Qué es la fibra óptica: definición, funcionamiento y usos

Definición y origen

La fibra óptica es un medio de transmisión formado por hebras muy delgadas de vidrio o plástico capaces de guiar luz a lo largo de grandes distancias con pérdidas muy bajas. A diferencia del cobre, no transporta corriente eléctrica sino pulsos luminosos que representan datos digitales.

Los primeros desarrollos prácticos surgieron en la segunda mitad del siglo XX con fibras de vidrio cada vez más transparentes. Hoy, la fibra óptica constituye la columna vertebral de Internet, redes troncales, enlaces metrológicos, redes residenciales FTTH y redes industriales.

Estructura de una fibra y de un cable óptico

Una fibra óptica típica está compuesta por:

Un cable óptico agrupa una o más fibras con elementos de refuerzo y protección:

• Buffer (tight o loose), hilos de aramida (tracción), elemento central, cintas, camisa y, cuando aplica, armadura.
• Los diseños varían para interior (riser/plenum), exterior, ducto, enterrado directo o tendido aéreo.

Principio de funcionamiento: guiado de luz

El guiado se basa en la reflexión interna total: al incidir desde un medio con mayor índice (núcleo) a uno con menor índice (revestimiento) y con un ángulo superior al crítico, la luz se refleja y permanece confinada. Este fenómeno, junto con la diferencia de índices, define la apertura numérica y la cantidad de modos que puede soportar la fibra.

Las pérdidas se originan por absorción y dispersión del material, así como por curvaturas, conectores o empalmes.

Parámetros ópticos fundamentales

• Atenuación (dB/km): pérdida de potencia a lo largo de la fibra; menor es mejor.
• Longitud de onda (nm): bandas de operación típicas en 850, 1.310 y 1.550 nm (y DWDM en C/L).
• Dispersión: ensanchamiento de pulsos. En multimodo predomina la modal; en monomodo, la cromática y por modo de polarización.
• ORL/RL (dB): nivel de reflexión óptica. Conectores APC y superficies limpias ayudan a minimizarla.
• Radio mínimo de curvatura: respetarlo evita pérdidas por macrobending y daño permanente.

Tipos de fibra (visión general)

Existen dos familias principales:

• Monomodo (SMF): núcleo pequeño (≈8–10 μm). Diseñada para un modo; ideal para largas distancias y altas tasas. Ejemplos: G.652 y G.657.
• Multimodo (MMF): núcleo mayor (50/62,5 μm). Permite varios modos; usada en distancias cortas (campus/data center). Clasificaciones OM2/OM3/OM4/OM5.

Elegir el tipo depende de distancia, ancho de banda, presupuesto y ecosistema de conectividad.

Ventanas de operación y bandas

Las ventanas más comunes son 850 nm (MMF), 1.310 nm y 1.550 nm (SMF). Sobre 1.550 nm la atenuación es baja, por lo que es atractiva para troncales. En redes de larga distancia se emplean bandas C/L con multiplexación (CWDM/DWDM) para aumentar capacidad.

Formas de cable y protección mecánica

• Interior: tight buffer, jacket LSZH/plenum, tracción moderada.
• Exterior/ducto: loose tube, gel o dry core, protección UV.
• Aéreo: mensajero, ADSS, resistencia a viento y hielo.
• Enterrado directo: armadura y barreras anti-humedad.

La selección correcta protege la fibra frente a tracción, aplastamiento, humedad y temperatura.

Cómo viaja la señal: del transmisor al receptor

Un enlace óptico típico integra:

1. Transmisor (láser/LED) que inyecta luz modulada en la fibra.
2. Medio (fibra, empalmes y conectores) que atenúa y puede reflejar.
3. Receptor (fotodiodo) que convierte luz a señal eléctrica.

Enlaces complejos añaden splitters, amplificadores o multiplexores WDM.

Ventajas y limitaciones

Aplicaciones típicas

• Backbone metropolitano y de larga distancia.
• FTTH/FTTx con arquitecturas PON.
• Data centers y campus empresariales.
• Industria, automatización y ambientes ruidosos.
• Defensa, energía y transporte.

Buenas prácticas de manejo

• Respetar radios de curvatura en tendido y almacenamiento.
• Limpiar e inspeccionar conectores antes de conectar.
• Mantener orden y etiquetado (códigos de color, puertos, rutas).
• Documentar trazas OTDR, pérdidas y resultados de aceptación.

Seguridad láser y limpieza

No mire dentro de fibras o puertos activos. Utilice EPP y herramientas adecuadas. Los residuos de fibra son peligrosos: deseche en contenedores específicos. Siga protocolos de limpieza y estándares de inspección para superficies (pasa/falla).

Preguntas frecuentes

Glosario mínimo

• NA (apertura numérica): capacidad de aceptar/confinar rayos.
• OTDR: reflectómetro óptico que perfila eventos y pérdidas.
• ORL/RL: pérdida por retorno; cuanto mayor en dB, mejor.
• SMF/MMF: fibra monomodo/multimodo.

Conclusiones

La fibra óptica es el medio preferido para comunicaciones modernas por su capacidad, alcance e inmunidad. Un proyecto exitoso depende de una correcta selección de fibra/cable, controles de instalación y pruebas de aceptación bien documentadas.