APLICACIONES
La aplicaciones de la fibra óptica hoy en día
son múltiples. Además, esta en un continuo proceso de expansión, sin conocer
exactamente límites sobre ello.
Partiendo de que la fibra óptica transmite
luz, todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad (bien sea por falta
de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda de precisión)
tiene cabida este campo.
Si a todo esto sumamos la gran capacidad de
transmisión de información de este medio, (debido a su gran ancho de banda,
baja atenuación, a que esta información viaja a la velocidad de la luz, etc.)
dichas aplicaciones se multiplican.
Campos tales como las telecomunicaciones,
medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica y vigilancia se benefician
de las cualidades de este herramienta óptica.
Medicina
En este campo son evidentes las ventajas que
puede aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas
clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemas tradicionales por
los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios,
broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta
tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades
internas del cuerpo humano.
Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas
opticoelectrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de
agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para
la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se
encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra lleva la
imagen a un monitor.
Los campos generales de empleo en medicina
son:
- Diagnóstico: complementa a la radiología, al
proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la
toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de
cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.
- Terapéutico: permiten la actuación
quirúrgica en vías biliares para eliminar cálculos, extraer cuerpos extraños,
etc.
- Postoperatorio: observación directa y
prácticamente inmediata a la operación de las zonas afectadas.
Otra importante aplicación de la fibra óptica
aparecida hace relativamente poco tiempo son las operaciones transatlánticas. Gracias
a los inmensos anchos de banda y a la velocidad a la que viaja la información a
través de este medio, hoy en día ya es posible que, un cirujano pueda operar a
un paciente interactuando en tiempo real mediante altas tecnologías sobre un
paciente que se encuentra en otro continente. Esto es un gran avance en la
medicina, ya que en un futuro evitará los costosos traslados que supone a un
paciente -y en la mayoría de los casos a sus familiares- el trasladarse a otro
continente y la estancia de estos durante la recuperación de dicho paciente.
Arqueología
En este campo, la fibra óptica se usa
habitualmente con el fin de poseer un acceso visual a zonas que son
inaccesibles mediante otros sistemas. Como en medicina también se usa un
endoscopio.
Sensores
Los sistemas eléctricos convencionales son a
menudo inadecuados en entornos de altas tensiones y zonas con campos
interferentes, locales de industrias con emanaciones, La fibra óptica no nos
plantea este problema.
Gracias a la exactitud que nos proporciona
este medio, los sensores son un punto bastante importante en el que se aplica
la tecnología de la fibra óptica.
Hay sensores de muchos tipos que incluyen esta
tecnología, tales como:
Sensores acústicos
Sensores eléctricos y magnéticos
Sensores de rotación
Sensores de aceleración
Sensores de presión
Sensores de temperatura.
Estos dispositivos exhiben numerosas ventajas,
la más importante son flexibilidad geométrica, inmunidad interferencia
electromagnética y pulsos electromagnéticos, gran ancho de banda y una gran
sensibilidad , como por ejemplo habilidad para detectar señales de niveles muy
bajos y con pequeños cambios, así como su reducido tamaño.
Aplicaciones Militares
Los beneficios de esta tecnología para los
militares radican fundamentalmente en la seguridad de este medio de transmisión
frente a las comunicaciones por radio y cables convencionales. De este modo se
reduce notablemente la necesidad de la codificación de mensajes en virtud de la
seguridad antidetección inherente a las fibras.
Otra razón de tanta importancia como la
anterior, y que justifica su aplicación militar, es el poco peso de los cables
de fibras, lo que proporciona importantes ahorros logísticos de material de
campaña y personal.
El comportamiento de los conductores ópticos
frente a las radiaciones nucleares es de alta seguridad, porque éstas no se
transmiten hasta los equipos terminales. Además, en el caso de las actuales
fibras monomodo ha mejorado notablemente su factor de ennegrecimiento ante una
radiación nuclear frente al comportamiento de las fibras multimodo anteriores;
la capacidad de transmisión, por otra parte, se recupera en pocos minutos tras
una explosión.
Una aplicación táctica muy interesante es el
uso de la fibra para la colocación de rádares distantes del centro de
operaciones; así se pueden disponer con gran margen de seguridad los radares de
detección en cualquier punto de las operaciones, ya que la seguridad de la
fibra frente a los factores ambientales es extraordinaria.
También en el caso de mísiles de crucero
lanzados desde guerra se lleva a cabo el control de] lanzamiento mediante
fibras ópticas. Los mísiles se controlan desde uno o más centros y las rampas
están interconectadas por una red redundante de cables ópticos. También se puede
llevar a cabo el guiado del misil mediante fibras ópticas.
