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Origen y Evolución

Como el hombre está provisto de detectores ópticos (sus ojos), utiliza desde hace mucho tiempo la luz como medio de comunicación. Los indios americanos se comunicaban mediante señales de humo que podían percibirse a grandes distancias. Asimismo, los fuegos encendidos sirvieron como señales para los ejércitos durante mucho tiempo. Los griegos empleaban la luz del sol reflejándola por medio de espejos. La idea de usar la luz para transmitir información se utilizó a finales del siglo XVI mediante lámparas, y aún en la actualidad se sigue empleando la luz para indicarnos señales de aviso, como es el caso de los semáforos y luces de bengala, por mencionar algunos.

En 1873 James Clerk Maxwell demostró que la luz puede estudiarse como una onda electromagnética. En 1882 el científico norteamericano A. Bell inventó un teléfono

óptico el cual permitía transmitir la información hablada a distancias de propagación del rayo luminoso. En el año de 1884 un físico irlandés, John Tyndall, mostró que la luz que se propaga en un medio con alto índice de refracción no puede penetrar en un medio que tiene un índice más bajo cuando esta luz llega con un ángulo suficientemente pequeño con respecto a la horizontal. Este principio, mejor conocido con el nombre de reflexión interna total es la base del funcionamiento de la fibra óptica, ya que permite confinar la luz al medio de más alto índice.

En 1910 Hondros y Bebye experimentan con varillas de vidrio como guías de onda dieléctricas, complementando estudios teóricos sobre la propagación de la luz. En 1920 se utilizan varillas de vidrio dobladas para iluminación microscópica. En el año de 1927 el científico inglés John Logie Baird y el científico estadounidense Clarence W. Hansell, al registrar sus patentes, dieron la posibilidad de transmitir imágenes empleando fibras de silicio.

Gracias a los trabajos de Abraham C.S. Van Heel, de Holanda; Harold Horace Hopkins y Narinder S. Kapany, de Inglaterra, a fines de la década de 1950, la introducción de la fibra con una cubierta protectora de menor índice y la utilización de haces de fibras, permitieron que esta tecnología evolucionara y llegara a aplicarse sobre todo en el campo de la medicina. La endoscopía fue el beneficio más grande que se obtuvo de estos progresos. Fue Narinder S. Kapany quien dio el término “fibras ópticas” en 1956.

La primera fuente de luz coherente se inventó a principios de la década de 1960 por el físico norteamericano Theodore H. Maiman. Ésta fue el láser; el invento tuvo el mérito de revivir la idea de utilizar la luz para transportar información. Sin embargo, los primeros láser de gas eran demasiado voluminosos como para utilizarlos fácilmente en las telecomunicaciones mediante fibra óptica.

La potencia relativamente alta de salida del láser, alta frecuencia de operación y capacidad para llevar una señal de ancho de banda grande, lo hicieron idóneo para utilizarlo como fuente en los sistemas de comunicaciones ópticas.

En 1962, se desarrollan los lásers de elementos semiconductores, así como los fotodiodos utilizados como receptores. En 1963 Karbowiak propuso guías de onda flexibles y delgadas cuya sección transversal era rectangular.

La invención del láser y del diodo semiconductor electroluminescente de pequeñas dimensiones, permitió considerar el futuro con optimismo. Antes de 1970, estas fuentes semiconductoras presentaban serios inconvenientes ya que su vida era corta. Por otro lado, como estaban hechas de arseniuro de galio, la emisión era a 0.95 µm (para estas longitudes de onda la fibra es transparente) produjo grandes esperanzas. Estas fuentes se perfeccionaron a tal grado que su vida pasó de dos horas a un millón de horas (1979). Durante este tiempo, la tecnología de las fibras experimentó también un progreso considerable.

En 1979 en la N.T.T (Nippon Telegraph Telephone) realizaron un enlace experimental con un sistema de transmisión de 100 Mbps de capacidad. Se utilizó como fuente de luz un láser de In-Ga-P trabajando con una longitud de onda de 1500 nanómetros con fibras ópticas monomodo (las cuales se verán más adelante) a una distancia de 29 Km y sin repetidores intermedios. Después se logró con 400 Mbps, pero a una distancia de 18 Km.

En 1981, surgen los sistemas comerciales de segunda generación, operando a una longitud de onda de 1.3 micrómetros a través de fibras ópticas de índice gradual (se mencionarán más adelante). En ese mismo año el “British Telecom” transmitió 140 Mbps a una distancia de 49 Km por medio de una fibra óptica monomodo.

En 1988, Linn Mollenauer de los laboratorios Bell demuestra la transmisión de solitones a una distancia de 4000 km, por medio de una fibra óptica monomodo. En 1993, Nakazawa manda señales por solitones a grandes distancias.

Para la comunicación práctica, el material de la fibra óptica debe ser lo más transparente posible, a fin de que pueda utilizarse para transmitir señales luminosas detectables a distancias de muchos kilómetros. Entre menor sea la atenuación en la fibra, más larga podrá ser ésta.

Se han desarrollado nuevos vidrios muy puros con transparencias mucho mayores que la del vidrio ordinario. Este gran avance dio ímpetu a la industria de fibras ópticas.

Las ondas luminosas se propagan dentro de un cilindro de vidrio extremadamente puro y no absorbente.

Se usaron láseres o diodos emisores de luz como fuente luminosa en los cables de fibras