0Internet de alta velocidad, televisión digital y comunicaciones móviles son posibles gracias a los delgados hilos de vidrio que se extienden a lo largo del lecho marino entre continentes. Si no fuera por la fibra óptica, difícilmente habría leído estas líneas.
Los fundamentos de esta tecnología se describieron a mediados del siglo XIX. Luego intentaron usar el agua como conductor de señales, sin éxito. Los materiales adecuados para la implementación de una idea audaz se desarrollaron solo después de más de cien años.
Del mismo modo, es una alta tasa de transferencia de datos. Además, la capacidad de un cable óptico está determinada por el número de fibras, que puede ser de 48 o más en un cable. Por lo tanto, al instalar fibra óptica en casa podemos ver muchas ofertas fibra y móvil, en la mayoría de los casos, es suficiente colocar 1 cable óptico de la capacidad requerida. El sistema óptico tiene una buena compatibilidad EMC y el ancho de banda tiene el potencial de aumentar y se mide en Gbps.
Conductor de luz
En un cable normal, la señal se transmite a través de un conductor de cobre. La información es transportada por una corriente de electrones, una corriente eléctrica. Los datos se transmiten encriptados en código binario. Si el impulso pasa, significa uno, no pasa, cero.
En una línea de comunicación de fibra óptica, el principio de codificación es el mismo, pero la información es transportada por fotones u ondas de luz, más precisamente, ambos al mismo tiempo. Los científicos han discutido sobre la naturaleza de la luz durante tanto tiempo que finalmente han combinado teorías incompatibles. Pero no es necesario comprender el dualismo de ondas cuánticas para comprender cómo se utiliza la luz para transmitir información en las redes de telecomunicaciones.
Basta con comprender cómo hacer que la luz fluya a través de los cables durante kilómetros. Lo primero que me viene a la mente son los espejos. Haga un tubo de metal y cubra el interior con una capa lisa como la plata. La luz que entra por un lado rebotará en las paredes hasta que llegue a la salida del otro lado. No es una mala idea, pero no funcionará.
En primer lugar, fabricar un tubo de este tipo con la longitud requerida es una tarea extremadamente difícil y, por tanto, cara.
En segundo lugar, la reflectancia de la plata es del 99%, es decir, la luz que entra al tubo perderá energía y después de 100 reflejos se apagará por completo.
Es mucho mejor prescindir de los espejos. Los fundamentos de la óptica geométrica, establecidos en el siglo XIX, le dirán cómo hacer esto.
La idea básica es fácil de demostrar con un ejemplo de acuario. Un rayo de luz procedente de una fuente bajo el agua atraviesa el límite entre el agua y el aire (dos medios con propiedades ópticas diferentes) y cambia parcialmente la dirección del movimiento y en parte se refleja desde el borde de los dos medios como un espejo.
Si se reduce el ángulo de incidencia del haz, en un momento determinado la luz dejará de salir del agua del todo y se reflejará por completo, en un 100%. El borde de dos entornos funciona mejor que cualquier espejo.
Al final resultó que, no se necesita agua para crear tal borde. Dos materiales cualesquiera que transmitan la luz de manera diferente, con diferentes índices de refracción, servirán. Incluso una diferencia del 1% es suficiente para crear una fibra óptica.
Alambres de vidrio
En lámparas y juguetes, las guías de luz están hechas de plástico, pero se necesitan materiales más caros y transparentes para obtener una fibra óptica adecuada para la comunicación.
Los científicos han adaptado el vidrio de cuarzo para este propósito. El núcleo de la preforma de fibra suele estar hecho de dióxido de silicio puro. La capa exterior también está hecha de cuarzo, pero con una mezcla de boro o germanio para reducir el índice de refracción.
Anteriormente, para obtener un espacio en blanco, simplemente insertaban dos tubos de vidrio entre sí, pero hoy en día a menudo lo hacen de manera diferente. Los tubos huecos de cuarzo puro se llenan con una mezcla de gases con un alto contenido de germanio y se calientan lentamente hasta que el germanio se asienta en una capa uniforme en la superficie interna.
Después de que haya crecido una capa suficientemente gruesa de óxido de germanio sobre el vidrio de cuarzo, la tubería se calienta hasta que se ablande y se extrae hasta que la cavidad interior colapsa.
Entonces se obtiene una varilla con un diámetro de 1 a 10 centímetros y una longitud de aproximadamente 1 metro, que ya contiene cuarzo en el núcleo con la adición de germanio, que tiene un índice de refracción aumentado y una cáscara de cuarzo puro alrededor.
Tal pieza de trabajo se entrega a la parte superior de una torre hasta varias decenas de metros de altura. Allí, la parte inferior de la pieza de trabajo se calienta nuevamente a mil quinientos grados, casi hasta el punto de fusión, y se saca el hilo más delgado. Al bajar, el vidrio se enfría y se sumerge en un baño de polímero, que forma una capa protectora sobre la superficie del cuarzo. Con este método, se obtienen hasta 100 km de fibra de vidrio de una pieza de trabajo. En la base de la torre, la fibra enfriada se enrolla en un carrete.
Sí, está enrollado con precisión: curiosamente, la fibra de cuarzo se dobla fácilmente.
Las fibras resultantes se recogen en haces de varias piezas y se sellan en polietileno. Luego, los cables se tejen a partir de estos paquetes.
Cada cable puede contener de dos a tres y hasta varios cientos de fibras ópticas. En el exterior, para mayor resistencia, están trenzados con un hilo de polímero y reciben otra capa protectora hecha de polietileno.
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