Factores muy importantes a considerar en el
uso de estos sistemas en el campo militar es el de la sencillez, fiabilidad y
duración de los componentes de intemperie, tales como los conectores.
Iluminación
Es obvio que, ante todo, lo que la fibra
óptica transporta es luz. Al margen de la información que esta pueda enviar,
esta aplicación es bastante importante, ya que, debido a sus particulares
características nombradas anteriormente, nos permite con suma facilidad
iluminar zonas especiales sometidas a toxicidades, riesgos de incendio, etc.
tales como industrias petrolíferas, explotaciones mineras, industrias de altos
componentes inflamables y muchas otras.
Otra aplicación en la que la fibra está tomando
importancia, es en la señalización en las carreteras, aumentando
considerablemente la visión de estas a los conductores nocturnos.
En cuanto a ocio, y para mayor seguridad en
cuanto a la no necesidad de uso de la electricidad, la fibra a tomado gran
relevancia en lo que a iluminaciones de fuentes y piscinas se refiere, evitando
así el riesgo de electrocutarse como puede suceder en piscinas que son
iluminadas mediante sistemas convencionales.
Siguiendo con las aplicaciones de la fibra
para iluminación cabe destacar el factible uso que se le da en museos, ya que
puede filtrar los componentes ultravioletas de la luz, consiguiendo así evitar
el deterioro de las pinturas.
Telecomunicaciones
Un sistema de comunicaciones ópticas es una
forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz. La información
viaja en forma de luz a lo largo de dicho sistema. Hoy en día , se sabe que la
forma más eficiente de que la luz viaje desde un punto hasta otro es mediante
la fibra óptica.
Internet
El servicio de conexión a Internet por fibra
óptica, derriba la mayor limitación de este medio: La lentitud del trato de la
información. La conexión de Internet mediante fibra a parte de ser mucho mas
rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional:
caerse de la red continuamente. La fibra también nos resuelve en gran medida
los problemas de masificación de interlocutores, aunque esto todavía no está
totalmente resuelto.
Nos permite trabajar con gran rapidez en
entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello las líneas
telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente un
servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.
Redes
La fibra óptica ha ganado gran importancias en
el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de
larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con
equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este
sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la
incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes
electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los
sistemas de fibra.
Las computadoras de una red de área local
están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse
en oficinas o campus universitarios. Una LAN (redes locales de información)
permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un grupo
de usuarios y reduce los costes de explotación.
Otros recursos informáticos conectados son las
redes de área amplia (WAN, Wide Area Network) o las centralitas particulares
(PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan entre sí ordenadores
separados por distancias mayores, situados en distintos lugares de un país o en
diferentes países; emplean equipo físico especializado y costoso y arriendan
los servicios de comunicaciones.
Telefonía
En este campo es en el que más se está
extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas ciudades se
está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet. La fibra
nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de posibilidad
de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre) .El sonido es mucho
mas nítido, y no hace falta, como en el resto de las telecomunicaciones por
fibra el empleo de amplificadores de señal cada pocos kilómetros.
Otra ventaja del teléfono mediante fibra
óptica es la posibilidad de establecer conexión de Internet y teléfono al mismo
tiempo y con tan solo una línea. Esto no sería posible en una línea de teléfono
convencional debido a lo reducido de su ancho de banda para transmitir
información.
Otras Aplicaciones
La fibra óptica permite acceder a una
infinidad de servicios referente a las telecomunicaciones tales como:
Televisión: Recepción de una gran número de
canales con distintas opciones de compra. Paquete básico, canales premium,
vídeo bajo demanda, pago por visión ... una oferta amplísima compuesta por
canales informativos, musicales, espectáculos, deportivos, documentales,
infantiles...
Banco en Casa: Realización de cualquier tipo
de transacción bancaria, desde movimientos entre cuentas, contratación de un
depósito o la cancelación y cambio de entidad.
Telecompra: Tendrá acceso directo a anuncios
por palabras con opción a compra, hasta navegar por un centro comercial con la
posibilidad de adquirir el objeto que más desee.
Telemedida: La fibra óptica permite recoger
información sobre medidas de servicios como el agua, el gas o la electricidad
que, posteriormente serán enviados a las empresas correspondientes que nos
pasarán la factura de acuerdo con lo consumido.
