ninguno de ellos comparta ancho de banda con sus vecinos porque cada hogar tiene su propia fibra dedicada.
Salvo daños causados por una fuente externa, el cable de fibra óptica debería durar generaciones de usuarios de Internet, con un ancho de banda y una velocidad prácticamente ilimitados.