Colaboración de la Fiber Optic Association (FOA) y Todo Fibra Óptica (TFO)
¿Qué es la luz?
En la edición anterior de esta sección, describimos brevemente cómo opera un sistema de telecomunicaciones, que es la fibra óptica, como funciona y sus ventajas sobre otros medios de transmisión. En esta ocasión el objetivo es entender que es la luz, o pulsos de radiación electromagnética, que transporta toda la información del mundo.
El Espectro Electromagnético
¿Te pusiste bloqueador solar antes de ir a la playa?… o ¿Que te dijo el doctor después de una resonancia magnética, un ultrasonido, o unos rayos x? ¿Cómo pueden saber si llevas un arma, o un líquido en la maleta cuando pasas por los filtros de seguridad en el aeropuerto? ¿Cómo es posible escuchar la radio de forma inalámbrica, o poder hablar por telefonía celular?
Cómo puedes ver, en nuestras vidas cotidianas hacemos uso de, o somos expuestos a, los diferentes tipos de radiación electromagnética. No son la excepción los pulsos de luz infrarroja que se usan para llevar toda la información del mundo a través de los cables de fibra óptica; pulsos u “ondas de radiación” que, por cierto, no son visibles al ojo humano.
La luz visible que podemos ver las personas (cómo el arcoíris, o la luz de tu lampara), es una mínima parte del espectro electromagnético, el cual consiste en ondas de radiación que van desde las radioondas, hasta los rayos gamma. Quizá no tienes idea de cuán importante en nuestras vidas es el espectro electromagnético, y cuantas cosas de la vida cotidiana son gracias a este fenómeno físico.
Longitud de Onda (Wavelength)
Uno de los términos más usados en las telecomunicaciones por fibra óptica, es la longitud de onda. Suena muy científico, pero en realidad es un termino para definir lo que conocemos como el color de la luz, o del espectro electromagnético. Es decir, ya sean Rayos X, Radiación Infrarroja, o Radioondas, todas tienen una longitud de onda que forman parte de especto electromagnético.
La longitud de onda y la frecuencia están relacionados, así que algunas formas de radiación son identificadas por su longitud de onda, mientras que otras son nombradas o identificadas por su frecuencia. Para la radiación de longitudes de onda más cortas, como la luz visible, UV y Rayos X, por ejemplo, generalmente nos referimos a ellas por su longitud de onda, mientras que, para longitudes de onda más larga, como la radio y TV, nos referimos a ellas por su frecuencia.
La luz con la que estamos más familiarizados es, por supuesto, la luz que podemos ver. Nuestros ojos son sensibles a la luz cuya longitud de onda está en el rango de aproximadamente 400 nanómetros (mil millonésimas de metro) a 700 nanómetros, desde el azul / violeta hasta el rojo.
Para la fibra óptica con fibras de vidrio, utilizamos luz en la región infrarroja que tiene longitudes de onda más largas que la luz visible, típicamente alrededor de 850, 1300 y 1550 nm. ¿Por qué usamos el infrarrojo? Porque la atenuación de la fibra es mucho menor en esas longitudes de onda. La atenuación de la fibra óptica de vidrio se debe a dos factores, la absorción y la dispersión. La absorción ocurre en varias longitudes de onda específicas llamadas bandas de agua debido a la absorción por cantidades diminutas de vapor de agua en el vidrio.
La dispersión es causada por la luz que rebota en átomos o moléculas en el vidrio. Es fuertemente una función de la longitud de onda, con longitudes de onda más largas que tienen una dispersión mucho menor. ¿Alguna vez te has preguntado por qué el cielo es azul? Es porque la luz del sol se dispersa con más fuerza en el azul.
Las longitudes de onda de transmisión de fibra óptica están determinadas por dos factores: longitudes de onda más largas en el infrarrojo para una menor pérdida en la fibra de vidrio, y en longitudes de onda que se encuentran entre las bandas de absorción. Por tanto, las longitudes de onda normales son 850, 1300 y 1550 nm. Afortunadamente, también podemos fabricar transmisores (láseres o LED) y receptores (fotodetectores) en estas longitudes de onda.
Si la atenuación de la fibra es menor en longitudes de onda más largas, ¿por qué no usamos longitudes de onda aún más largas? Las longitudes de onda infrarrojas cambian entre la luz y el calor, como si pudiera ver el resplandor rojo apagado de un elemento de un calefactor eléctrico y sentir el calor. A longitudes de onda más largas, la temperatura ambiente se convierte en ruido de fondo, señales perturbadoras. Y hay bandas de agua significativas en el infrarrojo.
A menudo nos referimos a longitudes de onda en fibra óptica. Las longitudes de onda que usamos para la transmisión deben ser las longitudes de onda que probamos para detectar pérdidas durante la fabricación de cable. Nuestros medidores de potencia están calibrados en esas longitudes de onda para que podamos probar el equipo de red que instalamos.
Las tres longitudes de onda principales para fibra óptica, 850, 1300 y 1550 nm impulsan todo lo que diseñamos o probamos. NIST (el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.) Proporciona calibración del medidor de potencia en estas tres longitudes de onda para fibra óptica. La fibra multimodo está diseñada para funcionar a 850 y 1300 nm, mientras que la fibra monomodo está optimizada para 1310 y 1550 nm. La diferencia entre 1300 nm y 1310 nm es simplemente una cuestión de convención, que se remonta a los días en que AT&T dictaba la mayor parte de la jerga de la fibra óptica. Se utilizaron láseres a 1310 nm y LED a 1300 nm en fibra monomodo y multimodo, respectivamente.
Los sistemas de telecomunicaciones recientes utilizan multiplexación por división de longitud de onda (Wavelength división Multiplexing o WDM), ya sea Dense WDM (DWDM) o Coarse WDM (CWDM). En estos sistemas, los láseres se eligen con longitudes de onda precisas espaciadas estrechamente, pero no tan cerca que interfieran entre sí, y se transmiten simultáneamente en una sola fibra. Es como el espectro de radio FM. WDM puede utilizar la gama completa de longitudes de onda entre 1260 y 1670 nm en varias bandas. En la siguiente edición hablaremos más sobre WDM y las bandas de longitud de onda utilizadas en la fibra monomodo.
Una nota sobre seguridad
El espectro visible está muy por debajo de las longitudes de onda utilizadas en la fibra óptica. Eso significa que generalmente no puede ver la luz en los sistemas de fibra, por lo que no hay razón para mirar en el extremo de una fibra para ver si hay una señal. Algunos sistemas de fibra óptica como CATV y DWDM tienen suficiente potencia para ser potencialmente peligrosos para el ojo, por lo que nunca debe mirar el extremo de una fibra a menos que la haya probado con un medidor de potencia de fibra óptica y sepa que no hay potencia óptica presente.
