Cómo funciona la fibra óptica

La fibra óptica, esta fibra delgada aparentemente simple, en realidad contiene principios técnicos complejos y un amplio valor de aplicación. Este artículo lo llevará a comprender la estructura básica de la fibra óptica, el principio de propagación de la luz en ella y sus aplicaciones prácticas en varios campos.

La estructura básica de las fibras ópticas

La fibra óptica se compone de tres partes principales: un núcleo, un revestimiento y un recubrimiento. El núcleo es el núcleo de una fibra óptica y se encarga de tranSMitir señales de luz. Por lo general, está hecho de dióxido de silicio de alta pureza, a veces dopado con otros materiales para ajustar su índice de refracción. El revestimiento se envuelve alrededor del núcleo y tiene un índice de refracción más bajo que el núcleo. Esta diferencia es clave para la capacidad de la luz para viajar a través de la fibra. La capa de recubrimiento más externa protege la fibra del daño mecánico y la erosión ambiental.

El principio de propagación de la luz en fibras ópticas

La propagación de la luz en una fibra óptica se basa en el principio de la reflexión total. Cuando los rayos de luz se dirigen desde el núcleo con un índice de refracción más alto al revestimiento con un índice de refracción más bajo, si el ángulo incidente alcanza un ángulo crítico, la luz se reflejará de vuelta al núcleo en su totalidad, en lugar de refractarse en el revestimiento. Este fenómeno de reflexión total permite que la luz se refleje continuamente a lo largo del núcleo en la fibra, formando un eficiente "tubo de luz". El tamaño del ángulo crítico depende de la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento. Dado que casi no hay fuga de luz dentro de la fibra, la señal óptica puede mantener una baja pérdida de energía durante la transmisión a larga distancia. La moderna tecnología de fibra óptica ha podido lograr una atenuación extremadamente baja, lo que permite la transmisión estable de señales ópticas a través de distancias de miles de kilómetros. Además, a través de la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), las señales ópticas de diferentes longitudes de onda pueden propagarse de forma independiente en la misma fibra, mejorando en gran medida la capacidad de transmisión de la fibra.

Escenarios de aplicación de fibra óptica

El rango de aplicación de la fibra óptica es muy amplio. En el campo de la comunicación, la fibra óptica es la base de las redes de comunicación modernas, proporcionando canales de transmisión de alta velocidad y gran capacidad para servicios como Internet, teléfono y TV. Su ancho de banda supera con creces el de los cables de cobre tradicionales, que pueden satisfacer la transmisión de video de alta resolución, la descarga de datos a gran escala y otras necesidades de transmisión de datos de alta velocidad. En el campo médico, los endoscopios de fibra óptica utilizan fibras ópticas para transmitir luz al interior del cuerpo humano. Los médicos pueden comprobar y diagnosticar observando las imágenes devueltas por las fibras ópticas. Tiene las ventajas de un menor trauma y un campo de visión claro. En el campo industrial, los sensores de fibra óptica se utilizan ampliamente en la medición y monitorización de cantidades físicas como temperatura, presión y tensión. Tienen las ventajas de anti-electromagnetic interferencia, alta sensibilidad y pequeño tamaño. Pueden trabajar de manera confiable en entornos hostiles. Además, en el campo militar, las fibras ópticas se utilizan para construir redes de comunicación seguras y confiables y equipo militar especial, asegurando la transmisión segura y el control preciso de la información militar.

A través de la introducción anterior, podemos ver que la fibra óptica no solo tiene ventajas únicas en tecnología, sino que también juega un papel irremplazable en muchos campos. Con el avance continuo de la tecnología, la perspectiva de aplicación de la fibra óptica será más amplia.