Reflexión interna total:
- El principio fundamental detrás de la comunicación por fibra óptica es la reflexión interna total. Cuando la luz viaja desde un medio más denso (como el vidrio o el plástico) a un medio menos denso (como el aire), se refleja si incide en el límite entre los dos medios en un ángulo mayor que el ángulo crítico.
- En las fibras ópticas, la señal luminosa es guiada a través del núcleo mediante múltiples reflexiones internas totales en la interfaz núcleo-revestimiento. El revestimiento es un material que rodea el núcleo con un índice de refracción más bajo, asegurando que la luz permanezca confinada dentro del núcleo.
Índice de refracción:
- El índice de refracción es una medida de cuánta luz se desvía al pasar de un medio a otro. El material del núcleo de una fibra óptica tiene un índice de refracción más alto que el revestimiento, lo que hace que la luz se refleje hacia el núcleo en la interfaz núcleo-revestimiento.
Dispersión:
- La dispersión se refiere a la dispersión de las señales luminosas a medida que se propagan a través de una fibra óptica. Diferentes longitudes de onda de luz viajan a velocidades ligeramente diferentes dentro de la fibra, lo que genera un fenómeno llamado dispersión cromática. Además, diferentes modos de luz (es decir, las trayectorias tomadas por los rayos de luz) pueden experimentar diferentes tiempos de viaje, lo que resulta en una dispersión modal.
- La dispersión limita el ancho de banda y la distancia de transmisión de los cables de fibra óptica y es un factor importante considerado en el diseño e ingeniería de sistemas de fibra óptica.
Atenuación:
- Los cables de fibra óptica experimentan pérdida de señal debido a diversos factores como impurezas, imperfecciones del material y dispersión. Esta pérdida se conoce como atenuación y se mide en decibelios por kilómetro (dB/km).
- Para superar la atenuación y garantizar una transmisión de datos confiable, se utilizan amplificadores ópticos o repetidores a intervalos regulares a lo largo de enlaces de fibra óptica extendidos para amplificar las señales ópticas y compensar la pérdida de señal.
Fibras monomodo y multimodo:
- Las fibras ópticas se clasifican en dos tipos principales:fibras monomodo y fibras multimodo.
- Las fibras monomodo tienen un diámetro de núcleo pequeño que permite que solo se propague un modo de luz, minimizando así la dispersión modal y permitiendo la transmisión de datos de alta velocidad a largas distancias.
- Las fibras multimodo tienen diámetros de núcleo más grandes y pueden admitir múltiples modos de propagación de la luz. Por lo general, se utilizan para distancias más cortas o aplicaciones donde no se requieren altas velocidades de datos.
Ventanas ópticas:
- Los cables de fibra óptica operan dentro de rangos de longitud de onda específicos conocidos como ventanas ópticas. Estas ventanas corresponden a regiones de baja atenuación y son cruciales para determinar las características de transmisión y el rendimiento de los sistemas de fibra óptica.
- Las ventanas ópticas comúnmente utilizadas son:
- Primera ventana (banda O):1260-1360 nm
- Segunda ventana (Banda E):1530-1565 nm
- Tercera ventana (Banda S):1800-1900 nm
- Cuarta ventana (banda C):1565-1625 nm
- Quinta ventana (banda L):1565-1625 nm
Al comprender estos principios, los cables de fibra óptica han revolucionado las redes de comunicación y proporcionan la base para Internet de alta velocidad, transmisión de datos y diversas aplicaciones en telecomunicaciones, medicina y tecnología de sensores.