Sistemas de fibra óptica

La fibra óptica permite la transmisión de señales luminosas. La fibra es insensible a interferencias electromagnéticas externas. Los medios conductores metálicos son incapaces de soportar frecuencias muy elevadas, por lo que para altas frecuencias son necesarios medios de transmisión ópticos. La luz ambiental es una mezcla de señales de muchas frecuencias distintas por lo que no es una buena fuente de señal portadora luminosa para la transmisión de datos. Son necesarias fuentes especializadas:

- Fuentes láser. A partir de la década de los años sesenta se descubre el láser, una fuente luminosa de alta coherencia, es decir, que produce luz de una única frecuencia y en la que toda la emisión se produce en fase. Un caso particular de fuente láser es el diodo láser, que no es más que una fuente semiconductora de emisión láser de bajo precio.

- Diodos LED. Son semiconductores que producen luz cuando son excitados eléctricamente. La composición del cable de fibra óptica consta básicamente de un núcleo, un revestimiento y una cubierta externa protectora (Figura 3.4). El núcleo es el conductor de la señal luminosa. La señal es conducida por el interior de este núcleo fibroso, sin poder escapar de él debido a las reflexiones internas y totales que se producen, impidiendo tanto el escape de energía hacia el exterior como la adición de nuevas señales externas indeseadas.

Actualmente se utilizan tres tipos de fibras ópticas para la transmisión de datos: fibras monomodo, multimodo de índice gradual y multimodo de índice escalonado. Se llegan a efectuar transmisiones de decenas de miles de llamadas telefónicas a través de una sola fibra dado su gran ancho de banda.  Otra ventaja es la gran fiabilidad, su tasa de error es mínima. Su peso y diámetro la hacen ideal frente a los cables de pares o coaxiales. Normalmente se encuentra instalada en grupos, en forma de mangueras, con un núcleo metálico que les sirve de protección y soporte frente a las tensiones producidas en el cable ya que la fibra, en sí misma, es extraordinariamente frágil. Su principal inconveniente es la dificultad de realizar una buena conexión de distintas fibras con el fin de evitar reflexiones de la señal.

Desde un principio las redes de fibra óptica han utilizado un sistema de multiplexación en el tiempo (TDM, Time División Multiplexing) para efectuar sus transmisiones. Los sistemas TDM actuales han llegado a velocidades de 10 Gbps, lo que está muy alejado de los 30 THz de ancho de banda teórico que soporta una fibra. Con el fin de aprovechar al máximo las conducciones de fibra se ha definido una nueva modulación para fibra llamada WDM (Wavelength División Multiplexing) o multiplexación en longitud de onda, que consiste en introducir en la fibra no una longitud de onda sino varias. Actualmente se llegan a multiplexar del orden de 50 longitudes de onda sobre la misma fibra (multiplexación densa en longitud de onda). A esta modulación, se superpone la ya tradicional en el tiempo TDM, consiguiendo sistemas de transmisión mixtos que  arían entre los 40 y los 160 Gbps.



Figura 3.4. a) Sección longitudinal de una fibra óptica. b) Conectores de fibra óptica.