Web TV: Será uno de los mejores ejemplos de la
interactividad que permite la fibra óptica. Facilitará el acceso a información
sobre restaurantes, comercios, eventos, espectáculos...
Radio Digital: Canales temáticos para todos
los gustos musicales, pero con la mejor calidad de sonido.
Transportes
Las especiales características de la fibra
óptica han suscitado su interés en aplicaciones a otros sectores de actividad
con exigencias especiales en materia de comunicaciones; un ejemplo típico es el
sector de los transportes ferroviarios y metropolitanos.
Las instalaciones de telecomunicación de
interés en estos sectores pueden subdividirse en:
Redes de telecomunicación (telefonía y
transmisión de datos).
Sistemas punto a punto - transmisión de video.
Instalaciones de control y adquisición de
datos.
Instalaciones de mando y señalización.
Pueden encontrarse otras aplicaciones
interesantes de la fibra óptica a bordo de vehículos, especialmente en el
sector del automóvil, donde hace años que existen usos especiales. Esta
aplicación en particular, ha encontrado una difusión tan amplia que en la
actualidad cada vehículo tiene en promedio dos metros de haz de fibras ópticas.
Además, también han adquirido una severa
importancia en los transportes aéreos, debido a su ligereza y a su resistencia
a condiciones climáticas adversas.
RELACIÓN ENTRE FIBRA ÓPTICA Y CABLES COMUNES
Las tecnologías de redes que acercan la
conectividad hasta nuestras casas han evolucionado rápidamente en los últimos
años. En poco más de una década hemos pasado de los anticuados módems
analógicos a posteriormente las diferentes versiones de xDSL (ADSL y VDSL) con
velocidades máximas de varias decenas de Mbps.
Sin embargo, los rápidos despliegues en redes de
fibra óptica y cable coaxial en múltiples regiones durante los últimos meses
están logrando que lleguen hasta muchas de nuestras casas (que no a todas)
conexiones que superan ampliamente los 100 Mbps abriendo la puerta a nuevos
tipos de servicios más allá del simple acceso a Internet. ¿Qué diferencias hay
entre estas dos tecnologías?, ¿es mejor la fibra o el cable?, ¿cuál ofrece más
posibilidades?.
Las redes puras de fibra óptica que llegan
hasta dentro del hogar están compuestas completamente por cables de fibra
óptica, de ahí que también se las conozca como Fiber To The Home (FTTH). Son un
medio de transmisión con muy buenas características por su alta capacidad a la
hora de transportar datos y por su baja atenuación, lo que permite enlaces de
muchos kilómetros sin problemas de que la señal pierda potencia.
Además, al transportar fotones de luz y no
corrientes eléctricas, son inmunes a las interferencias electromagnéticas que
sí sufren el resto de tecnologías basadas en cables de cobre.
CABLE COAXIAL
En la mayoría de los casos, el cable coaxial
es solo la punta del iceberg de la instalación total de la red. Es decir, es el
medio utilizado en el último tramo que llega a casa del cliente, en los últimos
cientos de metros, y que enchufamos a un cable-módem que suele hacer las veces
de router. Es lo que se conoce como redes de tipo HFC (Híbrido Fibra Coaxial),
que algunas operadoras tratan de vender como de pura fibra óptica aunque
claramente no lo son.
¿Es que hay diferencias? Pues sí. En una red
FTTH como las del apartado anterior, la fibra llega hasta dentro de casa.
Tenemos una fibra para nosotros solos que se conecta a un ONT (Optical Network
Terminal) encargado de transformar los fotones en electricidad y de ahí va al
router por medio de un cable Ethernet (si es que el router no está integrado
con el ONT).
FIBRA ÓPTICA SUBMARINA
Internet es una red intercontinental gracias a
los grandes cables submarinos que cruzan los océanos y a través de los cuales
circula la información. ¿Cómo son esos cables? ¿Cómo ha crecido la red desde
sus orígenes?.
La grandeza de Internet es que cada vez más
gente tiene acceso a él y por eso se ha convertido en un espacio multicultural
y de conversación entre gente de todo el mundo (aunque aún hay mucho trabajo
que hacer para universalizar Internet).
En cualquier caso, nada de esto sería posible
sin los cables submarinos que cruzan los océanos y conectan islas y continentes
para construir una red universal. Son grandes cables con una capacidad de
transmisión de datos enorme. Esta red de cables submarinos ha crecido mucho
desde sus orígenes, y hasta día de hoy un total de casi un millón de kilómetros
de cable recorriendo las profundidades de los océanos.
