Historia Fibra Optica

Daniel Colladonfue el primero en describir la "fuente de luz" en el artculo que en 1842 titulOn the reflections of a ray of light inside a parabolic liquid stream. Ilustracin de este ltimo artculo de Colladon, en 1884.El uso de la luz para la codificacin de seales no es nuevo. Los antiguos griegos usaban espejos para transmitir informacin, de modo rudimentario, usando luz solar. En 1792,Claude Chappedise un sistema de telegrafa ptica, que mediante el uso de un cdigo y torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y Pars, consegua transmitir un mensaje en tan slo 16 minutos.La gran novedad aportada en nuestra poca es la de haber conseguido domar la luz, de modo que sea posible que se propague dentro de un cable tendido por el hombre. El uso de la luz guiada, de modo que no se expanda en todas direcciones, sino en una muy concreta y predefinida se ha conseguido mediante la fibra ptica, que podemos pensar como un conducto de vidrio -fibra de vidrio ultra delgada- protegida por un material aislante que sirve para transportar la seal lumnica de un punto a otro.Tiene muchas otras ventajas, como bajas prdidas de seal, tamao y peso reducido, inmunidad frente a emisiones electromagnticas y de radiofrecuencia y seguridad.Como resultado de estudios en fsica enfocados de laptica, se descubri un nuevo modo de empleo para la luz llamado rayolser. Este ltimo es usado con mayor vigor en el rea de las telecomunicaciones, debido a lo factible que es enviar mensajes con altas velocidades y con una amplia cobertura. Sin embargo, no exista un conducto para hacer viajar los fotones originados por el lser.La posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigindolo en una trayectoria recta, se conoce desde hace mucho tiempo. En 1820,Augustin-Jean Fresnelya conoca las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal lisa. Su ampliacin a lo que entonces se conoca comocables de vidriofue obra deD. HondrosyPeter Debyeen 1910.El confinamiento de la luz por refraccin, el principio de que posibilita la fibra ptica, fue demostrado porDaniel ColladonyJacques Babineten Pars en los comienzos de la dcada de 1840. El fsico irlandsJohn Tyndalldescubri que la luz poda viajar dentro de un material (agua), curvndose por reflexin interna, y en 1870 present sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad.1A partir de este principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en los que demostraron el potencial del cristal como medio eficaz de transmisin a larga distancia. Adems, se desarrollaron una serie de aplicaciones basadas en dicho principio para iluminar corrientes de agua en fuentes pblicas. Ms tarde,J. L. Bairdregistr patentes que describan la utilizacin de bastones slidos de vidrio en la transmisin de luz, para su empleo en un primitivo sistema de televisin de colores. El gran problema, sin embargo, era que las tcnicas y los materiales usados no permitan la transmisin de la luz con buen rendimiento. Las prdidas eran grandes y no haba dispositivos de acoplamiento ptico.Solamente en 1950 las fibras pticas comenzaron a interesar a los investigadores, con muchas aplicaciones prcticas que estaban siendo desarrolladas. En 1952, el fsicoNarinder Singh Kapany, apoyndose en los estudios deJohn Tyndall, realiz experimentos que condujeron a la invencin de la fibra ptica.Uno de los primeros usos de la fibra ptica fue emplear un haz de fibras para la transmisin de imgenes, que se us en elendoscopiomdico. Usando la fibra ptica, se consigui un endoscopio semiflexible, el cual fue patentado por laUniversidad de Mchiganen 1956. En este invento se usaron unas nuevas fibras forradas con un material de bajo ndice de refraccin, ya que antes se impregnaban con aceites o ceras. En esta misma poca, se empezaron a utilizar filamentos delgados como el pelo que transportaban luz a distancias cortas, tanto en la industria como en la medicina, de forma que la luz poda llegar a lugares que de otra forma seran inaccesibles. El nico problema era que esta luz perda hasta el 99% de su intensidad al atravesar distancias de hasta 9 metros de fibra.Charles K. Kao, en su tesis doctoral de 1956, estim que las mximas prdidas que debera tener la fibra ptica, para que resultara prctica en enlaces de comunicaciones, eran de 20decibeliospor kilmetro.En 1966, en un comunicado dirigido a laAsociacin Britnica para el Avance de la Ciencia, los investigadoresCharles K. KaoyG. A. Hockham, de los laboratorios deStandard Telecommunications, en Inglaterra, afirmaron que se poda disponer de fibras de una transparencia mayor y propusieron el uso de fibras de vidrio y luz, en lugar deelectricidady conductores metlicos, en la transmisin de mensajes telefnicos. La obtencin de tales fibras exigi grandes esfuerzos de los investigadores, ya que las fibras hasta entonces presentaban prdidas del orden de 100dB/km, adems de una banda pasante estrecha y una