Por: Alfonso Padilla Vivanco
Uno de los más importantes desarrollos tecnológicos de estas últimas décadas es, sin duda, la fibra óptica. Ésta es muy parecida a una tubería o cable de luz que permite transportar información óptica de un lugar a otro. Tal dispositivo óptico se considera una guía de onda en forma de hilo de un material altamente transparente; diseñado para transmitir información a grandes distancias usando señales luminosas u ópticas.
Una de las primeros estudiosos en observar el efecto que producía una fibra óptica fue el físico irlandés John Tyndall, en el año 1870. Tyndall uso corrientes de agua para transmitir imágenes de los objetos. Una fibra óptica es una guía de onda, la cual está compuesta por un núcleo de material transparente rodeado por una capa de otro material, conocido como revestimiento, el cual es igualmente transparente, pero con índice de refracción inferior al del núcleo. Finalmente, todo se rodea con un recubrimiento. Esta última etapa puede consistir de dos partes: el recubrimiento primario y el secundario. El funcionamiento de una fibra óptica se basa en el fenómeno de la reflexión total interna. La luz entra en la fibra con rayos paralelos cercanos al eje central del núcleo, éstos inciden en las paredes interiores de la fibra, formando ángulos muy cercanos a cero grados. De este modo sufren reflexión y van rebotando por el interior de ésta, sin perder apenas intensidad.
Una ventaja de la transmisión por fibra óptica es que cualquier haz de rayos luminosos que entre a ésta seguirá las curvaturas de la misma, siempre y cuando la fibra no se doble excesivamente. Este principio podría aplicarse a cualquier cilindro de vidrio común y corriente, a condición de que éste tenga los extremos pulidos. No obstante ello, el cilindro no es flexible como si lo es una fibra de vidrio o plástico. Un problema que debe evitarse para que una fibra óptica no deje de realizar su función correctamente, es no ensuciar la parte externa de ella, debido a que eso cambia las condiciones de refracción en el punto de contacto y por lo tanto destruye la reflexión total interna que debe realizar la onda luminosa o señal. Esa es justamente la utilidad del recubrimiento, el cual actúa como una tapa protectora; permitiendo mantener la reflectividad de la fibra, en forma constante y controlada.
Típicamente, el revestimiento no es transparente, aunque comúnmente si es un dieléctrico. Durante el diseño y construcción de una fibra óptica se deben elegir los índices del núcleo y revestimiento adecuados. Los rayos que se reflejan con ángulos demasiado pequeños con respecto a la normal de la superficie inferior acaban perdiéndose, mientras que los rayos paralelos pueden atravesar la fibra casi en su totalidad. Aunque no necesariamente, una fibra óptica debe ser cilíndrica, por lo que ésta suele fabricarse así; por qué además es más fácil su construcción. Si el núcleo no es cilíndrico y tiene alguna irregularidad, la luz quedaría atrapada y esto produciría pérdidas energéticas.
Una interesante aplicación de las fibras ópticas al área médica es en los endoscopios. Esto permite al especialista poder visualizar zonas del organismo, que de otra forma serían inaccesibles. Los endoscopios permiten a los médicos examinar las cavidades del cuerpo y los órganos huecos, detectar enfermedades y, al mismo tiempo, tratarlas con una mínima invasión, si esto fuera necesario. Las fibras, de sólo unos pocos milímetros de grosor, transmiten luz y logran con ello que el especialista pueda visualizar imágenes de alta resolución y en tiempo real, de las partes internas del cuerpo humano.
Otra importante aplicación de las fibras ópticas llegó en 1988. En ese año entró en funcionamiento el primer cable transatlántico de fibra óptica, el TAT-8. La fibra óptica reemplazó rápidamente a los cables de cobre para satisfacer la creciente necesidad de mayor capacidad transmisión de datos. Hoy en día, los cables submarinos tienen capacidades de hasta varios terabytes por segundo, éstos pueden conectar a todo el planeta. Las fibras ópticas ofrecen velocidades de transmisión sustancialmente más altas y, al mismo tiempo, proporcionan grandes alcances. Otras ventajas es que ahora son cables más ligeros, tienen menores requisitos de espacio y usan menos repetidoras. Los costos de operación y mantenimiento también se reducen significativamente.
Apreciable lector te invito a ver un par de videos relacionados con las aplicaciones de la fibra óptica:
Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
