Una fibra óptica , o fibra óptica en inglés de la Commonwealth , es una fibra flexible de vidrio o plástico que puede transmitir luz [a] de un extremo al otro. Estas fibras encuentran un amplio uso en las comunicaciones de fibra óptica , donde permiten la transmisión a distancias más largas y con anchos de banda (velocidad de transferencia de datos) más altos que los cables eléctricos. Se utilizan fibras en lugar de cables metálicos porque las señales viajan a través de ellas con menos pérdidas y son inmunes a las interferencias electromagnéticas . [1] Las fibras también se utilizan para iluminación e imágenes y, a menudo, se envuelven en haces para que puedan usarse para transportar luz hacia espacios confinados o sacar imágenes de ellos, como en el caso de un fibroscopio . [2] Las fibras especialmente diseñadas también se utilizan para una variedad de otras aplicaciones, como sensores de fibra óptica y láseres de fibra . [3]
Las fibras ópticas de vidrio se fabrican normalmente mediante estirado , mientras que las fibras de plástico se pueden fabricar mediante estirado o extrusión . [4] [5] Las fibras ópticas normalmente incluyen un núcleo rodeado por un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo . La luz se mantiene en el núcleo mediante el fenómeno de reflexión interna total que hace que la fibra actúe como guía de ondas . [6] Las fibras que soportan muchas rutas de propagación o modos transversales se denominan fibras multimodo , mientras que aquellas que soportan un solo modo se denominan fibras monomodo (SMF). [7] Las fibras multimodo generalmente tienen un diámetro de núcleo más amplio [8] y se utilizan para enlaces de comunicación de corta distancia y para aplicaciones donde se debe transmitir alta potencia. [9] Las fibras monomodo se utilizan para la mayoría de los enlaces de comunicación de más de 1.050 metros (3.440 pies). [10]
Poder unir fibras ópticas con bajas pérdidas es importante en la comunicación por fibra óptica. [11] Esto es más complejo que unir alambres o cables eléctricos e implica una cuidadosa división de las fibras, una alineación precisa de los núcleos de las fibras y el acoplamiento de estos núcleos alineados. Para aplicaciones que exigen una conexión permanente, es común un empalme por fusión . En esta técnica, se utiliza un arco eléctrico para fundir los extremos de las fibras. Otra técnica común es el empalme mecánico , donde los extremos de las fibras se mantienen en contacto mediante una fuerza mecánica. Las conexiones temporales o semipermanentes se realizan mediante conectores de fibra óptica especializados . [12]
Se conoce como fibra óptica al campo de las ciencias aplicadas y la ingeniería que se ocupa del diseño y aplicación de fibras ópticas . El término fue acuñado por el físico indio-estadounidense Narinder Singh Kapany . [13]
Daniel Colladon y Jacques Babinet demostraron por primera vez en París a principios de la década de 1840 el guiado de la luz por refracción, el principio que hace posible la fibra óptica . [14] John Tyndall incluyó una demostración de ello en sus conferencias públicas en Londres , 12 años después. [15] Tyndall también escribió sobre la propiedad de la reflexión interna total en un libro introductorio sobre la naturaleza de la luz en 1870: [16] [17]
Cuando la luz pasa del aire al agua, el rayo refractado se desvía hacia la perpendicular ... Cuando el rayo pasa del agua al aire, se desvía desde la perpendicular... Si el ángulo que el rayo en el agua forma con la perpendicular a Si la superficie tiene más de 48 grados, el rayo no saldrá del agua en absoluto: se reflejará totalmente en la superficie... El ángulo que marca el límite donde comienza la reflexión total se llama ángulo límite del medio. Para el agua, este ángulo es de 48°27′, para el vidrio de pedernal es de 38°41′, mientras que para un diamante es de 23°42′.