enorme fragilidad mecnica. Este estudio constituy la base para mejorar las prdidas de las seales pticas que hasta el momento eran muy significativas y no permitan el aprovechamiento de esta tecnologa. En un artculo terico, demostraron que las grandes prdidas caractersticas de las fibras existentes se deban a impurezas diminutas intrnsecas del cristal. Mientras tanto, como resultado de los esfuerzos, se hicieron nuevas fibras con atenuacin de 20 dB/km y una banda pasante de 1GHzpara un largo de 1 km, con la perspectiva de sustituir los cables coaxiales. La utilizacin de fibras de 100 m de dimetro, envueltas en nylon resistente, permitiran la construccin de hilos tan fuertes que no podan romperse con las manos. Hoy ya existen fibras pticas con atenuaciones tan pequeas de hasta 1 dB/km, lo que es muchsimo menor a las prdidas de un cable coaxial.El artculo de Kao-Hockman estimul a algunos investigadores a producir dichas fibras con bajas prdidas. El gran avance se produjo en 1970, cuando los investigadores Maurer, Keck, Schultz y Zimar que trabajaban para Corning Glass, fabricaron la primera fibra ptica aplicando impurezas de titanio en slice, con cientos de metros de largo con la claridad cristalina que Kao y Hockman haban propuesto. Las prdidas eran de 17 dB/km. Durante esta dcada las tcnicas de fabricacin se mejoraron, consiguiendo prdidas de tan solo 0,5 dB/km.Poco despus, Panish y Hayashi, de los laboratorios Bell, mostraron un lser de semiconductores que poda funcionar continuamente a temperatura ambiente. En 1978 ya se transmita a 10 Gb km/segundos. Adems, John MacChesney y sus colaboradores, tambin de los laboratorios Bell, desarrollaron independientemente mtodos de preparacin de fibras. Todas estas actividades marcaron un punto decisivo ya que ahora, existan los medios para llevar las comunicaciones de fibra ptica fuera de los laboratorios, al campo de la ingeniera habitual. Durante la siguiente dcada, a medida que continuaban las investigaciones, las fibras pticas mejoraron constantemente su transparencia.El 22 de abril de 1977,General Telephone and Electronicsenvi la primera transmisin telefnica a travs de fibra ptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California.El amplificador que marc un antes y un despus en el uso de la fibra ptica en conexiones interurbanas, reduciendo el coste de ellas, fue elamplificador pticoinventado porDavid N. Payne, de laUniversidad de Southampton, y porEmmanuel Desurvireen losLaboratorios Bell. A ambos se les concedi laMedalla Benjamin Franklinen 1988.

Cable submarino de fibra ptica.En 1980, las mejores fibras eran tan transparentes que una seal poda atravesar 240 kilmetros de fibra antes de debilitarse hasta ser indetectable. Pero las fibras pticas con este grado de transparencia no se podan fabricar usando mtodos tradicionales. El gran avance se produjo cuando se dieron cuenta de que el cristal de slice puro, sin ninguna impureza de metal que absorbiese luz, solamente se poda fabricar directamente a partir de componentes de vapor, evitando de esta forma la contaminacin que inevitablemente resultaba del uso convencional de los crisoles de fundicin. El progreso se centraba ahora en seleccionar el equilibrio correcto de componentes del vapor y optimizar sus reacciones. La tecnologa en desarrollo se basaba principalmente en el conocimiento de la termodinmica qumica, una ciencia perfeccionada por tres generaciones de qumicos desde su adopcin original por parte deWillard Gibbs, en elsiglo XIX.Tambin en 1980,AT&Tpresent a laComisin Federal de Comunicacionesde los Estados Unidos un proyecto de un sistema de 978 kilmetros que conectara las principales ciudades del corredor que iba deBostonaWashington D. C.. Cuatro aos despus, cuando el sistema comenz a funcionar, su cable, de menos de 25 centmetros de dimetro, proporcionaba 80.000 canales de voz para conversaciones telefnicas simultneas. Para entonces, la longitud total de los cables de fibra nicamente en los Estados Unidos alcanzaba 400.000 kilmetros (suficiente para llegar a la luna).Pronto, cables similares atravesaron los ocanos del mundo. El primer enlace transocenico con fibra ptica fue elTAT-8que comenz a operar en 1988, usando un cristal tan transparente que los amplificadores para regenerar las seales dbiles se podan colocar a distancias de ms de 64 kilmetros. Tres aos despus, otro cable transatlntico duplic la capacidad del primero. Los cables que cruzan el Pacfico tambin han entrado en funcionamiento. Desde entonces, se ha empleado fibra ptica en multitud de enlaces transocenicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales.Hoy en da, debido a sus mnimas prdidas de seal y a sus ptimas propiedades de ancho de banda, la fibra ptica puede ser usada a distancias ms largas que el cable de cobre. Adems, las fibras por su peso y tamao reducido, hace que sea muy til en entornos donde el cable de cobre sera impracticable.