Tot i que pot semblar màgia o ciència ficció, la tecnologia de fibra òptica és molt científica i fa més de mig segle. Però com funciona? Com es converteix el vidre en fibra òptica? Com es pot transmetre la llum a través d'un cable i arribar al seu destí? (Pista: no és pols de pixie i elfs.)
L'any 1970, els enginyers del laboratori d'investigació de Corning Incorporation a Corning, Nova York van ensopegar amb una fórmula per fabricar fils de vidre que podien transmetre polsos de llum que contenien dades que després podien ser llegits per ordinadors. Fins aleshores, les dades només podien viatjar per cables de coure. A partir d'aquest descobriment, van provar la transmissió de dades de fibra a distàncies més llargues, tot amb una pèrdua de senyal mínima. Aquesta nova fibra de "baixa pèrdua", tal com es va conèixer, va iniciar la revolució tecnològica de dades i telecomunicacions que continua més de mig segle després. Però, com es fa aquesta fibra de vidre?
Les 3 C de la fibra
Per entendre per què la fibra es fa de la manera com es fa, primer és important entendre com viatja la llum. Les ones de llum viatgen en línia recta fins que xoquen amb un objecte que les reflecteix, les refracta o les absorbeix. La fibra òptica està dissenyada per minimitzarreflexiómentre es maximitzarefracciói eliminantabsorció. El repte de la fibra òptica era mantenir el senyal de llum dins de la fibra des del principi fins al final. Aquesta necessitat de mantenir el senyal dins de la fibra dicta els materials i el procés pel qual el vidre líquid es converteix en cable de fibra òptica utilitzable.
Hi ha tres components principals en cada fil de fibra òptica:nucli, revestiment,irecobriment.
Els fils de fibra òptica estan formats per aquestes capes, cadascuna d'elles compleix una funció diferent en la transmissió de dades a través de la llum.
Contràriament a la creença popular, elnucli, on viatja la llum, no és buit. En canvi, és un vidre de sílice sòlid i ultra pur, de manera que els seus nivells de contaminants es mesuren en parts per mil milions. Aquest nivell de puresa és essencial perquè el senyal de llum viatgi pel fil de fibra sense degradar la qualitat de la llum, cosa que degradaria les dades. Cada vegada que la llum colpeja un objecte, perd una mica de força. La clau de l'èxit en la transmissió del senyal de fibra òptica és minimitzar aquesta pèrdua mitjançant l'ús de vidre ultraclar. Com més clar sigui el vidre, millor serà el senyal lluminós de punta a punta.
Una segona capa de vidre menys pura anomenadarevestimentenvolta tota la longitud del nucli de fibra. Aquesta capa actua com a reflector per mantenir la llum dins del nucli mentre viatja cap al seu destí. Sense el revestiment, la llum s'escaparia del nucli i es perdria. Amb el revestiment, però, la llum viatja al seu destí amb una pèrdua de senyal mínima, preservant la integritat de les dades des del principi fins al final.
El revestiment evita que la llum s'escapi del nucli.
El tercer i últim component és el cautxú primrecobrimentque protegeix la fibra de les rascades i facilita l'organització de les fibres als instal·ladors i tècnics. Normalment, el recobriment està codificat per colors per facilitar la connexió i la instal·lació.
Vegem el procés pas a pas que comença amb els productes químics en brut i els converteix en la fibra acabada.
Assentament i consolidació
La fabricació de fibra comença penjant una vareta d'esquer de ceràmica dissenyada per atraure el diòxid de silici, una forma altament pura de sílice, dins d'un contenidor ultra net i amb clima controlat. El diòxid de silici s'enganxa a la vareta de ceràmica i forma un gruixut cilindre de vidre anomenat preforma. A continuació, el procés de consolidació elimina qualsevol humitat de la preforma de nova creació en un forn d'alta temperatura i transforma el diòxid de silici desbastat en un vidre llis i no porós abans de sinteritzar/fondre els extrems per donar-li forma i preparar-lo per al següent pas. Aquest procés dóna com a resultat el blanc de fibra òptica que es convertirà en el fil en el tercer pas.
El dibuix és on el vidre calent es fa prou prim per convertir-lo en un nucli i un revestiment de fibra òptica.
Dibuixa
L'últim pas per crear la part de vidre del cable de fibra òptica és el dibuix, que comença amb el nou format en blanc penjat verticalment dins d'un forn ultra-calent, escalfant el vidre fins al punt de fusió. La punta del blanc s'escalfa, s'estova i comença a baixar lentament, formant un fil de vidre molt prim al baixar, tan prim que es mesura en micres. Aquest fil es converteix en el nucli i el revestiment. Depenent de la mida, cada blanc pot produir fins a 5 quilòmetres de fibra.
Revestiment
Després que la fibra de vidre s'hagi refredat, s'enrotlla en bobines grans i s'envia a una fàbrica d'acabats on es desenrotlla i s'envia a través d'una màquina que aplica una fina capa de cautxú a l'exterior del fil. El recobriment del fil no augmenta significativament la força general. El vidre és prou fort per si sol. En canvi, el recobriment evita que la fibra es ratlli i facilita que els instal·ladors manipulin i trobin on es connecten les fibres, de manera similar a com es codifiquen els cables de coure per facilitar l'organització.
Cablejat
Per resistents que siguin els fils de fibra òptica, encara els protegim amb una armadura com a capa addicional de protecció contra el clima i altres condicions.
Tot i que els fils de fibra òptica individuals poden transportar una gran quantitat de dades per si mateixos, normalment la fibra òptica s'agrupa en cables per facilitar la instal·lació i protegir-los dels elements. Sovint, les fibres individuals s'uneixen en cintes de colors 12-, 24-, 48-, 72- i 96-que després s'allotgen dins d'un cautxú o metall protector. conducte per al desplegament en un barri.
Un cop arriben a la llar o al negoci, les fibres es tornen a separar en fils individuals per atendre els clients. Això permet que molts clients tinguin servei d'un sol paquet de cables a terra sense que cap d'ells comparteixi ample de banda amb els seus veïns perquè cada llar té la seva pròpia fibra dedicada.
Excepte danys d'una font externa, el cable de fibra òptica hauria de durar generacions d'usuaris d'Internet, amb una amplada de banda i una velocitat pràcticament il·limitades.