LA FIBRA QUE NOS TOCA

La fibra óptica es la nueva revolución en las telecomunicaciones. ¿De qué está compuesta? ¿Cómo funciona? ¿Qué ventajas y problemas presenta frente al cable tradicional?

Las compañías de telefonía están implantando amarchas forzadas tendidos de fibra óptica para permitir velocidades superiores a los 100 megas. Para su desarrollo en vertical, es decir, en los cables de los edificios, Telefónica se ha asociado con Jazztel, mientras que Orange ha hecho lo propio con Vodafone. Telefónica alcanzó en el primer semestre de 2013 los 431.000 usuarios en España. Por su parte, Orange yVodafone estiman llegar a 800.000 hogares con su fibra óptica paramarzo de 2014, con 200millones de inversión, dentro de un gasto global de 1.000 millones para cubrir 6 millones de hogares en 2017. La fibra está destinada a sustituir a los tradicionales cables. Telefónica estima que en 5 años desaparecerá laADSL. Sin embargo, poca gente conoce el fundamento de esta nueva tecnología.

La fibra óptica se fundamenta en la capacidad de la luz para transmitir información, pues es una onda electromagnética; y, si otras ondas como las de radio se pueden aprovechar, ¿por qué no hacer lomismo con las ondas del espectro visible -los colores-? De este modo, la fibra es el canal que conecta unos emisores de impulsos lumínicos con unos sensores que transforman la luz en electricidad, que a su vez se transforma en imágenes, sonidos y datos. En vez de necesitar cables de cobre y voltajes para transmitir la señal, ésta pasa a transmitirse mediante la luz.

La fibra está compuesta por dos cilindros de vidrio concéntricos, que poseen índices de refracción distintos. Cuando un rayo de luz impacta contra un medio de distinta densidad, como por ejemplo cuando pasa del aire al agua o, en este caso, de un vidrio a otro de distinta densidad, se refleja -rebota con dirección opuesta- y se refracta -se introduce en el nuevo medio cambiando su dirección-. Por tanto, parte del rayo de luz se pierde en el segundo medio, al ser refractado. Sin embargo, si el rayo incide con cierto ángulo sobre la frontera entre los medios, se produce una reflexión completa, sin refracción, con lo que prácticamente no se produce pérdida alguna. Así es como la fibra consigue transportar impulsos lumínicos a grandes distancias sin apenas experimentar cambios, mediante la reflexión total de la luz. Hay muchos tipos de fibra óptica, en la que según el tipo, la luz se propaga demodo diferente. Pero todos se rigen por el mismo principio.

La fibra óptica aprovecha la luz para cifrar datos y transmitirlos a grandes distancias

Todo lo anterior ayuda a comprender cómo funciona la fibra; ahora abordaremos el funcionamiento del emisor y el detector. El primero tiene que ser una fuente luminiscente, cuyo funcionamiento apenas suponga gasto energético, y que pueda encenderse y apagarse millones de veces por segundo, ya que las señales lumínicas se transmiten por valores absolutos de luz/no luz, que son transformados después en señales digitales de unos y ceros.

Para ello, se utilizó primeramente el LED, que genera luz por bombardeo de electrones sobre iones deAntimonio oAluminio e Indio o Galio, insertos en una red de silicio que, al recibirlos vuelven a su forma atómica natural y emiten energía en forma de luz. Sin embargo, el LED emitía luz en todas direcciones, por lo que muchos fotones se perdían. Eso se solucionó con el láser, un dispositivo capaz tanto de enfocar cada emisión lumínica en una dirección precisa, como de emitir luz coherente monocromática, es decir, producir una excitación simultánea de los electrones, que produce una emisión de luz con una longitud de onda constante: un mismo color. Teniendo en cuenta que la fibra óptica necesita de un color determinado, próximo a los 1.300 nanómetros de longitud de onda -infrarrojo-, para conseguir el mínimo porcentaje de pérdidas, el láser se convirtió en el emisor ideal.

Cuando estos estímulos se reflejan millones de veces en la fibra y llegan al fotodetector, han sufrido leves pérdidas, bien sea por fallos de construcción, o bien porque parte de luz es siempre absorbida por el vidrio. Al terminar su recorrido llegan al detector, un mecanismo normalmente compuesto por un material semejante al que utiliza el LED, pero con una zona de deplexión (de iones) que ocupa la mayor parte de su red de silicio. Esta superficie está preparada para que, al impactar los fotones, generen una pequeña corriente de electrones, que pasan a los diversos receptores que transforman la corriente eléctrica en la información que el usuario quiere, ya sea una canción descargada, o un informe.

Cada cable contiene decenas de haces de fibra óptica, para acelerar la comunicación. Debido a que deben seguir una colocación complicada y específica para lograr la máxima reflexión de la luz, cada cable está compuesto por un complejo sistema de capas, hilos armados y amortiguadores, que evitan que las fibras sufran daños o se descoloquen.

Este sistema de comunicación supone numerosas ventajas que compensan su costosa tecnología y colocación y su imposibilidad de comunicar estímulos modulados -sólo emite información por luz/no luz-. En primer lugar, la fibra se compone de silicio, que es el material del que está compuesto cerca de la cuarta parte de la corteza terrestre, con lo que se abarata el precio de la materia prima. A diferencia del cobre, la transmisión de datos no genera un calentamiento perjudicial para la información -la subida de temperatura en materiales como el cobre puede arrancar electrones que provocan interferencias en la transmisión de datos-, además de ofrecermás seguridad, por la dificultad que requiere realizar empalmes para piratear la fibra óptica. En segundo lugar, ofrece unas características físicas que la hacen inmune a las interferencias por campos electromagnéticos, además de permitirle operar con un ancho de banda elevado, lo que le capacita para transmitirmás información por cable, además de no requerir retorno ni preocuparse por conceptos como la resistencia del cable al paso de las señales. Por todas estas razones, es el canal de transmisión de información del futuro, tanto para Internet y las telecomunicaciones, como para instrumentos médicos de endoscopia.

Un láser emite fotones que son transformados en señales eléctricas por un fotodetector