Así ha evolucionado la
red de cables submarinos
En este GIF se pueden ver todos los cables que
se han instalado desde 1988. Como se puede ver, al principio los cables se
limitaban a conectar diferentes partes de un mismo continente, hasta finales de
los años 90, cuando se instalo un cable que recorría toda la costa mediterránea
y continuaba a lo largo de toda la costa índica hasta llegar a Japón. Poco
después se instalaron también cables que conectaban América con Asia, Asia con
Oceanía y América con Europa.
África fue el continente al que más tarde
llegaron estos cables submarinos, teniendo que esperar hasta 2002 para que se
instalara el primer gran cable a lo largo su costa atlántica, y no fue hasta
2009 que quedó también cubierta su costa Pacífica.
¿Cómo es un cable
submarino?
FIBRA ÓPTICA PARA USO MILITAR
FiberStore ha lanzado nuevas líneas en su gama
de ensamblajes de cable de fibra óptica militar / táctico para monomodo,
multimodo OM2 y OM3 con conectores LC, SC o ST rugerizados.
Estos modelos de cables tácticos para entornos
adversos se encuentran en stock con longitudes de 1 a 10 metros (estándares) y
a medida.
Los cables de fibra óptica de grado militar se
integran en la modalidad de cables tácticos especializados, que se caracterizan
por resistencia al impacto (TIA/EIA-455-25) y al aplastamiento
(TIA/EIA-455-41).
Estos ensamblajes de cables de fibra óptica de
grado militar, con un rango de temperatura operativa de -40 a +75 °C, se pueden
emplear en vehículos militares y equipos de comunicaciones desplegados en
campo.
Como cables de fibra óptica de grado militar
para el “campo de batalla”, poseen cubierta de poliuretano con protección ante
rayos ultravioletas (UV), cortes, abrasión y agentes químicos. También destaca
por soporte de tensión de 1000 N con mínimo radio de curvatura (MBR).
FIBRA ÓPTICA EN LA MEDICINA
La fibra óptica es un medio de transmisión
empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material
transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz
que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente
confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión
por encima del ángulo límite de reflexión total.
El avance en la técnica de la fibra óptica ha
permitido el desarrollo de instrumentos que nos muestran la anatomía interna,
de sensores que analizan la sangre y de sistemas de láser que operan con
maestría.
A la pérdida de potencia a través del medio se conoce
como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada
por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema,
velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal tiene mayor pérdida debido a
que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas. Las principales
causas de pérdida en el medio son:
- Pérdidas por absorción
- Pérdida de Rayleigh (Es un momento del proceso donde se produce una falla microscópica y al momento del uso la luz sale en distintas direcciones)
- Dispersión cromática
- Pérdidas por radiación
- Dispersión modal
- Pérdidas por acoplamiento
- Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 dB/Km.
- Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones.
- Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo unimodal (es una fibra óptica de otro diámetro), ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar cambiando el emisor fuente.
- Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria, cuando se presenta discontinuidad en el medio.
- Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz.
- Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.
En este campo son evidentes las ventajas que puede
aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas (El
desarrollo de la tecnología endoscópica nos permite llegar a cualquier parte
del tubo digestivo. Podemos asegurar así, con un margen de error mínimo, si hay
alguna enfermedad y tratarla más eficazmente). clásicas y, de hecho, están
siendo sustituidos los sistemas tradicionales por los modernos fibroscopios.
Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios
gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite
con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.
VENTAJAS COMUNICACIÓN ÓPTICA
Ventajas de las comunicaciones por fibra óptica
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Existen principalmente tres implementaciones diferentes del canal físico. Estas son el par trenzado, el coaxial y la fibra óptica.
Será por tanto, importante justificar la utilización de la fibra óptica, ya que de su elección vendrán determinadas las especificaciones del sistema final. Aquí solo comentaremos algunas de las ventajas más importantes de este medio, como son:
 Bajas pérdidas: las pérdidas indican la distancia a la cual la información puede ser enviadas. En un cable de cobre, la atenuación crece con la frecuencia de modulación. En una fibra óptica, las perdidas son las misma para cualquier frecuencia de la señal hasta muy altas frecuencias. Inmunidad electromagnética: la fibra no irradia ni es sensible a las radiaciones electromagnéticas, ello las hace un medio de transmisión ideal cuando el problema a considerar son las EMI. Seguridad: Es extremadamente difícil intervenir una fibra, y virtualmente imposible hacer la intervención indetectable, por ello es altamente utilizada en aplicaciones militares. Bajo peso: Un cable de fibra óptica pesa considerablemente menos que un conductor de cobre.
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