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10-8 FIBRAS ÓPTICAS

En un ambiente industrial, cuando una señal eléctrica es transmitida por cable, es vulnerable a la interferencia de una variedad de fuentes, como ya sabemos. Con el propósito de proteger la integridad de nuestras señales, se han desarrollado varias técnicas para lidiar con la interferencia eléctrica, o ruido. Por ejemplo, pueden rodearse los alambres de señal con un revestimiento de malla para bloquear el ruido capacitivamente acoplado. A veces se trenzan dos alambres de señal (lo que se llama par trenzado) para eliminar el ruido inducido magnéticamente. Para la transmision de señales digitales se puede armar un lazo de corriente constante modulado por la señal. Inclusive podríamos canalizar los cables de señal por una ruta alejada para evitar el paso cerca de una fuente conocida de ruido.
Estas técnicas resuelven el problema, más o menos, pero lo que realmente agradeceríamos es un método de transmisión de señal que no estuviera sujeto siquiera al ruido eléctrico. Tal método ya está disponible. Las fibras ópticas son hilos muy delgados de vidrio o plástico que llevan luz de la localidad de envío a la localidad de recepción. La estructura cristalina de una libra óptica permite a la luz de entrada seguir la trayectoria de la fibra con apenas una ligera atenuación, aun cuando la fibra dé vueltas. Por tanto, una fibra óptica recubierta puede usarse como un alambre, pero sin la susceptibilidad del alambre a la interferencia eléctrica y magnética. La fibra es inmune a la captación de ruidos porque la señal que lleva no es eléctrica en su naturaleza, es luz.
El tendido básico de un sistema de transmisión mediante fibra óptica se esquematiza en la figura 10—26(a). Como indica esa figura, debe usarse un dispositivo de alineación tanto en el extremo emisor corno en el receptor. La fotografía de tal dispositivo se presenta en la figura 10—26(b).
Una fibra óptica es capaz de guiar luz en virtud de las composiciones químicamente puras en extremo de su núcleo y su revestimiento. Estos componentes son identificados en la figura 10—27(a), que ilustra la estructura de una fibra óptica. El diámetro del núcleo puede ser muy pequeño, de 3 um (aproximadamente una diezmilésima de pulgada) o hasta de varios cientos de micrometros, dependiendo del tipo de fibra. El revestimiento tiene un rango parecido de dimensiones, de unos cuantos micrometros a algunos cientos de micrometros, pero en correspondencia inversa con el núcleo. Esto es, las fibras con núcleos grandes tienden a tener revestimientos delgados y viceversa.
Las composiciones del núcleo y el revestimiento son seleccionadas de manera que el núcleo sea más denso que el revestimiento. En general, si hay paso de luz a través de una sustancia más densa y ésta incide en la frontera con una sustancia menos densa, se reflejará en ella casi por completo. Casi nada de la luz entrará en la sustancia de menor densidad. Por tanto, en una fibra óptica, al incidir luz en la frontera entre núcleo y revestimiento a un ángulo bastante pequeño, se refleja de la frontera en lugar de entrar en el revestimiento. La luz reflejada viaja a través del núcleo para incidir en la frontera del otro lado, donde se refleja de nuevo. De esta manera, si un rayo de luz no es paralelo al eje de la fibra, tiende a seguir una trayectoria en zigzag a través de la longitud del núcleo, como se muestra en la figura 10—27(b). Por supuesto, la situación no paralela tiende a ocurrir donde se dobla la fibra, por lo que es esta propiedad de reflexión casi total de las fibras ópticas la que les da su capacidad de “doblar” la luz.
En la figura 10—27(a) se ha mostrado un fototransistor como el dispositivo receptor de luz. Los fototransistores se desempeñan bien a frecuencias por debajo de unos pocos cientos de kilo- hertz. Para las aplicaciones de mayor frecuencia, el fotodiodo es un mejor receptor de luz.
Un fotodiodo es un diodo de silicio con una abertura en su empaque que contiene una lente que enfoca la luz incidente en su unión p-n. Al polarizar en inversa el circuito al diodo, su corriente de fuga depende de la intensidad de la luz en su unión. La corriente de fuga del fotodiodo entonces es detectada y amplificada para proporcionar una salida útil.
Los fotodiodos son capaces de recibir datos opticos digitales a baudajes mayores a los 50 megabits por segundo. La recepción de señales analógicas está restringida a frecuencias algo menores.

 

 

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